應(yīng)用平衡力的知識進(jìn)行專題復(fù)習(xí)

◎福建省龍海市榜山中學(xué) 許少華

應(yīng)用平衡力的知識進(jìn)行專題復(fù)習(xí)

◎福建省龍海市榜山中學(xué) 許少華

初中物理力學(xué)中的“平衡狀態(tài)”及“二力平衡條件”是中考命題中的熱點，有關(guān)這部分知識在平常練習(xí)中占相當(dāng)重要的地位，對這些知識點掌握的好壞，直接影響到學(xué)生分析問題和解決問題的能力的高低。本文利用平衡力知識分析、解答有關(guān)典型例子進(jìn)而探討：1.應(yīng)用平衡狀態(tài)來分析物體受力情況；2.應(yīng)用二力平衡分析物體的受力及運動狀態(tài)；3.應(yīng)用平衡力解決壓強、浮力與簡單機械的綜合問題；4.應(yīng)用平衡力解決連體漂浮或懸浮問題，可以使問題簡單化。從而闡明通過應(yīng)用平衡力的知識進(jìn)行專題復(fù)習(xí)，可以進(jìn)一步弄清力學(xué)中有關(guān)的物理知識之間的聯(lián)系，從而提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

平衡狀態(tài)；二力平衡條件；平衡力；受力分析

初中物理力學(xué)中的“平衡狀態(tài)”及“二力平衡條件”是中考命題中的熱點，多與受力分析、物體的運動狀態(tài)、摩擦力、浮力、簡單機械、壓強和功等物理概念結(jié)合進(jìn)行考查。有關(guān)這部分知識在平常練習(xí)中占相當(dāng)重要的地位，對這些知識點掌握好壞，直接影響到學(xué)生分析問題和解決問題能力的高低。因此，對它的應(yīng)用作深入的探討和進(jìn)行專題的復(fù)習(xí)，對提高學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力幫助很大，下面就本人在階段性復(fù)習(xí)中，利用平衡力知識分析、解答有關(guān)典型例子分析探討如下：

一、兩題一法，應(yīng)用平衡狀態(tài)來分析物體受力情況

例一：一個站在水平地面上的人，關(guān)于他的受力情況，下面說法中正確的是（）

A.人所受的重力和人對地面的壓力為一對平衡力；

B.人所受的重力和地面對人的支持力為一對平衡力；

C.人對地面的壓力和地面對人的支持力為一對平衡力；

D.人所受的重力和人對地球的吸引力為一對平衡力。

分析與解答：本題考查的知識點是平衡力，判斷兩個力是不是平衡力，要緊扣平衡力的四個特點：1.作用在同一物體上；2.大小相等；3.方向相反；4.作用在同一直線上；這四個條件中缺一不可。A選項中的兩個力不滿足平衡條件中的“同體”“反向”，C選項中的兩個力不滿足平衡條件中的“同體”，D選項中的兩個力不滿足平衡條件中的“同體”，而B選項符合上述四個條件，故選B

例二：舉世矚目的我國神州六號返回艙著地前，在空中打開減速用的降落傘后，勻速下降的過程中，整個返回艙的受力情況是（）

A.沒有受到力的作用；B.受到的重力小于阻力；

C.受到的重力大于阻力；D.受到的阻力等于重力。

分析與解答：本題考查的知識點也是平衡力；與例題一比較，例題一物體是靜止的平衡狀態(tài)，而這一題是運動的平衡狀態(tài)。解答此題的關(guān)鍵是根據(jù)物體的運動狀態(tài)來確定物體的受力情況，當(dāng)物體勻速運動時，它受到平衡力的作用，即返回艙在空中勻速下降時受到的重力和空氣的阻力是一對平衡力，也就是說重力等于阻力，所以選D。

二、一題多變，應(yīng)用二力平衡分析物體的受力及運動狀態(tài)

例題：重350牛的小車，靜止在水平地面上，小車受到的摩擦力是多少？如果用50牛的水平力向右推它，但沒有推動，則小車所受的摩擦力大小為多少？方向如何？如果將向右的推力增加到70牛，小車剛好做勻速直線運動，則小車所受到的摩擦力是多少？如果將水平向右的推力增加到100牛時，小車所受合力是多少？小車的運動狀態(tài)如何？假設(shè)此時，突然有一小孩從前面跑過來，推車人馬上改用50牛的力水平向左拉車，但小車沒有立即停下來，而是減速前進(jìn)，則小車受到的合力又是多少？方向如何？

分析與解答：本題考查的知識點是二力平衡條件與力和運動的關(guān)系，解答此類題的關(guān)鍵是要理解以下兩點：1.物體不受力或受平衡力時，一定會處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，即物體的運動狀態(tài)不變。2.物體既不靜止又不做勻速直線運動時，則物體一定受到不平衡的力的作用。

分析與解答：1.小車原來在水平地面上靜止不動，由于它在水平方向上沒有受到力的作用。也沒有運動趨勢，說明此時它屬于牛頓第一定律所說的不受力而保持靜止?fàn)顟B(tài)，故摩擦力為零。2.當(dāng)用50牛的水平力向右推它時，但沒有推動，此時它屬于受力平衡而保持靜止?fàn)顟B(tài)，合力為零，即摩擦力等于水平向右的推力，方向水平向左。3.當(dāng)推力增加到70牛時，小車剛好做勻速直線運動，此時小車也是受力平衡，合力為零。摩擦力等于推力，而此時的摩擦力是最大的靜摩擦力，大小為70牛，方向水平向左；4.如果再將水平向右的推力增加到100牛時，推力大于摩擦力，小車水平方向受力為不平衡力，合力為30牛，方向與推力的方向相同，即水平向右，小車將水平向右做勻加速直線運動；5.由于小車沒有立即停止下來，而是由于慣性還要向前運動，因此小車此時受到的摩擦力和拉力是同一方向，合力為120牛，方向水平向左。

三、應(yīng)用平衡力解決壓強、浮力與簡單機械的綜合問題

例題：如圖1所示，物體A的重力是100牛，物體B的重力為90牛、體積為2立方分米，把物體A浸沒在容器的水中用繩子栓住，繩子的另一端通過定滑輪吊著物體B，當(dāng)達(dá)到平衡時，試判斷物體A的最后狀態(tài)及受力情況？（定滑輪摩擦不計g=10N/kg）

分析與解答：本題綜合考查了定滑輪特點、浮力、浮沉條件及力的平衡，解答本題的關(guān)鍵是正確分析物體A的受力情況，找出各個力之間的關(guān)系，以此判斷A的最后狀態(tài)。

由圖1中可見，物體A受到3個力的作用：重力GA、浮力FA和繩子的拉力F。根據(jù)定滑輪的特點知道繩子的拉力F=GB=90N，浮力FA=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/ kg×2×10-3m3=20N。

物體A受到向上的合力F合向上=F拉+F浮=90N+20N=110N＞GA，所以物體A要向上加速運動，假設(shè)A完全被拉出，則浮力FA=0，而F拉＜GA，物體A又將向下運動，由此可以判斷，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，物體A既不可能全部浸沒又不可能完全露出，也就是說，物體A將有一部分離開水面而漂浮在水面上，最后的受力情況是：GA=100N，方向豎直向下；F拉=90牛，方向豎直向上；F浮=GA—GB=10N，方向豎直向上；物體A受到的合力為0，處于靜止?fàn)顟B(tài)，漂浮在水面上。

四、應(yīng)用平衡力解決連體漂浮或懸浮問題

例題：如圖（4）所示，有一木塊漂浮在水面上，在它上面放上質(zhì)量為m的鐵塊后，剛好使木塊淹沒在水中；如果改為把質(zhì)量為m’的鐵快系在木塊的下面，放入水中，也恰好使木塊淹沒在水中。求：鐵塊m和m’的比值。（ρ鐵=7.9×103千克/立方米）

分析與解答：根據(jù)題意，上述兩種情況下，木塊與鐵塊合為一個整體，均處于漂浮狀態(tài)，即整個受到的浮力與總重力為平衡力，列出上述兩種情況的方程式為：

由③和④兩式聯(lián)立解得：

m/m’=1-ρ水/ρ鐵=69/79

上題中，看似比較復(fù)雜的連體漂浮的問題利用平衡力的知識，緊扣題意，思路清晰，讓學(xué)生在解題中更容易抓住主線、找到關(guān)鍵，方便地解決了實際問題。

從以上幾個實例中可以看出，通過應(yīng)用平衡力的知識進(jìn)行專題復(fù)習(xí)，可以進(jìn)一步弄清力學(xué)中有關(guān)的物理知識之間的聯(lián)系，從而提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

（責(zé)任編輯：詹國榮）