高中階段的物理課程里的共點力平衡內容,從起初處于聽不懂的狀況,轉變到后來能夠穩拿分數,這般的三個步驟極其具有實用價值!
諸多高中生在學習物理期間,都曾被“共點力平衡”給難住過,于課堂之上聽老師講解例題之時,會覺得簡易,然而自己去做題時,就連受力分析都會畫錯,更別提去找出平衡條件了對此。實際上,這部分內容并非是“偏難怪”類型的,而是沒有抓住核心邏輯要點。今日借助三個步驟,來幫你把共點力平衡的分數穩穩地攥在手中,即便零基礎的人也能夠看懂!
第一步:先搞懂“共點力平衡”到底在說啥?
許多同學從一開始便刻板記憶公式,然而卻并未真正理解概念的實質屬性,如此這般乃是最為嚴重的錯誤認知領域。首先要將兩個關鍵的定義徹底領會掌握,隨后在進行題目解答時才不至于陷入混亂狀態。
什么樣的力被稱作共點力呢?簡單來講,就是那種所有力的作用線能夠相交于同一個點的力。比如說,當你使用兩根繩子去提水桶的時候,兩根繩子所產生的拉力以及水桶自身的重力,這三個力的作用線最終會交匯到水桶的重心位置上,像這樣的情況就是共點力;然而,要是你是用手去推桌子(手施加的推力在桌子的側面,而桌子的重力作用在桌子的中心位置),此時力的作用線并不會相交于同一個點高中物理講課,那就說明這不是共點力,這類題目在高中階段基本上是不會考的,所以不用為此而糾結。
究竟什么才算是平衡狀態呢?并非僅僅只有處于“靜止”這種狀況才能夠被稱作平衡!只要物體所呈現出的運動狀態不會發生改變,那么這便是平衡狀態,它又可以劃分成兩種情形:
1. 靜止(比如放在桌面上的書,一動不動);
二,存在一種運動狀況,名為勻速直線運動,舉例而言,就像那種在平直公路之上呈現不間斷勻速行駛狀態的汽車,其速度的大小以及方向均不會發生改變 。
記住,共點力平衡的實質,是物體于多個力施加下,呈現出“如同未受力”(合力為零)的狀況,故而運動狀態保持不變,將此邏輯銘記于腦海,后續的受力分析以及列方程都會有了方向。
第二步:受力分析“四步法”,杜絕漏力、多力
受力分析這個環節呀,它可是共點力平衡狀況的那個起著根基作用的部分呢,一旦力給畫錯了,那就會導致整個結果完全錯誤呀。現在來分享一種不會出現錯誤情況的“四步進的方法”喲,按照一定的先后順序去做,能夠保證既不會遺漏力,也不會多畫出力來呢。
1. 確定“研究對象”:先搞清楚“分析誰的力”
像是那種“斜面上處于靜止狀態的木塊,對其受力情況展開分析”,這里面所涉及到的研究對象指的就是木塊;對于“靠著繩子被拉動從而靠在墻上的小球,針對它的受力狀況予以分析”此例而言,其中的研究對象便是小球。千萬要注意不能將研究對象跟周圍相伴的物體混淆在一起,打個比方說,就在針對木塊進行受力分析的時候,可千萬別錯把斜面自身那種重力也計算進去,這恰恰是新手們最為容易犯下的錯誤。

2. 先畫“非接觸力”:只有重力是必畫的
物體不用接觸就存在的非接觸力,在高中階段只需考慮重力,哪怕物體處于靜止狀態,或者處于運動狀態,又或者是掛在繩子上,亦或是放在斜面上,重力始終是豎直向下的,其大小為mg,其中m是物體質量,g取9.8N/kg,要是題目沒提及相關情況時也能夠按照10來計算。
留意:不要去畫“并不存在的力”!舉例來說,有些同學會認為“木塊處于斜面上沒有滑落下來,必定存在一個‘向上的摩擦力’”,這種思考方向是正確的,然而要首先畫出重力,接著再去查看接觸力,絕不能夠跳過相關步驟胡亂添加力。
3. 再畫“接觸力”:有幾個接觸面,就可能有幾個力
物體接觸才會產生接觸力,要按照“先彈力、后摩擦力”的順序來畫,以此避免出現混亂 。
物體只要和別的物體接觸,并且存在“擠壓”,便會有彈力。比如說放在桌面上的書,它與桌面接觸,桌面會給書一個所向上的“支持力”)(這是彈力的其中一種);用繩子去拉小球,繩子跟小球接觸,繩子會給小球沿著繩子方向的“拉力”(這同樣是彈力)。
? 摩擦力:其存在的條件是接觸面粗糙,存在彈力,且物體存在“相對滑動趨勢”或者“相對滑動”。就像斜面上的木塊沒有滑下來,存在向下滑的趨勢,所以斜面對這木塊具備沿斜面向上的“靜摩擦力”;要是木塊在桌面上滑動,那么桌面給予木塊的“滑動摩擦力”就會和運動方向相反。
4. 檢查“力的方向”:別畫反了!
將繪制好的力標注其方向,接著迅速進行檢查:重力是堅直向下的,支持力是垂直于接觸面的(對于桌面的支持力是豎直接著向上的,而斜面的支持力是垂直于接著斜面處于向上境地的),拉力是沿著繩子收縮方向前行的,摩擦力與相對運動或者趨勢的方向是相反的。要是方向出現錯誤,那么隨后列方程全部都會是瞎忙活白費力氣的。
第三步:用“兩種方法”列方程,輕松解出未知力
當受力分析繪制完畢之后,便來到了這“列出方程來求解力”的段落。在高中這個學習時期,僅須把控住兩種方式,便能夠去應付多達90%以上的題目,無需去記憶繁雜的公式。
方法1:合成法——適合“二力平衡”或“三力平衡”
核心原理是,當共點力處于平衡狀態的時候,對任意一個給出的力而言,其都與其他所有力做出的“合力”在大小方面相等,并且在方向上面相反。

二力平衡,存在著最為簡單的情形、例如利用繩子垂直懸掛著一個處于靜止狀態的小球,小球受到重力G,該重力方向朝下,小球還受到拉力F,此拉力方向朝上,依據平衡條件,F等于G,而G又等同于mg,直接就是相等的狀態 。
比如,有個小球是用繩子掛在墻體之上的,它受到重力為G,還受到繩子的拉力為F,以及墻給予的方向是水平朝著右方的支持力求N,這就是三力平衡的一種情況。此時呢,可以把拉力F以及支持力N進行“合成”,從而得到一個力,這個所形成的“合力”必然要跟重力G在大小方面相等,并且在方向上是相反的,也就是豎直朝著上方。之后呢留學之路,運用平行四邊形定則或是三角函數來進行計算,比如說繩子與墻的夾角設定為θ,這樣的話就能夠得到公式推導結果為F等于G除以cosθ,N等于G乘以tanθ 。
方法2:正交分解法——適合“三個力以上”,萬能方法
要是物體承受4個或者更多的力,比如說有一個物體處于水平面上,受到重力,還有支持力,以及拉力,再加摩擦力,運用合成法將會十分麻煩,在這個時候采用“正交分解法”是最為穩妥的,進行的步驟分為3步:
需要建立直角坐標系,一般情況下會使x軸沿著所謂的“運動方向”或者“趨勢方向”,而y軸是垂直于x軸的,就好比在斜面相關問題里,x軸沿斜面方向,y軸垂直于斜面這一方向;在水平面相關問題中,x軸是水平的,y軸是豎直的,通過這樣的方式能夠讓更多的力落在坐標軸之上,進而減少計算量 。
2. 為坐標軸分解力:將并非處于x、y軸上之力量,拆分為x方向以及y方向的分力。像斜面上存在的重力G,于x軸這個位置沿著斜面向下所得到的分力乃G sinθ,在y軸這個位置垂直斜面向下所獲得的分力是G cosθ 。
3. 列出平衡方程高中物理講課,由于合力是零,故而x方向之中所有分力的代數和是零(ΣF?=0),y方向以上所有分力的代數和同樣是零(ΣF?=0)。就像斜面問題里,x方向:摩擦力f等同于G sinθ;y方向:支持力N等同于G cosθ,直接求解方程則能求出來未知力 。
最后:3個避坑提醒,幫你少丟分
一,不要憑借那種所謂的“感覺”去增添力量:就好比那種認為“物體要是會動,那么肯定存在一個‘動力’”的想法,然而要是不存在施力的物體的話,這個力其實就是不存在的(就如同處于光滑水平面上做勻速運動的物體,僅僅受到重力以及支持力,并不存在“動力”)。
坐標系,切勿隨意建立:建立坐標系,其目的在于“簡化計算”,要盡可能使力落在軸上,不要因為“突出與眾不同”而去建立斜坐標系,否則會致使分解步驟增多。
3. 多去練習“基礎題”,減少對難題的鉆研:共點力平衡存在5種基礎題型,分別是水平面的情況、斜面的情況、繩子懸掛的情況、多力拉物體的情況以及動態平衡的情況,針對每種題型去練習10道題目,如此便能掌握其中規律,難題實際上是基礎題的一種變形,沒必要從一開始就死命去攻克。
實際上高中物理之中的共點力平衡情況,恰似搭建積木模樣——首先要將概念及其受力分析相對應的“積木”搭建得穩固,之后運用方程當作“膠水”去進行固定,如此一來分數自然而然便收獲了。起初學習之際速度慢一些并無大礙,依照步驟去實施,一周時間之內就能察覺到進步之處,下次考試再度碰到這類題目,你同樣能夠輕松獲取滿分!#高中物理#。
