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        高考物理共點力平衡問題的處理

        2016-05-09 22:49:26許培喜
        關(guān)鍵詞:圖解法小球力學(xué)

        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??碱}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?、余弦定理、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,小球用細繩系住放在傾角θ為的光滑斜面上,當(dāng)細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行歸納與總結(jié),望對您有益。

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