查补易混易错点03 共点力的平衡【查漏补缺】2023年高考物理三轮冲刺过关（新高考专用）

查补易混易错点03 共点力的平衡 【知识点一】受力分析中的整体法和隔离法 一．整体法和隔离法的基本思想 选择研究的对象 选择研究对象是解决物理问题的首要环节。在很多物理问题中，研究对象的选择方案是多样的，研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度。隔离法与整体法都是物理解题的基本方法。 整体法 整体法就是对物理问题的整个系统进行研究的方法。如果由几个物体组成的系统具有相同的加速度，一般可用整体法求加速度，但整体法不能求出系统的内力。 隔离法 分析系统内各物理之间的相互作用时，需要选用隔离法，一般隔离受力较少的物体。 在某些情况下，解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使用，通常先整体后隔离。 二．受力分析中的整体法和隔离法的应用 1．整体法的应用 例如，在粗糙水平面上有一个三角形木块abc，在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量为m1、m2的木块，且m1>m2，如图所示。已知三角形木块和两物体都静止，讨论粗糙水平面与三角形木块之间的摩擦力问题。 这个问题的一种求解方法是：分别隔离、和三角形木块进行受力分析，利用牛顿第三定律及平衡条件讨论确定三角形木块与粗糙水平面间的摩擦力。采用整体法求解更为简捷：由于、和三角形木块相对静止，故可以看成一个不规则的整体，以这一整体为研究对象，显然在竖直平面上只受重力和支持力作用，在水平方向上没有外力。 2．整体法和隔离法的综合应用 不计物体间相互作用的内力，一般首先考虑整体法。利用整体法，涉及的研究对象少，未知量少，方程少，求解简便；对于大多数动力学问题，单纯采用整体法并不一定能解决，通常采用整体法与隔离法相结合的方法。 举例说明（1），如下图，质量均为kg的10块相同的砖，平行紧靠成一直线放在光滑的地面上，第1块砖受到10N的水平力作用，讨论第7块砖对第8块砖的压力的大小。 本题需要灵活选用整体和隔离思想求解，首先由整体法求出加速度，再将后3块和前7块作为两个整体来考虑，再用隔离求解。将10块砖看作一个整体，由牛顿第二定律得：，再将后3块看作一个整体，设第7个砖对第8个砖的压力为，由牛顿第二定律得：，则第7个砖对第8个砖的压力是3N。 三．受力分析中的注意事项 1．注意研究对象的合理选取，在分析系统的内力时，必须把受力对象隔离出来，而分析系统受到的外力时，一般采用整体法，有时也采用隔离法。 2．涉及弹簧的弹力时，注意可能性的分析。 3．对于不能确定的力可以采用假设法分析。 【知识点二】静态平衡问题的求解 一．共点力与平衡 1．共点力：力的作用点在同一个物体的同一个点或力的延长线交于一点的几个力叫做共点力。 2．平衡状态：物体处于静止状态或者匀速直线运动的状态，物体的加速度为零。 3．平衡条件：物体的合外力为零，即或。 4．静态平衡：指物体受到的力不改变，而动态平衡指物体受到的几个力中至少两个力是变力。 二．处理平衡问题的常用方法 1．矢量三角形法 一个物体受三个力作用而平衡时，则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反，且这三个力首尾相接构成封闭三角形。可以通过解三角形求解相应力的大小和方向。 解题基本思路：①分析物体的受力情况；②作出力的平行四边形(或力的矢量三角形)；③根据三角函数的边角关系或勾股定理或相似三角形的性质等求解相应力的大小和方向。 2．正交分解法 物体受到多个力的作用力时，一般都采用正交分解法。注意建立坐标系时，使更多的力与坐标轴重合。 解题的基本思路：①先分析物体的受力情况；②再建立直角坐标系；③然后把不在坐标轴上的力进行分解；④最后根据力的平衡条件列方程，求解未知量。 【知识点三】动态平衡问题的求解 一、动态平衡的概念 “动态平衡”是指物体所受的力一部分是变力，是动态力，力的大小和方向均发生改变，但是，变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态，所以叫“动态平衡”。 二、动态平衡问题的常用分析方法 解析法 对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据物体的平衡条件列式求解，得到因变量与自变量的一般函数表达式，最后根据自变量的变化确定因变量的变化。 解析法分析动态平衡问题的步骤： （1）选某一状态对物体进行受力分析； （2）将物体受的力按实际效果分解或正交分解； （3）列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式； （4）根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况。 2．图解法 在三力平衡中，若一个力的大小和方向不变，另一个力的方向不变，一般采用图解法。 举例说明：如图，重为G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，分析斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？ 由于挡板是缓慢转动的，可认为每个时刻小球都处于静止状态，因此所受合外力为零。应用三角形定则，G、F1、F2三个矢量应组成封闭三角