力學中涉及物體平衡的常考題型解析

杜旭東

(甘肅省禮縣實驗中學,甘肅 隴南 742200)

在高中物理的學習中,容易知道,物體如果處于平衡狀態,則物體所受到的合外力為零;同樣地,如果物體所受到的合外力為零,則物體處于平衡狀態.在對物體平衡進行受力分析時,要考慮全面,而且也要熟悉相關的數學知識.因為中學物理模型中的幾何關系,在很多時候會成為求解問題的瓶頸,所以在平時的學習中要注意積累數學中的幾何知識.下面對力學中涉及物體平衡的常考題型進行分類解析.

1 力的合成與分解

例1[1]如圖1所示,有三根質量和形狀都相同的光滑圓柱體,它們的重心位置不同,擱在兩墻間,為了方便,將它們的重心畫在同一截面上,重心的位置分別用1、2、3標出(重心2與圓心重合,三個重心位置均在同一豎直線上),FN1、FN2、FN3分別為三根圓柱體對墻的壓力, 則( ).

圖1 例1題圖

A.FN1=FN2=FN3B.FN1

C.FN1>FN2>FN3D.FN1=FN2>FN3

分析對于球形或圓柱形物體的受力分析,我們見得較多的是均勻結構的物體,其重心在物體的球心或圓柱橫截面的圓心,對其重力進行分解時,往往是從重心處向與該物體相互作用的彈力作用點進行分解.如將這一思維方式帶入本題,對圓柱體的重力進行分解,就是在圖1中的三個重力的作用點處進行分解,由圖1可知重心在3處的兩個分力的夾角最大,重心在1處的兩個分力的夾角最小.在合力不變的條件下,兩分力的夾角越大,兩個分力越大,應該是B選項正確,這難道是錯的嗎? 如果出錯了,那錯誤出現在什么地方呢?……