解;若此矢量三角形不是直角三角形,还可以用正弦定理、余弦定理、或三角形相似性求解。
(2)若平衡物体受到三个以上不平行且不共点的力作用,若可以忽略物体自身的大小和形状或不涉及转动问题时,可以用力的合成法,把其中作用线相交的力进行合成,从而将多力合成三力,把多力平衡转化为三力平衡,用以上叙述的三力平衡原理解决问题;也可以采用正交分解法,即把物体所受各力按两个特定的互相垂直的方向分解,再根据力的平衡条件,列出力的平衡方程求解。即:
这里要注意,互相垂直的两个方向即坐标系方向的选择原则是:要使坐标轴尽可能和更多的力相重合,以免去分解的麻烦。
要点四、应用共点力平衡条件解决问题的步骤
1、确定研究对象,分析物体的受力情况。注意只能分析物体受到的实际受力,不能算合力、分力,分析受力要完整准确;
2、根据实际情况,确定直角坐标系;
3、对各力沿坐标轴方向进行正交分解;
4、建立平衡方程,若各力作用在同一直线上,可直接用的代数式列方程,若几个力不在同一直线上,可用与联立列出方程组。
5、解方程,必要时对结果进行讨论。
【典型例题】
类型一、对平衡状态和平衡条件的理解
例1、(2018 淄博会考模拟)下列物体,处于平衡状态的是( )
A. 静止在水平地面上的篮球
B. 做平抛运动的钢球
C. 沿斜面加速下滑的木箱
D. 正在转弯的火车
【答案】A
【解析】A、由牛顿第一定律知:静止和匀速直线运动是平衡状态,故A正确。
B、平抛运动的物体只受重力,所以合力不为零,故不平衡,B错。
C、由于物体加速下滑,故有加速度,由牛顿第二定律知物体不平衡,故C错误。
D、正在转弯的火车有向心加速度,由牛顿第二定律知物体所受合力不为零,不平衡,故D错误。
【点评】在共点力的作用下,物体如果处于平衡状态,则该物体必同时具有以下两个特点:从运动状态来说,物体保持静止或者匀速直线运动,加速度为零;从受力情况来说,合力为零。
举一反三
【变式】如果两个力彼此平衡,则它们( )
A.必是作用力与反作用力 B.必是同种性质的力
C.必不是作用力与反作用力 D.必不是同种性质的力
【答案】C
【解析】作用在同一物体上的两个力,只要大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,就是一对平衡力,但这两个力可以是同种性质的力,也可不是。而作用力与反作用力是作用在两个相互作用的物体之间的力,必是同种性质的力,但两者作用在不同的物体上,根本谈不上平衡的问题。本题的正确选项应为C。
【点评】作用力和反作用力一定是同种性质的力,但平衡力可以是同种性质的力,也可以不是同种性质的力。