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2013高考復(fù)習(xí)：物理物體的平衡

2012-11-24 11:49:00 來(lái)源：中國(guó)教育在線

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　　物體的平衡依然為高考命題熱點(diǎn)。通過(guò)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(wèn)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(wèn)題的關(guān)鍵；二是要學(xué)會(huì)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(lái)解答；三是要養(yǎng)成迅速處理矢量計(jì)算和辨析圖形幾何關(guān)系的能力。

　　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(shí)，物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)改用與水平方向成30°角的力F2推物塊時(shí)，物塊仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若F1和F2的大小相等，則物塊與地面之間的動(dòng)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(diǎn)。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(duì)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(diǎn)：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(shí)與規(guī)律

　　一、平衡狀態(tài)

　　物體保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

　　說(shuō)明：這里的靜止需要兩個(gè)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(shí)物體不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)，如物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)刻，物體速度為零，但物體不是處于靜止?fàn)顟B(tài)，因?yàn)槲矬w受到的合外力不為零。

　　二、共點(diǎn)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(shuō)明：①物體受到N個(gè)共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài)時(shí)，取出其中的一個(gè)力，則這個(gè)力必與剩下的（N-1）個(gè)力的合力等大反向。

　　②若采用正交分解法求平衡問(wèn)題，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(gè)互不平行的力作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形；反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)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(shí)可求得未知力。

　　（2）力的合成法

　　物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合力必跟第三個(gè)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(shí)求解。

　　（3）正交分解法

　　將各個(gè)力分別分解到x軸上和y軸上，運(yùn)用兩坐標(biāo)軸上的合力等于零的條件，多用于三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的物體的平衡。值得注意的是，對(duì)x、y方向選擇時(shí)，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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