高考物理共點力平衡問題的處理

許培喜

縱觀近年高考題發(fā)現(xiàn)，受力分析和共點力平衡是常考題型。下面結(jié)合自己的教學(xué)實踐系統(tǒng)總結(jié)這類題的解題步驟和方法。

一、確定研究對象

當(dāng)我們拿到題目時，首先確定是哪類題，如運動學(xué)題、力學(xué)題、能量計算題等。如果是力學(xué)平衡題，就需要立即準(zhǔn)確找到研究對象。研究對象一般有兩種：一是整體，二是隔離。對于系統(tǒng)是兩個或兩個以上物體組成，系統(tǒng)內(nèi)各物體運動狀態(tài)相同（各物體加速度相同）且求系統(tǒng)的外力，我們一般選擇整體法。也就是把各物體打包成一個物體來處理。

例如，如圖1，將質(zhì)量為m1和m2的物體分置于質(zhì)量為M的物體兩側(cè)，均處于靜止?fàn)顟B(tài)，m1>m2，α<β。求水平地面對M的摩擦力。分析：首先我們確定這是一道力學(xué)題，系統(tǒng)中三個物體，狀態(tài)相同（三個加速度都等于零），而且求水平面給M的摩擦力，地面屬于系統(tǒng)外的物體。由整體為研究對象，根據(jù)平衡條件可知，地面給M的摩擦力為零。

二、受力分析

所謂受力分析，就是把指定物體（研究對象）在特定物理情景中所受的所有外力找出來，并畫出受力圖，這就是受力分析。受力分析的一般順序：按照各種性質(zhì)力產(chǎn)生條件“苛刻”程度去找，即重力（有質(zhì)量就有）→彈力（接觸、擠壓）→摩擦力（接觸、擠壓、有相對運動或相對運動趨勢）→其他力等，并畫出受力示意圖。在受力分析的過程中，要邊分析判斷邊畫受力圖。（注意：只畫性質(zhì)力，不能畫效果力）。受力分析后，檢查畫出的每一個力能否找出它的施力物體，檢查分析結(jié)果能否使研究對象處于題目所給運動狀態(tài)。

三、平衡處理

1。平衡狀態(tài)

平衡狀態(tài)指物體處于禁止、勻速直線運動狀態(tài)或緩慢移動狀態(tài)。其中我們把物體處于禁止和勻速直線運動狀態(tài)稱為靜態(tài)平衡。物體緩慢移動稱為動態(tài)平衡。

2。平衡條件

處于平衡態(tài)的物體或系統(tǒng)，它的運動狀態(tài)是不改變的，即△v=0，亦即a=0。根據(jù)牛頓第二定律可知，F(xiàn)合=0，或Fx=0和Fy=0。判斷物體或系統(tǒng)是否平衡，我們的依據(jù)是物體或系統(tǒng)所受合外力為零。處于平衡態(tài)的物體合力都為零。

3。平衡問題求解方法

兩個力平衡，我們直接列二力平衡方程。三個力平衡，我們一般采用“合成法”。因為物體如果在三個力作用下平衡，一定有任意兩個力的合力與第三個力等大反向。這樣，我們就可以把這三個力“轉(zhuǎn)化”到一個“力學(xué)三角形”中。接下來，就是解力學(xué)三角形。

（1）如果是靜態(tài)平衡，我們就直接解這個三角形?？梢杂谜⒂嘞叶ɡ?、勾股定理等解題。

（2）如果是動態(tài)平衡。我們根據(jù)三角形特點，可分為圖解法和相似三角形法。

①如果在三個邊中有兩個邊方向不變，有一個邊大小和方向都變，（也就是有一個力是恒力，大小、方向都不變。有個力方向不變、大小在變。還有個力大小方向都變）我們用圖解法解三角形。

圖解法應(yīng)用：如圖2，小球用細(xì)繩系住放在傾角θ為的光滑斜面上，當(dāng)細(xì)繩由水平方向逐漸向上偏移時，球?qū)π泵娴膲毫ⅲ?）。

A。逐漸增大

B。逐漸減小

C。先增大后減小

D。先減小后增大

分析：小球始終靜止在斜面上，以小球為對象，受重力mg、繩對球的拉力F和斜面對小球的支持力FN三個力。三力使小球處于平衡狀態(tài)，三力個力合力為零，能組成一個矢量三角形。在此三角形中，mg大小和方向不變，F(xiàn)N方向不變，F(xiàn)大小方向都變，可以采用圖解法。在細(xì)繩由水平方向逐漸向上偏移的過程中，矢量三角形的變化情況如圖2，由圖2可知：F先減小后增大，F(xiàn)N逐漸減小。所以D正確。

②如果三角形中有一個邊大小方向都不變，另外兩個邊大小方向都在變，此時一般采用相似三角形法求解。即在實際環(huán)境中找個幾何三角形與受力分析圖中所畫力學(xué)三角形相似，利用相似三角形對應(yīng)邊成比例求解。

總之，平衡問題很復(fù)雜，很難，種類很多。 本文只是對高考中力學(xué)平衡常見問題處理方法進(jìn)行歸納與總結(jié)，望對您有益。