高中物理高考三輪沖刺 2023屆高考物理考點秘籍整體法求解共點力平衡問題舉例

整體法求解共點力平衡問題舉例如果連接體中各物體的加速度相同，可以把連接體視為一個整體，整體的質(zhì)量等于個物體質(zhì)量的總和。此時分析連接體所受的外力，就不會出現(xiàn)連接體中個物體間的作用力，可以簡化問題的分析與求解。一、整體法的運用當(dāng)連接體處于靜止或勻速直線運動時，各物體的加速度都是零，所以，問題若不涉及各物體間的作用力，可將連接體視為整體運用共點力的平衡條件分析求解。例1．如圖1所示，質(zhì)量雖分為m1、m2的兩個物體通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運動（m1在地面，m2在空中），力F與水平方向成θ角。則m1所受支持力N和摩擦力f正確的是A．

B．C．

D．解析：兩物體均處于勻速直線運動狀態(tài)，加速度都等于零，由于題中不涉及兩物體間的作用力（彈簧的力），可將兩物體視為整體，整體受力情況如圖2所示。對整體運用共點力平衡條件有：

水平方向：；豎直方向：。解得：；。本題選AD。例2．如圖2所示，質(zhì)量為m滑塊Q沿質(zhì)量為M的斜面P勻速下滑，斜面P靜止在水平地面上，則在滑塊Q下滑過程中地面對斜面P的

A．摩擦力方向向右，支持力大小為B．摩擦力為零，支持力大小為C．摩擦力為零，支持力小于D．摩擦力方向向右，支持力小于解析：題中不涉及滑塊與斜面間作用力的分析與判斷，兩者的加速度都是零，所以可以將斜面與滑塊視為整體，豎直方向上整體受重力及地面支持力N的作用；水平方向上沒受到外力（除地面靜摩擦力以外的力）的作用，整體沒有相對地面滑動的趨勢，所以，地面對整體（斜面與地面的接觸部分）沒有靜摩擦力的作用。由共點力平衡條件可知：，解得：。本題選B。

二、整體法與隔離法的綜合運用如果問題涉及到連接體與外界物體間作用力的分析與判斷，又涉及各物體間的作用力的分析與判斷，可先將連接體視為整體，分析判斷出與外界的作用力，再從連接體中選取涉及到要分析的力的物體中受力較少的那個物體進(jìn)行分析研究。例3．有一直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑。AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡（如圖4所示）。現(xiàn)將P環(huán)向左移動一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將平衡后的狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對P環(huán)的支持力N和細(xì)繩上的拉力T的變化情況是A．N不變，T變大B．N不變，T變小C．N變大，T變大D．N變大，T變小解析：由于要比較力大小的兩次，兩環(huán)均處于平衡狀態(tài)（加速度為零，處于靜止?fàn)顟B(tài)），故可以兩環(huán)作為一個整體來研究。桿OB光滑，不會對整體（Q部分）有豎直方向的摩擦力，桿AO對整體（P部分）的支持力（彈力）垂直桿AO向上，即豎直向上。故整體在豎直方向只受重力和桿AO的支持力作用，由于兩環(huán)處于平衡狀態(tài)，故AO桿對P環(huán)的支持力N等于整體的重力，保持不變。對于細(xì)繩的拉力，必須把兩環(huán)隔離討論，這樣，拉力才能成為外力。選環(huán)Q進(jìn)行研究，它受桿OB的彈力F、重力mg、細(xì)線拉力T三力作用而處于平衡狀態(tài)，按共點力的平衡條件，若把表示這三個力的矢量，保持原方向不變平移使其首尾相接，必形成封閉三角形。原先兩環(huán)平衡時力矢量T與F的交點為a，將環(huán)P左移后，重力大小及方向均不變，桿OB對Q的彈力方向不變（水平），兩環(huán)重新平衡時，細(xì)繩上的拉力方向與豎直方向的夾角減小，力矢量T末端左移變?yōu)門/，它與力矢量F的交點變?yōu)榱薭，如圖5所示。由圖可以看出T/小于，故T變小。本題選B。例4．在粗糙水平地面上與墻平行放著一個截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直墻之間放一光滑圓球B，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)對B加一豎直向下的力F，F(xiàn)的作用線通過球心，設(shè)墻對B的作用力為F1，B對A的作用力為F2，地面對A的作用力為F3。若F緩慢增大而整個裝置仍保持靜止，截面如圖6所示，在此過程中A．F1保持不變，F(xiàn)3緩慢增大

B．F1緩慢增大，F(xiàn)3保持不變C．F2緩慢增大，F(xiàn)3緩慢增大

D．F2緩慢增大，F(xiàn)3保持不變解析：由于F緩慢增大的過程中，A、B一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，可將其視為整體。在豎直方向運用共點力平衡條件可知，F(xiàn)增大時，整體（A）對地面的壓力增大，由牛頓第三定律可知地面對A的作用力N增大。將F分解為沿水平向左與沿BA球心方向的分力，當(dāng)F增大時，兩個分力都增大，由牛頓第三定律可知，F(xiàn)的水平分力的反作用力F1也增大，