怎样分析物体的平衡问题.docVIP

怎样分析物体的平衡问题 　　物体的平衡问题是力的基本概念及平行四边形定则的直接应用，也是进一步学习力和运动关系的基础．怎样学好这部分知识呢？ 　　一、明确分析思路和解题步骤 　　解决物理问题必须有明确的分析思路．而分析思路应从物理问题所遵循的物理规律本身去探求．物体的平衡遵循的物理规律是共点力作用下物体的平衡条件： F 合 =0 ，要用该规律去分析平衡问题，首先应明确物体所受该力在何处 “共点”，即明确研究对象．在分析出各个力的大小和方向后，还要正确选定研究方法，即合成法或分解法，利用平行四边形定则建立各力之间的联系，借助平衡条件和数学方法，确定结果．由上述分析思路知，解决平衡问题的基本解题步骤为： 　　1 ．恰当地确定研究对象． 　　在平衡问题中，研究对象常有三种情况： 　　①单个物体，若物体能看成质点，则物体受到的各个力的作用点全都画到物体的几何中心上；若物体不能看成质点，则各个力的作用点不能随便移动，应画在实际作用位置上． 　　②物体的组合，遇到这种问题时，应采用隔离法，将物体逐个隔离出去单独分析，其关键是找物体之间的联系，相互作用力是它们相互联系的纽带． 　　③几个物体的的结点，几根绳、绳和棒之间的结点常常是平衡问题的研究对象． 　　2 ．对研究对象进行正确的受力分析 　　分析研究对象的受力情况需要做好两件事： 　　①确定物体受到哪些力的作用，不能添力，也不能漏力．常用的办法是首先确定重力，其次找接触面，一个接触面通常对应一对弹力和摩擦力，找到接触面后，判定这两个力是否在；第三是加上其它作用力，如拉力、推力等； 　　②准确画出受力示意图．力的示意图关键是力的方向的确定，要培养养成准确画图的习惯．在分析平衡问题时，很多同学常出错误，其重要原因就是画图不重视、不规范，将力的方向搞错，导致全题做错． 　　3 ．判断状态、选取研究方法 ——合成法或分解法 　　合成法或分解法实际上都是平行四边形定则，采用这两种方法的实质是等效替代，即通过两个力的等效合成或某个力的两个等效分力建立已知力与被求力之间的联系，为利用平衡条件解问题做好铺垫． 　　在解题中采用合成法还是分解法应视问题而定，当受力较少时，两种方法求解都很方便．由于高中阶段在对力进行合成或分解时只要求会用直角三角形讨论计算，因此，对物体受力进行正交分解，利用正交分解法求解的平衡问题较为常见．在建立正交坐标系时，其基本原则是使尽可能多的力在坐标轴上，这样分解的力个数少，求解时方便． 　　4 ．利用平衡条件建立方程 　　利用合成法分析问题时，其平衡方程为： 　　F 合 =0 　　利用分解法特别是正交分解法分析平衡问题时，其平衡方程为： 　　Fx=0 Fy=0 　　5 ．数学方法求解 　　建立平衡方程后，利用数学方法即可得到结果．在平衡问题中，常用的数学方法有：代数法、三角函数法、相似三角形法、极值问题等，通过对学生选择数学方法解题过程的考查，可以鉴别其运用数学工具处理物理问题的能力． 　　例 1 、图中重物的质量为 m ，轻细线 AO 和 BO 的 A 、 B 端是固定的，平衡时 AD 是水平的， BO 与水平面的夹角为 θ． AO 的拉力 F1 和 BO 的拉力 F2 的大小是： 　　A 、 F1=mgcos θ； B 、 F1=mgctg θ； 　　C 、 F2=mgsin θ； D 、 F2=mg ／ sin θ． 　　二、掌握题型抓关键 　　明确分析思路和解题步骤后，各种各样的平衡问题均可按此步骤分析求解．但在实际解题过程中仍感到困难重重．原因何在？原因在于命题者为增加试题难度，在上述解题步骤的某个环节上设置障碍，造成学生分析思维受阻．若能找到这些障碍点，即关键之处，并加以突破，问题便迎刃而解了． 　　1 ．三力平衡问题 　　物体在三个力的作用下处于平衡状态，要求我们分析三力之间的相互关系的问题叫三力平衡问题，这是物体受力平衡中最重要、最典型也最基础的平衡问题．这种类型的问题有以下几种常见题型． 　　（ 1 ）三个力中，有两个力互相垂直，第三个力角度（方向）已知。 　　例 1 即属此类情况．这是一种最常见的三力平衡问题．通常利用上述解题步骤即可方便求解此类问题．若出现解题障碍的话，障碍就出在怎样确定研究对象上． 　　例 2 、如图所示，质量为 m 的物块放在倾角为 θ的斜面上，求： 　　①斜面对物块的支持力； 　　②假想把物块分成质量相等的 a 、 b 两部分（实际上仍为一整体），哪一部分对斜面的压力大？ 　　（ 2 ）三个力互相不垂直，但夹角（方向）已知教学中规定力的合成与分解的计算只限于两力之间能构成直角的情形．三个力互相不垂直时，无论是用合成法还是分解法，三力组成的三角形都不是直角三角形，造成求