高一物理物体平衡的相关解法。上海科技版知识精讲.doc

用心爱心专心高一物理物体平衡的相关解法。上海科技版【本讲教育信息】一、教学内容：物体平衡的相关解法。二、考点点拨本专题中所介绍的物体的平衡态是高中阶段最重要的一个物体状态是高考考查的一个重点和难点在历年的高考中都有相关的考查。掌握好物体平衡态的相关计算是高中物理学习必备的能力。三、跨越障碍1.合成法或分解法例：如图所示将一根不能伸长的柔软轻绳的两端分别系于A、B两点上用动滑轮将一物体悬挂在绳子上当物体达到平衡时两段绳子间的夹角为绳子张力为F1；将绳子B端移至C点待整个系统达到平衡时两段绳子间的夹角为绳子张力为F2；将绳子B端移至D点待整个系统达到平衡时两段绳子间的夹角为绳子张力为F3。已知A、C、D三点在同一水平直线上不计绳与滑轮间的摩擦则（）A、==B、=＜C、F1=F2=F3D、F1=F2＜F3解析：设绳的总长为LA、C的间距为dA、D的间距为A、O的间距为L1则：在B点时所以；同理当在C点时有在D点有。从图中可以看出>d所以有=＜；又因是动滑轮绳子张力处处相等合力一定时两绳的夹角越大张力也越大所以F1=F2＜F3综上所述选项B、D正确小结：（1）当物体只受三个力作用而处于平衡时此三力必共面共点将其中的任意两个力合成合力必定与第三个力大小相等方向相反；将其中某一个力（一般为已知力）沿另外两个力的反方向进行分解两个分力的大小与另两个力的大小相等。在利用力的平行四边形定则解答物体的平衡问题时若所作平行四边形中包含有直角三角形一般用三角函数知识求解也可用正弦定理和余弦定理求解（高考不作要求）；若平行四边形为菱形可作另一条对角线为辅助线由于菱形的两条对角线相互垂直平分可将菱形转化为一般直角三角形；若观察分析发现所作力的三角形与几何三角形相似则可利用“相似三角形对应边成比例”的性质求解。总之对于三力平衡问题解法灵活可以利用合成法、图解法或正交分解法等方法解题（2）同一根轻绳各处的拉力大小都相等“滑环”、“滑轮”各处的拉力大小依然相等；而“结点”则把绳子分成两段拉力的大小一般不相等。（3）解答本题时要设法通过力的方向所确定的角度去建立给定的几何量（如绳长）之间的关系。2.整体法和隔离法例：如图所示轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上圆环A套在粗糙的水平直杆MN上现用水平力F拉着绳子上的一点O使小球B从图示实线位置缓慢上升到虚线位置但圆环A始终保持在原位置不动则在这一过程中环对杆的摩擦力和环对杆的压力的变化情况是A、不变不变B、增大不变C、增大减小D、不变减小解析：以O点为研究对象小球受重力mg（OB段绳子的拉力大小等于物体的重力）、绳子拉力和水平外力F用分解法分别作出初态和末态受力示意图如图所示由图可知水平拉力变大。以环和结点整体作为研究对象其受力示意图如图所示由系统平衡可知：故随F变大保持不变。由牛顿第三定律可知环对杆的摩擦力=将变大；环对杆的压力=保持不变选项B正确。小结：（1）本题考查学生综合应用图解法、整体法分析准静态过程中连接体受力的变化情况。在应用图解法分析问题时应注意物体在状态变化时哪个方向的力变化其方向是怎样变化的以保证作图正确。本题也可用隔离法分析O点的受力情况从而得出结论但没有用整体法简单直接。（2）在研究系统平衡问题时应灵活运用隔离法和整体法处理问题。若物理情境中涉及到分析判断物体间的相互作用则应考虑用隔离法处理问题；若不考虑物体间的相互作用力而只需要考虑系统整体受力情况时则优先考虑用整体法。（3）对物体进行受力分析时应注意以下几点：①分析周围哪些物体对它施加了力的作用可以按先场力（重力等）后接触力（弹力、摩擦力）的顺序以防止因受力图中没有场力的施力物体而漏掉场力并注意每一个力都确定能找到施力物体以防止“添力”。②分析性质力时不要再重复分析效果力；已经考虑了分力时不要重复分析合力；只分析受到的力不分析对外界施加的力。③弄清每一个力的方向如：绳的弹力方向沿绳面接触的弹力方向与接触面垂直摩擦力的方向一定沿接触面对于方向不确定的力可先假定一个方向最后根据计算结果的正负确定力的方向。3.正交分解法例：一个底面粗糙、质量为M的劈放在水平面上劈的斜面光滑且与水平面成30°角用一端固定的轻绳系一质量为m的小球小球放在斜面上轻绳与竖直面的夹角为30°如图所示当劈静止时绳子的张力T是多少？若地面对劈的最大静摩擦力为地面对劈的支持力的k倍为使整个系统静止则k值不能小于多少？解析：以小球为研究对象沿平行斜面和垂直斜面的方向建立直角坐标系其受力情况如图所示。对T和mg进行正交分解由物体的平衡条件得：所以再以劈和小球整体为研究对象沿水平方向和竖直方向建立坐标系整体受力情况如图所示将T正交分解后设地与劈间的最大静摩擦力为由物体的平衡条件有：且解得：小