高考物理命題熱點：物體的平衡
2012-04-17 09:14:44
來源：21cn教育
物體的平衡依然為高考命題熱點。通過歷年高考題的分析，不難發(fā)現(xiàn)：考題多以力學(xué)背景呈現(xiàn)。解決物體的平衡問題，一是要認(rèn)清物體平衡狀態(tài)的特征和受力環(huán)境是分析平衡問題的關(guān)鍵；二是要學(xué)會利用力學(xué)平衡的結(jié)論（比如：合成法、正交分解法、效果分解法、三角形法、假設(shè)法等）來解答；三是要養(yǎng)成迅速處理矢量計算和辨析圖形幾何關(guān)系的能力。
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例如2010年高考新課標(biāo)卷理綜物理第18題：如圖所示，一物塊置于水平地面上，當(dāng)用與水平方向成60°角的力F1拉物塊時，物塊做勻速直線運動；當(dāng)改用與水平方向成30°角的力F2推物塊時，物塊仍做勻速直線運動。若F1和F2的大小相等，則物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為（）
A.■-1B.2-■C.■-■D.1-■
【答案】B
【解析】物體受重力mg、支持力FN、摩擦力Ff、已知力F而處于平衡，根據(jù)平衡條件，應(yīng)用正交分解有F1cos60°=(mg-F1sin60°)，F(xiàn)2cos30°=(mg+F2sin30°)，聯(lián)立解得：=2-■。
又例如2009年高考山東卷理綜物理第16題：如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O為球心，一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止于P點。設(shè)滑塊所受支持力為FN，OP與水平方向的夾角為θ。下列關(guān)系正確的是（）
A．F=■B．F＝mgtanθ
C．FN=■D．FN=mgtanθ
【解析】對小滑塊受力分析如圖所示，根據(jù)三角形定則可得F=■，F(xiàn)N=■，所以A正確。
考點：受力分析，正交分解或三角形定則。
提示：支持力的方向垂直于接觸面，即指向圓心。正交分解列式求解也可。
知識與規(guī)律
一、平衡狀態(tài)
物體保持靜止或勻速運動狀態(tài)。
說明：這里的靜止需要兩個條件，一是物體受到的合外力為零，二是物體的速度為零，僅速度為零時物體不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)，如物體做豎直上拋運動達(dá)到最高點時刻，物體速度為零，但物體不是處于靜止?fàn)顟B(tài)，因為物體受到的合外力不為零。
二、共點力作用下物體的平衡條件
物體受到的合外力為零。即F合=0
說明：①物體受到N個共點力作用而處于平衡狀態(tài)時，取出其中的一個力，則這個力必與剩下的（N-1）個力的合力等大反向。
�、谌舨捎谜环纸夥ㄇ笃胶鈫栴}，則其平衡條件為FX合=0，F(xiàn)Y合=0。
三、用平衡條件解題的常用方法
(1）力的三角形法
物體受同一平面內(nèi)三個互不平行的力作用平衡時，這三個力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個矢量三角形；反之，若三個力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個力的合力必為零。利用三角形法，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識可求得未知力。
�。�2）力的合成法
物體受三個力作用而平衡時，其中任意兩個力的合力必跟第三個力等大反向，可利用力的平行四邊形定則，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識求解。
�。�3）正交分解法
將各個力分別分解到x軸上和y軸上，運用兩坐標(biāo)軸上的合力等于零的條件，多用于三個以上共點力作用下的物體的平衡。值得注意的是，對x、y方向選擇時，盡可能使落在x、y軸上的力多；被分解的力盡可能是已知力，不宜分解待求力。
(責(zé)任編輯：韓志霞)
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