高中物理共点力的平衡.doc

高中物理共点力的平衡 篇一：高中物理共点力平衡问题的几种常见方法 处理共点力平衡问题的常见方法 物体的共点力平衡问题，涉及力的概念、受力分析、力的合成与分解、列方程运算等多方面数学、物理知识和能力的应用，是高考中的热点。对于刚入学的高一新生来说，这个部分是一大难点。笔者结合自己多年的教学经验以及对学生常错易错点分析，现将处理共点力平衡问题的常见方法总结如下： 1、三力平衡问题的解决方法：力的合成法、分解法、相似三角形法 （1）、力的合成法：物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反; 【例1】.（2008年·广东卷）如图1甲所示，质量为m的物体悬挂在轻质支架上，斜梁OB与竖直方向的夹角为θ。设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2，以下结果正确的是（ ） 图1甲 mgmg A.F1=mgsinθ B.F1= sinqC.F2=mgcosθD.F2=cosq 【解析】根据三力平衡特点，任意两个力的合力与第三个力等大反向，可作出如图1乙所示矢量图，由三角形知识可得F1=mgtanθ,F2=mg/cosθ,故D正确,A、B、C错误。 图1乙 （2）力的分解法：在实际问题中，一般根据力产生的实际作用效果分解。 【例2】如图2甲所示，质量为m的球放在倾角为α的光滑斜面上，试分析挡板AO与斜面间的倾角β多大时，AO所受压力最小。 图2甲 【解析】虽然题目问的是挡板AO的受力情况，但若直接以挡板为研究对象，因挡板所受力均为未知力，将无法得出结论。 以球为研究对象。球所受重力mg产生的效果有两个：对斜面产生了压力FN1，对挡板产生了压力FN2。根据得力产生的效果将重力分解，如图2乙所示。 当挡板与斜面的夹角β由图示位置变化时，FN1大小改变，但方向不变，始终与斜面垂直；FN2的大小、方向均改变（图中画出一系列虚线表示变化的FN2）。由图可看出，当FN2与FN1垂直即β=90°时，挡板AO所受压力最小，最小压力 FN2min=mgsinα。 如图2乙 （3）、相似三角形法:这种方法主要用来解决三力平衡的问题。根据平衡条件并结合力的合成与分解的方法，把三个平衡力转化为三角形的三条边，利用力的三角形与空间的三角形的相似规律求解. 【例3】 固定在水平面上的光滑半球半径为R，球心0的正上方C处固定一个小定滑轮，细线一端拴一小球置于半球面上A点，另一端绕过定滑轮，如图3甲所示，现将小球缓慢地从A点拉向B点，则此过程中小 的压力大小FN、细线的拉力大小FT的变化情况是 A、FN不变、FT不变 B. FN不变、FT变大 C，FN不变、FT变小 D. FN变大、FT变小 【解析 】小球受力如图3乙所示，根据平衡条件知，小球所受支持力 拉力FT#39;FN球对半球() 和细线 #39;的合力F跟重力是一对平衡力，即F?G.根据几何关系知，力三角形FAFN与几何三角形 COA相似.设滑轮到半球顶点B的距离为h,线长AC为L，则有FN#39; R?G R?h?FT G、R、h均不变,L减小，L,由于小球从A点移向B点的过程中，故FN大#39; 小不变，FT减小.所以正确答案为C选项. 2.解多个共点力作用下物体平衡问题的方法：正交分解法。 物体受到三个或三个以上力的作用时，常用正交分解法列平衡方程求解: Fx合?0Fy合?0,.为方便计算，建立坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原则. 【例4】如图所示，重力为500N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N的物体，当绳与水平面成60°角时，物体静止。不计滑轮与绳的摩擦，求地面对人的支持力和摩擦力。 【解析】人和重物静止，所受合力皆为零，对物分析得到，绳拉力F等于物重200N；人受四个力作用，将绳的拉力分解，即可求解。 如图所示，将绳的拉力分解得 水平分力 Fx=Fcos60°=200 × 竖直分力 N=100N Fy=Fsin60°=200 ×N =100N 在x轴上，F′与Fx二力平衡 所以静摩擦力F′=Fx =100N 在y轴上，三力平衡得地面对人支持力 FN =G－Fy =（500－100）N=100（5 －）N 3.研究对象的灵活选择–––整体法与隔离法 选择研究对象是解决物理问题的首要环节．在很多物理问题中，研究对象的选择方案(来自:WwW.xltkwJ.cOm 小龙 文档 网:高中物理共点力的平衡)是多样的，研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度。隔离法与整体法都是物理解题的基本方法。 隔离法就是将研究对象从其周围的环境中隔离出来单独进行研究，这个研究对象 可以是一个物体，也可以是物体的一个部分，广义的隔离法还包括将一个物理过程从 其全过程中隔