
许多学生都感到物理学习具有挑战性,投入的时间和精力多但效果可能并不显著。为了帮助同学们更好地理解和掌握高中物理,我将高中物理划分为14个专题进行详解。本文将介绍第一个专题:平衡专题。由于使用手机写作,提供具体的习题不太方便,建议有兴趣的同学可以根据本文的讲解内容自行绘制思维导图,并运用本文介绍的方法来解决自己的习题。
平衡专题可以分为两大类别:单个物体的平衡和连接体的平衡。本文将重点讲解单个物体的平衡,下一篇文章再介绍连接体平衡。单个物体的平衡可以分为以下三个类别:
一、受三个力的平衡。这类问题相对简单,学生通常知道用正交分解法解决。但为了更高效地解决问题,推荐学生采用合成法,如果能够运用三角形法则则更佳。三角形法则的基本思路是:任何两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反。可以通过画平行四边形来合成两个力,对角线与剩余的力大小相等、方向相反,这样可以在一个三角形中判断各个力的关系。需要注意的是,学生在合成两个力后,有时会出现对角线与剩余的力不在一条直线上的情况,为了避免这个误区,建议将剩余的力反向延长,以这条延长线作为对角线来画平行四边形。
二、受三个力的动态平衡。这类问题在平衡问题中最为常见,可以分为以下三种情况:
(一)三个力的特点是存在一个恒力(重力),一个方向不变的力和一个方向改变的力。这类问题在动态平衡中最为普遍,解决时可以采用三角形法则或动态三角形法。有些学生可能对三角形法则的使用不太熟悉,其步骤为:将方向不变的力反向延长,以重力的终点为起点,画第三个力(即方向改变的力)的平行线。一旦掌握了这类问题的受力特点,做几道典型题目后,就能迅速解决问题。
(二)受三个力,其中有一个恒力(重力),另外两个力的方向都发生改变(这两个力的夹角改变)。这类问题变化已经几十年没有新的突破,因此题目数量不多,掌握受力特点后做一两道题目即可。
(三)三个力中只有一个恒力(仍然是重力),另外两个力方向改变但夹角不变。这类问题较为罕见,曾在2014年的模拟题和2018年的高考题现过。对于高考题中的解法是采用画圆的方法,但学生可能难以理解。为了更容易理解,可以将两个方向改变的力合成,利用正弦定理来解决。在此想向同行们请教,是否有人尝试过使用正弦定理来解决这类问题?
三、受四个力或四个以上力的平衡。对于这类问题,没有特别好的方法,但学生可以通过正交分解法来熟悉和掌握。
通过以上的分类介绍,同学们可以绘制一张思维导图来梳理单个物体平衡的知识点,并通过练习每种类型的题目来掌握受力特点和相应的解决方法。这样将能更加高效地学习物理。
