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：考題多以力學背景呈現。解決物體的平衡問題，一是要認清物體平衡狀態(tài)的特征和受力環(huán)境是分析平衡問題的關鍵；二是要學會利用力學平衡的結論（比如：合成法、正交分解法、效果分解法、三角形法、假設法等）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系的能力。
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例如2010年高考新課標卷理綜物理第18題：如圖所示，一物塊置于水平地面上，當用與水平方向成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，根據平衡條件，應用正交分解有F1cos60°=(mg-F1sin60°)，F2cos30°=(mg+F2sin30°)，聯立解得：=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，一質量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止于P點。設滑塊所受支持力為FN，OP與水平方向的夾角為θ。下列關系正確的是（）
A．F=■B．F＝mgtanθ
C．FN=■D．FN=mgtanθ
【解析】對小滑塊受力分析如圖所示，根據三角形定則可得F=■，FN=■，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狀態(tài)，如物體做豎直上拋運動達到最高點時刻，物體速度為零，但物體不是處于靜止狀態(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。
②若采用正交分解法求平衡問題，則其平衡條件為FX合=0，FY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成三角形，則這三個力的合力必為零。利用三角形法，根據正弦定理、余弦定理或相似三角形等數學知識可求得未知力。
（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，根據正弦定理、余弦定理或相似三角形等數學知識求解。
（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。
(責任編輯：韓志霞)
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