力与平衡

第1节力和平衡的概念力，是我们日常生活中无处不在的一个概念。

当我们推门、提水、走路时，都能感受到力的存在。

那么，什么是力呢？简单来说，力就是物体间的相互作用。

当一个物体对另一个物体产生影响时，我们就可以说有力的作用。

平衡，则是指在力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动状态的现象。

当一个物体受到多个力的作用时，如果这些力相互抵消，物体就能保持平衡。

下面，让我们一起来深入了解力和平衡的概念。

当我们谈论力的概念时，不妨想象一下我们手中的笔。

当你轻轻放下这支笔，它为什么会垂直落下而不是飞向天空？这是因为地球对我们施加了一种力，我们称之为重力。

重力是力的一种表现形式，它让物体朝地球中心方向运动。

而在另一方面，平衡则像是这场力量游戏中的裁判，它确保了笔在落下时不会因为其他力的干扰而偏离轨迹。

力的种类繁多，除了重力，还有摩擦力、弹力、电磁力等。

每种力都有其独特的性质和作用方式。

比如，摩擦力是在物体接触面之间阻止滑动的力，而弹力则是物体被压缩或拉伸时产生的恢复力。

这些力的相互作用，使得我们的世界充满了动态与变化。

平衡状态并非一成不变。

一个物体可能在某一时刻是平衡的，但在下一刻就因为外力的加入而打破平衡。

想象一下，你轻轻推一下那支静止的笔，它就会开始移动。

这时的笔不再处于平衡状态，直到它再次受到足够的阻力，比如桌面给的摩擦力，它才会停止移动，达到新的平衡。

在力的世界中，平衡是一种微妙而又神奇的状态。

它告诉我们，力的作用是相互的，也是可以抵消的。

当我们学会理解和掌握这些力的相互作用，我们就能更好地解释和预测周围世界的运动规律。

从简单的物体放置到复杂的机械运作，力和平衡的概念无处不在，它们是我们理解物理世界的关键所在。

当我们深入探讨力和平衡的奥秘时，我们会发现它们就像是一对舞伴，在生活的舞台上演绎着无尽的华尔兹。

力，是那个引领者，它决定了物体的行为和运动方向；而平衡，则是那个跟随者，它确保了这一切动作都能在一个有序的环境中和谐进行。

力学中的作用力与平衡：作用力与力的平衡状态的关系在力学中，作用力是物体之间相互作用的结果。

而力的平衡状态是指物体所受的外力合力为零的状态。

作用力与力的平衡状态之间存在着密切的关系，下面将详细介绍这种关系。

首先，我们需要了解作用力的概念。

作用力是指物体之间相互作用的力，它可以是接触力，也可以是非接触力。

接触力是指物体之间通过直接接触而产生的力，例如物体受到的支持力、摩擦力等。

非接触力是指物体之间不通过直接接触而产生的力，例如重力、电磁力等。

作用力可以分为内力和外力。

内力是指物体内部各个部分之间相互作用的力，例如物体受到的拉力、压力等。

外力是指物体受到的来自外部的力，例如物体受到的重力、弹力等。

作用力的方向可以是任意的，它们可以是沿着物体之间的连线方向，也可以是垂直于连线方向的方向。

作用力的大小取决于物体之间的相互作用强度以及物体之间的距离。

一个物体所受的外力可以分解为多个分力，这些分力可以通过几何方法加以分解，并且它们的合力等于原始力。

利用这个原理，我们可以将一个复杂的力分解为多个简单的力，从而更容易进行力学分析。

当一个物体受到一组作用力时，如果合力为零，即所有作用力之间的合力为零，则物体处于力的平衡状态。

在力的平衡状态下，物体的加速度为零，速度保持恒定。

这种平衡状态可以分为静态平衡和动态平衡。

静态平衡是指物体处于静止状态下的平衡，而动态平衡是指物体处于运动状态下的平衡。

静态平衡是指物体处于静止状态的平衡。

在静态平衡的情况下，物体所受的合力为零，同时物体所受的力的矩也为零。

力的矩是指力对物体产生的旋转效果，它可以根据力的大小、作用点与物体的距离以及力的方向来计算。

当物体处于静态平衡时，力的矩的总和为零，即力的矩平衡条件得到满足。

动态平衡是指物体处于运动状态的平衡。

在动态平衡的情况下，物体所受的合力为零，同时物体所受的合力矩也为零。

合力矩的计算方法与力的矩类似，只不过它考虑了物体的旋转运动。

当物体处于动态平衡时，合力矩的总和为零，即合力矩平衡条件得到满足。

复习二 《力与平衡》一．知识结构1.力（A ）①力是物体对物体的作用。

⑴力不能脱离物体而独立存在。

⑵物体间的作用是相互的。

②力的三要素：力的大小、方向、作用点。

③力作用于物体产生的两个作用效果。

使受力物体发生形变或使受力物体的运动状态发生改变。

④力的分类：⑴按照力的性质命名：重力、弹力、摩擦力等。

⑵按照力的作用效果命名：拉力、推力、压力、支持力、动力、阻力、浮力、向心力等。

2．重力（A ） 定义 方向 大小 作用点(重心)3．弹力（A ）点面、点点、面面、细绳、细杆弹力分析，分析拉力一定要先确定研究对象 4．摩擦力（A ）(1 ) 滑动摩擦力： N F f μ=说明 ： a 、F N 为接触面间的弹力，可以大于G ；也可以等于G;也可以小于Gb 、μ为滑动摩擦系数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面 积大小、接触面相对运动快慢以及正压力F N 无关.(2 ) 静摩擦力： 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关. 大小范围： O<f 静≤f m (f m 为最大静摩擦力，与正压力有关) 说明：a .摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，还可以与运动方向成一定夹角。

b.不管是静摩擦力和滑动摩擦力都可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。

一对相互作用的静摩擦力做功代数和为零，一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和一定为负 c.摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。

d.静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。

f.同一接触面的摩擦力与弹力相互垂直 g.滑动摩擦产生的热量Q=fs 相对 5．力的合成与分解（B ）a ．1F 、2F 互成θ角——用力的平行四边形定则平行四边形定则：两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的有向线段为邻边，作平行四边形，它的对角线就表示合力的大小及方向，这是矢量合成的普遍法则。

注意：(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。

第二章:力物体得平衡第一模块:力得得概念及常见得三种力『夯实基础知识』一.力1、定义:力就是物体对物体得作用力就是物体对物体得作用。

2、力得性质(1)物质性:由于力就是物体对物体得作用,所以力概念就是不能脱离物体而独立存在得,任意一个力必然与两个物体密切相关,一个就是其施力物体,另一个就是其受力物体。

把握住力得物质性特征,就可以通过对形象得物体得研究而达到了解抽象得力得概念之目得。

(2)矢量性:作为量化力得概念得物理量,力不仅有大小,而且有方向,在相关得运算中所遵从得就是平行四边形定则,也就就是说,力就是矢量。

把握住力得矢量性特征,就应该在定量研究力时特别注意到力得方向所产生得影响,就能够自觉地运用相应得处理矢量得“几何方法”。

(3)瞬时性:力作用于物体必将产生一定得效果,物理学之所以十分注重对力得概念得研究,从某种意义上说就就是由于物理学十分关注力得作用效果。

而所谓得力得瞬时性特征,指得就是力与其作用效果就是在同一瞬间产生得。

把握住力得瞬时性特性,应可以在对力概念得研究中,把力与其作用效果建立起联系,在通常情况下,了解表现强烈得“力得作用效果”往往要比直接了解抽象得力更为容易。

(4)独立性:力得作用效果就是表现在受力物体上得,“形状变化”或“速度变化”。

而对于某一个确定得受力物体而言,它除了受到某个力得作用外,可能还会受到其它力得作用,力得独立性特征指得就是某个力得作用效果与其它力就是否存在毫无关系,只由该力得三要素来决定。

把握住力得独立性特征,就可以采用分解得手段,把产生不同效果得不同分力分解开分别进行研究。

(5)相互性:力得作用总就是相互得,物体A施力于物体B得同时,物体B也必将施力于物体A。

而两个物体间相互作用得这一对力总就是满足大小相等,方向相互,作用线共线,分别作用于两个物体上,同时产生,同种性质等关系。

把握住力得相互性特征,就可以灵活地从施力物出发去了解受力物得受力情况。

3、力得分类:①按性质分类:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力、安培力等(按现代物理学理论,物体间得相互作用分四类:长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用;短程相互作用有强相互作用与弱相互作用。

第二讲 力和平衡知识要点：力学中常见的几种力。

摩擦力。

弹性力。

胡克定律。

万有引力定律。

均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）。

共点力作用下物体的平衡。

力矩。

刚体的平衡。

重心。

物体平衡的种类。

物体相对于地球静止或匀速直线运动的状态叫平衡；物体与物体之间的相互作用称之为力；物体受力都要发生形变，在研究力对物体的运动效应之前，可把物体简化为各点间距离保持不变的刚体。

研究平衡系统的主要任务是：首先把平衡物体从其所在位置隔离出来，用力取代其它物体(或场)对它的作用，把它简化为受力的平衡刚体；其次，研究作用在平衡刚体上的平衡力系，从基本的二力平衡原理出发，运用矢量方法，导出它所满足的平衡条件；然后针对具体问题，直接运用相应力系的平衡条件进行数学求解，求出物体所受的全部未知力或平衡的几何位置。

一、矢量的运算1、加法 表达：a + b = c 。

名词：c 为“和矢量”。

法则：平行四边形法则。

如图所示。

和矢量大小：c = α++cos ab 2b a 22 ，其中α为a 和b 的夹角。

和矢量方向：c 在a 、b 之间，和a 夹角β= arcsinα++αcos ab 2b a sin b 222、减法 表达：a = c －b 。

名词：c 为“被减数矢量”，b 为“减数矢量”，a 为“差矢量”。

法则：三角形法则。

如图所示。

将被减数矢量和减数矢量的起始端平移到一点，然后连接两时量末端，指向被减数时量的时量，即是差矢量。

差矢量大小：a = θ-+cos bc 2c b 22 ，其中θ为c 和b 的夹角。

差矢量的方向可以用正弦定理求得。

一条直线上的矢量运算是平行四边形和三角形法则的特例。

对于曲线上矢量的合成也同样可以进行。

如：已知质点做匀速率圆周运动，半径为R ，周期为T ，求它在41T 内和在21T 内的平均加速度大小。

b解析：如图所示，A 到B 点对应41T 的过程，A 到C 点对应2T 的过程。

这三点的速度矢量分别设为A v 、B v 和C v。

力与平衡：理解力矩和力的平衡力矩和力的平衡是物理学中重要的概念，通过它们我们可以理解物体受力的情况及其相应的平衡状态。

本文将详细介绍力矩和力的平衡的概念、原理和实际应用。

一、力矩的概念与原理力矩是物体受到的力在一个参考点周围产生的转动效应。

当一个力施加在一个物体上时，该力会引起物体的转动。

而力矩则是用来描述这种转动效应的物理量。

力矩的大小等于力的大小与力臂的乘积，力臂是参考点到力的作用线的垂直距离。

力矩的方向则由参考点、力的作用线和力的方向确定。

根据右手定则，当用右手拇指指向力的方向，四指垂直于拇指指向的方向，则手指的方向所指即为力矩的方向。

在平衡条件下，物体所受的合力和合力矩均为零。

即ΣF=0和Στ=0，其中Σ表示矢量和，F表示力，τ表示力矩。

这是因为在平衡状态下，物体受力和受力矩的效果互相抵消，使得物体不发生平动和转动。

二、力的平衡的概念与原理力的平衡是指物体所受的合力为零的状态。

当物体所受的合力为零时，物体处于力的平衡状态，即物体不发生平动。

力的平衡可以分为平行力的平衡和非平行力的平衡两种情况。

1. 平行力的平衡平行力的平衡是指物体所受的平行力的合力为零的状态。

当若干个平行力作用在同一个物体上，且它们的合力为零时，物体将处于平行力的平衡状态。

在这种情况下，物体不会产生平动，但可能会产生转动。

平行力的平衡条件可以通过力的合成和分解来说明。

根据乌尔萨法则，若干个平行力的合力等于这些平行力的代数和，即|ΣF|=|F1|+|F2|+...+|Fn|。

当合力为零时，即ΣF=0，物体处于平行力的平衡状态。

2. 非平行力的平衡非平行力的平衡是指物体所受的非平行力的合力为零的状态。

当若干个非平行力作用在同一个物体上，且它们的合力为零时，物体将处于非平行力的平衡状态。

在这种情况下，物体既不会产生平动，也不会产生转动。

非平行力的平衡条件可以通过力矩的平衡来说明。

根据力矩的平衡条件Στ=0，若干个力产生的力矩之和为零。

高一物理力与平衡知识点归纳总结力与平衡是物理学中的重要概念，是我们理解物体静止与运动的基础。

本文将对高一物理中涉及的力与平衡的知识点进行归纳总结。

一、力的概念与性质力是物体之间相互作用的结果，它可以改变物体的状态（静止或运动）或形状。

力的单位是牛顿（N），它具有方向和大小两个性质。

力的大小可以通过测力计测量，力的方向可以通过箭头表示。

力的合成可以使用平行四边形法则或三角法则来求解。

二、力的分类力可以分为接触力和非接触力两种。

1. 接触力：指物体之间通过直接接触产生的力，如推、拉、摩擦力等。

2. 非接触力：指物体之间不直接接触而产生的力，如重力、电磁力等。

三、力的效果：平衡与不平衡力1. 平衡状态：当物体受到一组力的作用时，如果合外力为零，则物体处于平衡状态。

平衡状态又可分为静力平衡和动力平衡。

- 静力平衡：物体处于静止状态，合外力和合力矩都为零。

- 动力平衡：物体以匀速直线运动，合外力不为零，但合力矩为零。

2. 不平衡状态：当物体受到一组力的作用时，如果合外力不为零，则物体处于不平衡状态。

不平衡状态下，物体会发生加速度的改变，即产生运动。

四、力的作用效果：力的合成与分解1. 力的合成：当一个物体受到多个力的作用时，可以使用力的合成原理求得合力。

力的合成可以通过平行四边形法则或三角法则来计算。

2. 力的分解：当一个力可以分解为两个分力时，可使用力的分解原理将合力分解为两个分力。

力的分解可以通过三角法则或平行四边形法则来计算。

五、力的平衡条件：牛顿定律1. 牛顿第一定律（惯性定律）：物体在外力作用下保持静止或匀速直线运动，除非有合外力作用。

2. 牛顿第二定律（运动定律）：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比。

F = ma，其中F为合外力，m为物体质量，a为物体加速度。

3. 牛顿第三定律（作用与反作用定律）：对于任何两个物体之间的相互作用力，作用力和反作用力大小相等，方向相反，且作用在两个物体上。

若物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，且三力不平行，则三个力的图所受力变化为
杆AB所受压力变化为( )
A 变大，
B 变小，
C 不变，
D 先变小再变大。

m m, m
a ＞m,
量分别为a和b的两个小物体, a b,将弹簧与物块按图示方式悬挂起来,现要求两根弹簧的总长度最大,则应使
A.S在上a在上
B.S在上b在上
1
,1,
C.S2在上, a在上
D.S2在上,b在上不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F=2N，则花板受的力地板受的力有能
则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是（）
A.1N和6N ；
B.5N和6N ；
C.1N和2N ；
D.5N和2N。

【例4】指出下列悬挂镜框的方案中可能实现的是（设墙壁光滑，亮点处为
镜框的重心位置）（）μ1=0.2，人与A之间摩擦因素μ2=0.8，现人用水平力拉绳，使他与木块
一起向右做匀速直线运动，滑轮摩擦不计，求：
起向右做匀速直线动滑轮摩擦计求
（1）人对绳的拉力；
（2）人脚对A的摩擦力的方向和大小。

m C=3kg，物体A、B、C及C与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1，轻绳
与滑轮间的摩擦可忽略不计．若要用力将C物拉动，则作用在C物上
轮间摩擦略若将物作在物
水平向左的拉力最小为？（取g=10m/s2）的变化情况是（）。

力与平衡知识点1 力1．力的基本概念（1）力的三要素：要想对一个力有完整且正确的认识，就必须要明确力的大小、方向和作用点（即力的三要素），另外，还要明确力产生的原因和条件．（2）力的基本性质：物质性、相互性、瞬时性、方向性、独立性、积累性．（3）常见力：重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力、核力．以上七种常见力都是性质力，是根据力的性质命名的．力还可以根据其作用效果进行命名，如阻力、动力、压力、支持力等都是效果力．2. 重力（1）重力是由于地球吸引而产生的，但重力不是地球对物体的吸引力，地球对物体的吸引力是万有引力，重力是万有引力的一个分量．（2）重力的大小：G mgg=）=（9.8N/kgg与地球密切相关，在地球上的不同地点，g的大小是不同的．（3）重力的方向：竖直向下．①应用：铅垂线②注意区分竖直向下和垂直向下．（4）重力的作用点：重心．重心位置：决定因素——质量分布和形状．质量分布均匀且形状规则的物体的重心在其几何中心处（均匀细直棒、均匀三角形、均匀球体、均匀圆柱体、均匀长方体等）. 物体重心位置可由实验法确定：悬挂法，平衡法．3. 弹力（1）形变及其种类：①定义：物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变．有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变．如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，物体就不能完全恢复原来的形状．这个限度叫做弹性限度．②形变的种类：拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭转形变等．（2）弹力的产生：①物体直接接触②发生弹性形变．（3）弹力的大小：①弹簧弹力：胡克定律F kx=．②根据物体所处的状态利用力学规律来计算（平衡条件、牛顿运动定律）．胡克定律仅适用于在弹性限度内弹簧的拉升或压缩形变．（4）弹力的方向：与接触面（或截面）垂直，与施力物体的形变方向相反．轻绳：弹力方向沿绳且指向绳收缩方向轻杆：与轻绳不同，轻杆的弹力可以指向任意方向 点和杆：弹力垂直于杆点和平面：弹力过接触点垂直于平面 点和曲面：弹力过接触点垂直于曲面的切面 面和面：弹力垂直于接触面 球和球：弹力沿两球球心连线 （5）判断弹力有无：①消除法：去掉与研究对象接触的物体，看研究对象能否保持原状态，若能则说明此处弹力不存在，若不能则说明弹力存在．如图：球A 静止在平面B 和平面C 之间，若小心去掉B ，球静止，说明平面B 对球A 无弹力，若小心去掉C ，球将运动，说明平面C 对球有支持力．②假设法：假设接触处存在弹力，做出受力图，再根据平衡条件判断是否存在弹力．如图，若平面B 和平面C 对球的弹力都存在，那么球在水平方向上将不再平衡，故平面B 的弹力不存在，平面C 的弹力存在．③替换法：用轻绳替换装置中的轻杆，看能否维持原来的力学状态，如果可以，则杆提供的是拉力，如果不能，则提供支持力． 4. 摩擦力（1）产生：①相互接触且挤压 ②接触面粗糙 ③物体间有相对运动或相对运动的趋势．有相对运动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力，有相对运动趋势时产生的摩擦力叫静摩擦力． （2）大小①滑动摩擦力：N F F μ=，μ是动摩擦因数，与接触物体的材料和接触面的粗糙程度有关，与接触面的大小无关．N F 表示压力大小，可见，在μ一定时，N F F ∝．②静摩擦力：其大小与引起相对运动趋势的外力有关，根据平衡条件或牛顿运动定律求出大小．静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力max F 之间，即max 0F F ≤≤．静摩擦力的大小与N F 无关，最大静摩擦力的大小与N F 有关．（3）方向：滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反． （4）判断静摩擦力的有无：在接触面粗糙，两物体接触且互相挤压的条件下，可使用下列方法①假设法：假设没有静摩擦力，看物体是否发生相对运动，若发生，则存在相对运动趋势，存在静摩擦力．②反推法：根据物体的状态和受力分析推出静摩擦力的大小和方向．1、（2006江苏卷）关于重心，下列说法中正确的（ ） A ．重心就是物体内最重的一点B ．物体发生形变时，其重心位置一定不变C ．物体升高时，其重心在空中的位置一定不变D ．采用背越式跳高的运动员在越过横杆时，其重心位置可能在横杆之下 2、在图所示的各物体A 上画出所受弹力的示意图．此时，物体A 处于静止状态．3、如图所示，物体P 、Q 并排放在水平地面上，已知P 、Q 与地面间的最大静摩擦力都为f m =6N ，两物体的重力均为10N ．（1）若用水平力F=5N 去推物体P ，这时P 、Q 各受到地面的摩擦力f 1、f 2为多大？（2）若水平力F=10N ，则情况又如何？4、如图甲所示轻绳AD 跨过固定在水平横梁BC 右端的定滑轮挂住一个质量为m 1的物体。

静力学中的力与平衡在我们的日常生活中，力与平衡的概念无处不在。

从我们站立、行走，到建筑物的矗立、桥梁的承载，都离不开静力学中力与平衡的原理。

那么，究竟什么是静力学中的力与平衡呢？让我们一起来深入探究一下。

首先，我们要明白什么是力。

力，简单来说，就是能够使物体的运动状态发生改变或者使物体产生形变的一种作用。

力有大小、方向和作用点这三个要素。

比如说，当我们推一个箱子，我们施加在箱子上的推力就有大小，比如用了多大的力气；有方向，是朝着哪个方向推的；还有作用点，是在箱子的哪个位置推的。

在静力学中，常见的力有重力、弹力、摩擦力等等。

重力，大家都很熟悉，它是由于地球的吸引而使物体受到的力。

物体的质量越大，受到的重力也就越大。

我们站在地面上不会飘起来，就是因为重力的作用。

弹力则是物体发生弹性形变时产生的力，像弹簧被压缩或拉伸后想要恢复原状产生的力就是弹力。

摩擦力呢，是当两个物体接触并且有相对运动或相对运动趋势时产生的阻碍相对运动的力。

比如我们在地面上行走，鞋底与地面之间就存在摩擦力，如果没有摩擦力，我们就会滑倒。

了解了力之后，我们再来看看平衡。

平衡状态指的是物体处于静止或者匀速直线运动的状态。

在静力学中，如果一个物体处于平衡状态，那么作用在这个物体上的合力必须为零。

这就好像是一场拔河比赛，如果两边的力量大小相等、方向相反，绳子就会处于静止状态，也就是平衡状态。

那么，如何判断一个物体是否处于平衡状态呢？我们可以通过分析物体所受到的力来判断。

如果物体在水平方向和竖直方向上所受到的力都能够相互抵消，那么这个物体就处于平衡状态。

例如，一个放在水平桌面上的静止的杯子，它受到竖直向下的重力和桌面给它竖直向上的支持力，这两个力大小相等、方向相反，合力为零，所以杯子处于平衡状态。

在实际生活中，力与平衡的原理有着广泛的应用。

比如在建筑领域，工程师们必须要考虑建筑物所受到的各种力，如重力、风力、地震力等，并且要确保建筑物在这些力的作用下能够保持平衡和稳定。