資源簡(jiǎn)介

2008高考物理總復(fù)習(xí)資料（一）力 物體的平衡
復(fù)習(xí)要點(diǎn)
1．力的概念及其基本特性
2．常見力的產(chǎn)生條件，方向特征及大小確定
3．受力分析方法
4．力的合成與分解
5．平衡概念及平衡條件
6．平衡條件的應(yīng)用方法
二、難點(diǎn)剖析
1．關(guān)于力的基本特性
力是物體對(duì)物體的作用。力作用于物體可以使受力物體形狀發(fā)生改變；可以使受力物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度）發(fā)生改變。影響力的“使物體變形”和“使物體變速”效果的因素有：力的大小、力的方向和力的作用點(diǎn)，我們反影響力的作用效果的上述三個(gè)因素稱為“力的三要素”。對(duì)于抽象的力概念，通常可以用圖示的方法使之形象化：以有向線段表示抽象的力。
在研究與力相關(guān)的物理現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該把握住力概念的如下基本特性。
（1）物質(zhì)性：由于力是物體對(duì)物體的作用，所以力概念是不能脫離物體而獨(dú)立存在的，任意一個(gè)力必然與兩個(gè)物體密切相關(guān)，一個(gè)是其施力物體，另一個(gè)是其受力物體。把握住力的物質(zhì)性特征，就可以通過對(duì)形象的物體的研究而達(dá)到了解抽象的力的概念之目的。
（2）矢量性：作為量化力的概念的物理量，力不僅有大小，而且有方向，在相關(guān)的運(yùn)算中所遵從的是平行四邊形定則，也就是說，力是矢量。把握住力的矢量性特征，就應(yīng)該在定量研究力時(shí)特別注意到力的方向所產(chǎn)生的影響，就能夠自覺地運(yùn)用相應(yīng)的處理矢量的“幾何方法”。
（3）瞬時(shí)性：力作用于物體必將產(chǎn)生一定的效果，物理學(xué)之所以十分注重對(duì)力的概念的研究，從某種意義上說就是由于物理學(xué)十分關(guān)注力的作用效果。而所謂的力的瞬時(shí)性特征，指的是力與其作用效果是在同一瞬間產(chǎn)生的。把握住力的瞬時(shí)性特性，應(yīng)可以在對(duì)力概念的研究中，把力與其作用效果建立起聯(lián)系，在通常情況下，了解表現(xiàn)強(qiáng)烈的“力的作用效果”往往要比直接了解抽象的力更為容易。
（4）獨(dú)立性：力的作用效果是表現(xiàn)在受力物體上的，“形狀變化”或“速度變化”。而對(duì)于某一個(gè)確定的受力物體而言，它除了受到某個(gè)力的作用外，可能還會(huì)受到其它力的作用，力的獨(dú)立性特征指的是某個(gè)力的作用效果與其它力是否存在毫無關(guān)系，只由該力的三要素來決定。把握住力的獨(dú)立性特征，就可以采用分解的手段，把產(chǎn)生不同效果的不同分力分解開分別進(jìn)行研究。
（5）相互性：力的作用總是相互的，物體A施力于物體B的同時(shí)，物體B也必將施力于物體A。而兩個(gè)物體間相互作用的這一對(duì)力總是滿足大小相等，方向相互，作用線共線，分別作用于兩個(gè)物體上，同時(shí)產(chǎn)生，同種性質(zhì)等關(guān)系。把握住力的相互性特征，就可以靈活地從施力物出發(fā)去了解受力物的受力情況。
2．三種常見力的產(chǎn)生條件及方向特征：
力學(xué)范圍內(nèi)的三種常見力指的是重力、彈力和摩擦力。這三種常見的產(chǎn)生條件及方向特征如下表所示：
力
產(chǎn)生條件
方向特征
重力
物體處在地球附近
總是豎直向下
彈力
物體與其他物體接觸
接觸處因擠、壓、拉等作用而產(chǎn)生彈性形變
總與接觸面垂直
總與形變方向相反
摩擦力
物體與其他物體接觸
接觸處因擠、壓、拉等作用而產(chǎn)生彈性形變
相對(duì)于接觸的物體有沿切線方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）
總與接觸面平行
總與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反
3．物體受力情況的分析
（1）物體受力情況分析的理解：把某個(gè)特定的物體在某個(gè)特定的物理環(huán)境中所受到的力一個(gè)不漏，一個(gè)不重地找出來，并畫出定性的受力示意圖。
（2）物體受力情況分析的方法：為了不使被研究對(duì)象所受到的力與所施出的力混淆起來，通常需要采用“隔離法”，把所研究的對(duì)象從所處的物理環(huán)境中隔離出來；為了不使被研究對(duì)象所受到的力在分析過程中發(fā)生遺漏或重復(fù)，通常需要按照某種順序逐一進(jìn)行受力情況分析，而相對(duì)合理的順序則是按重力、彈力，摩擦力的次序來進(jìn)行。
（3）物體受力情況分析的依據(jù)：在具體的受力分析過程中，判斷物體是否受到某個(gè)力的依據(jù)通常有如下三個(gè)。
①根據(jù)力的產(chǎn)生條件來判斷；
②根據(jù)力的作用效果來判斷；
③根據(jù)力的基本特性來判斷。
4．力的合成與分解的原則，定則與特征
我們可以用一個(gè)力取代幾個(gè)力（合成），也可以用幾個(gè)力取代某一個(gè)力（分解），所有這些代換，都不能違背等效的原則。而在等效原則的指導(dǎo)下，通常實(shí)驗(yàn)可總結(jié)出力的合成與分解所遵循的共同定則：平行四邊形定則。由力的合成所遵循的平行四邊形定則可知：兩個(gè)大小分別為F1和F2的力的合力大小F的取值范圍為
≤F≤F1+F2.
同樣，由力的分解所遵循的平行四邊形定則可知：如不加任何限制而將某個(gè)力分解為兩個(gè)分力，則可以得到無數(shù)種分解的方式，這是毫無意義的。通常作力的分解時(shí)所加的限制有兩種：按照力的作用效果進(jìn)行分解，按照所建立的直角坐標(biāo)將力作正交分解。
5．平衡概念的理解及平衡條件的歸納
（1）對(duì)平衡概念的準(zhǔn)確理解：平衡是相對(duì)于運(yùn)動(dòng)提出的概念；有一種運(yùn)動(dòng)相應(yīng)就有一種平衡與之對(duì)應(yīng)；平衡實(shí)際上是運(yùn)動(dòng)在某種特殊的條件下所達(dá)到的某種特殊的狀態(tài)；而某種運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)實(shí)際上是意味著這種運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)保持不變，或描述這種運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)參量恒定。把平衡與運(yùn)動(dòng)建立起聯(lián)系應(yīng)該說是對(duì)平衡概念的準(zhǔn)確理解。教材中所提到的“某個(gè)物理量的平衡”，實(shí)際上也應(yīng)理解為“某個(gè)物體所參與的某種運(yùn)動(dòng)的平衡”；而教材中所提到的“某個(gè)物理量的平衡”，實(shí)際上也應(yīng)理解為“某個(gè)物理量所制約著的某種運(yùn)動(dòng)的平衡”。
（2）關(guān)于平衡條件的歸納。
①在共點(diǎn)力作用下的物體的平衡條件。
平動(dòng)平衡狀態(tài)是靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；其共同的物理本質(zhì)是描述平動(dòng)狀態(tài)的速度這一物理量保持恒定；而能夠迫使物體運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生變化的只有力，所以在共點(diǎn)力的作用下的物體的平衡條件是：物體所受到的合外力為零，即
=0.
②有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件★
轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)是靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)；其共同的物理本質(zhì)是描述轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的角速度這一物理量保持恒定；而能夠迫使物體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度發(fā)生變化的只有力矩，所以在有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件是：物體所受到的合力矩為零，即
=0.
6．平衡條件的應(yīng)用技巧
形如=0的平衡條件從本質(zhì)上看應(yīng)該是處于平衡狀態(tài)下的物體所受到的各個(gè)外力之間的某種矢量關(guān)系，準(zhǔn)確把握平衡條件所表現(xiàn)出的矢量關(guān)系，就能在平衡條件的應(yīng)用中充分展現(xiàn)其應(yīng)用的技巧。
（1）正交分解法：這是平衡條件的最基本的應(yīng)用方法。其實(shí)質(zhì)就是將各外力間的矢量關(guān)系轉(zhuǎn)化為沿兩個(gè)坐標(biāo)軸方向上的力分量間的關(guān)系，從而變復(fù)雜的幾何運(yùn)算為相對(duì)簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算。即
=0→
作為基本的應(yīng)用方法，正交分解法的應(yīng)用步驟為：
①確定研究對(duì)象；
②分析受力情況；
③建立適當(dāng)坐標(biāo)；
④列出平衡方程.
（2）合成（分解）法：如果物體受到力F和（i=1，2，…，n）的作用而處于平衡狀態(tài)，則在利用平衡條件處理各個(gè)力之間的關(guān)系時(shí)可分別采用以下兩種方法。
①合成法：把各個(gè)（i=1，2，…，n）合成為
=.
則必有
②分解法：把F分解為Fi（i=1，2，…，n），即
F=
總可以使
FI =－f1（i=1，2，…，n）.
（3）拉密定理法.
如果物體受到如圖所示的共面的三個(gè)力作用而處于平衡狀態(tài)，則平衡條件所給出的各個(gè)力間的關(guān)系可以表示為
==.
這就是所謂的拉密定理。
（4）多邊形（三角形）法。
如果物體受到n個(gè)共面的力而處于平衡狀態(tài)，則表示
這n個(gè)力的n條有向線段可以依次首尾相接而構(gòu)成一個(gè)封閉的“力的n邊形”，特別是當(dāng)n=3時(shí)，則將構(gòu)成一個(gè)封閉的“力的三角形”。
（5）相似形法。
如果物體受到共面的力的作用而處于平衡狀態(tài)，一方面表示這些力的有向線段將構(gòu)成封閉的“力的多邊形”，另一方面若存在著與之相似的“幾何多邊形”，則可以利用相似多邊形的“對(duì)應(yīng)邊成比例”的特性來表現(xiàn)平衡條件中的各個(gè)力之間的關(guān)系。
（6）共點(diǎn)法。
物體受到共面的力的作用而處地平衡狀態(tài)，若表示這些力的有向線段彼此間不平行，則它們必將共點(diǎn)。
三、典型例題
例、質(zhì)量為m的物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，為使物塊沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則所施加的拉力至少應(yīng)為多大？
解析 取物塊為研究對(duì)象，在與水平面夾θ角斜向右上方的拉力F作用下，物塊沿水平面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，物塊的受力情況如圖所示，建立起水平向右為x軸正方向、豎直向上為y軸正方向的直角坐標(biāo)系，沿兩坐標(biāo)軸方向列出平衡方程為
Fcosθ－f=0
Fsinθ+N－mg=0.
考慮到動(dòng)摩擦力f與正壓力N間的關(guān)系，又有
f=μN(yùn).
由上述三個(gè)方程消去未知量N和f，將F表示為θ的函數(shù)，
得
F=μmg/（cosθ+μsinθ），
對(duì)上述表達(dá)式作變換，又可表示為
F=，
其中
tanα=μ.
由此可知，當(dāng)θ=arctanμ時(shí)，拉力F可取得最小值
Fmin=μmg/.
解：其實(shí)，此例題可用“幾何方法”分析求解：對(duì)物塊
做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的四個(gè)力來說，重力mg的大小、
方向均恒定；拉力F的大小和方向均未確定；由于支持力
N與動(dòng)摩擦力f的比值是確定的，做其合力R的大小未確
定而方向是確定的（與豎直線夾α角），于是，把N與f合
成為一個(gè)力R，物塊所受的四個(gè)力即可等效地視為三個(gè)力
R、mg和F，而這三個(gè)力的矢量關(guān)系可由圖來表示。
由圖便很容易得出結(jié)論：當(dāng)拉力F與水平面夾角為
α=tg—1μ
時(shí)，將取得最小值
Fmin=mgsinα=

展開更多......

收起↑