關于高考中受力平衡問題的解題策略

高中物理學主要分為，力學、光學、電磁學、聲學、分子理論、熱學等方面的知識。在高考中，物理科目占有理科綜合分數的40%，高達120分，而力學以及有關力學的題目占總分數的60%，所以，對于力學的教學與解題技巧講解越來越受到教師的重視。

力學中的物體受力平衡是指一個物體至少兩個不同方向的力，使物體處于靜止或勻速直線運動狀態（相對參考系是就地面而言），達到力的相互抵消。對于物體受力平衡問題的最主要的一個判定條件就是：物體在多個互相不平行的力的作用下處于平衡時，那么這幾個力的作用線必然相交于一點。本文淺析了高考物理課程力學的受力平衡問題的分析過程，并列舉了幾個受力平衡問題的例題以及解題策略。

一、物體共點力受力分析的步驟

1.選取分析對象。在做一道物體受力平衡問題的題目時，首先要根據題意以及所問問題，明確物體的受力平衡是指單一物體的多力共點平衡還是多個物體的受力平衡還是物體在某一方向的受力平衡。這是解題的首要條件，必須要審清題意。

2.隔離物體。所謂隔離物體就是要把選取的對象，有針對性地從周圍環境中隔離出來，簡化受力分析的過程，便于分析與研究對象向接觸的作用力的分析。在分析性質力時，一般是按照先場力，后接觸力;先主動力，后被動力的順序進行力的標定。

3.描繪受力圖。當我們確定好研究對象，并將物體分離出來以后，按照1.2.中力的分析順序，在草稿紙上畫出研究對象的受力分布圖，主要是將物體在平衡狀態下受到的所有性質力的方向和力的符號標出，以便選取合適的力分解法進行初步將不在坐標軸上的力分解。

4.確定坐標系。在對受力圖建立坐標系時，需要遵循一定的原則，一般將重力的方向確定為Y軸的負半軸，但在解決實際物體受力時，一般物體有非水平和垂直向上的力，這是就要求在確定力的坐標系時，將盡可能多的力放在坐標軸上，對不在坐標軸上的力進行分解運算。

5.列方程。根據受力平衡的物體，各個方向的力是互相作用的等大反方向的原則，結合牛頓第二定律（物體的加速度跟物體所受的合外力F成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同），列出受力平衡物體的力的方程式。

二、受力平衡例題以及解題策略

1.實例一。物體b（見圖1-1）在水平推力F作用下，將物體a擠壓在豎直的墻壁上。已知物體a和b處于靜止狀態，對于物體a和b的受力情況，下列說法正確的是（）

A.物體a受到兩個摩擦力的作用B.物體a共受到四個力的作用

C.物體b共受到三個力的作用D.物體a受到墻壁的摩擦力的大小不隨F的增大而增大

解題策略：要使物體b處于平衡狀態，物體a必須對物體b產生一個豎直向上的靜摩擦力，則物體a受到物體b的靜摩擦力向下，物體a要處于平衡狀態，還要受到墻壁豎直向上的靜摩擦力，由整個受力狀態平衡可知此力大小不會改變。分析物體a和b分別受到5個和4個力的作用，由此可知上述選項AD正確。

在受力分析時，有些力的大小和方向不容易確定，必須將受力物體逐一進行隔離分析，由確定的幾個力和物體靜止說明處于受力平衡的角度，來判斷不確定力的方向和大小，這樣有利于確保受力分析的準確性。

2.實例二。在墻角外的水平地面上，靜止放置一個質量為4m、傾角為37o的三角形木塊，在木塊斜面與豎直墻壁間靜止放置一個質量為m的光滑的小球，則木塊對地面壓力的大小為多少？地面對木塊的靜摩擦力的大小為多少？

解題策略：采用隔離法對小球m進行受力分析，對其進行受力分析，對m有：

FN2cosθ=mg;FN2sinθ=FN1，得，FN1=mgtanθ

對于楔形和小球做整體分析有：

4mg+mg=FN，FN1=Ff1，解得：FN=5mg，Ff1=3/4mg。

3.實例三。輕繩的A端固定在天花板上，B端系一個重力為G的小球，小球靜止在固定的光滑的大球球面上。已知AB繩長為l，大球半徑為R，天花板到大球的頂點的豎直距離AC=d，∠ABO>90o。求繩對小球的拉力和大球對小球的支持力的大小。（小球可視為質點）

解題策略：選取小球為研究對象，對其進行受力分析可知：繩的拉力F、重力G、支持力FN三個共點力構成了封閉的三角形，它與幾何三角形ABO相似，則可以根據相似比的關系得到：F/l=G/d+R=FN/R，由此可以解出：F=Gl/d+R，FN=GR/d+R

利用幾何三角形與矢量三角形相似的解題策略是本題重點需要向學生提出的新興解題方法，但需要注意的是，在運用此法解決物體的受力平衡問題時，一般需要構建出一個力的矢量三角形，從而得出結果，此法可解決力的復雜變化，如力的大小和方向變化的問題需要借助數學知識來解決。

在解決受力平衡問題時，按照本文提供的受力分析過程，對于研究對象的選取要明確，研究對象可以是小球、木塊、質點和繩子結點等。采用隔離法或整體法或先整體后隔離的方法，可以有效解決對象力方向不明的問題，本文還提出了相似三角形法來簡化一些問題。

參考文獻：

[1]滕祖偉.有關物體力和運動的解題策略[期刊論文]《中學物理》2014（9）

[2李]長峰.力與物體的平衡[期刊論文]《中學生數理化》2013（7）

（作者單位：甘肅省民勤縣第四中學）