紧扣高考热点 培养核心素养
热点1 三力平衡问题探究
三力平衡问题是高考中常考的知识点,常见的物体平衡状态有三种:静止、缓慢运动和匀速直线运动.缓慢运动可认为是动态平衡过程.解决三力平衡问题常用的物理方法:力的合成法、力的分解法(常用正交分解法,将在下一个热点中详细介绍).常用的数学方法:解直角三角形法、正弦定理法、相似三角形法和图解法.
解决三力平衡问题时,在列平衡方程之前先要对物体进行受力分析.受力分析的步骤:
(1)根据题意选取研究对象;
(2)把研究对象从周围的物体中隔离出来,分析其受哪些力,为防止漏掉某个力,要养成按步骤分析受力的好习惯,一般应先分析场力(重力、电场力、磁场力等),然后环绕研究对象一周,找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力;
(3)每分析一个力,都要找一下它的施力物体,这样可以避免分析出某些不存在的力;
(4)画完受力示意图后要进行定性检验,看一看根据你画的受力示意图,研究对象能否处于题目中所给的运动状态.
方法一 解直角三角形法
如图所示,两根轻弹簧a、b的上端固定在竖直墙壁上,下端连接在小球上.当小球静止时,弹簧a、b与竖直方向的夹角分别为53°和37°.已知a、b的劲度系数分别为k1、k2,sin 53°=0.8,则a、b两弹簧的伸长量之比为( )
A. B.
C. D.
[思路点拨] 对小球受力分析,根据平衡条件可求出a、b的弹力大小.
[解析] 作出小球的受力分析图如图所示,根据平衡条件有F=mg,弹簧a的弹力F1=Fcos 53°=mg,弹簧b的弹力F2=Fsin 53°=mg,根据胡克定律有x=,则a、b两弹簧的伸长量之比为==.
[答案] B
以轻弹簧为载体,创设三力平衡的情境,通过受力分析,运用共点力的平衡条件,采用力的合成法或力的分解法,解决实际问题,促进相互作用观念的形成,体现了对“物理观念”的考查;另外,对质点、轻弹簧模型的建构,对实际情境的综合分析、推理,结合数学方法进行求解,体现了对“科学思维”的考查.
方法二 相似三角形法
(多选)如图所示,光滑的半球形物体固定在水平地面上,球心O正上方的C点有一光滑的定滑轮,轻绳的一端系一小球,小球与半球形物体相切于A点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止.现缓慢地拉绳,在使小球沿球面由A点移动到半球的顶点B的过程中,球面对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的变化情况是( )