孫其成

一、常見的三種力，同一直線上的受力平衡

例1 （2014年廣東卷）如圖1所示，水平地面上堆放著原木，關(guān)于原木P在支撐點(diǎn)M、N處受力的方向，下列說(shuō)法正確的是（）

A.M處受到的支持力豎直向上

B.N處受到的支持力豎直向上

C.M處受到的靜摩擦力沿MN方向

D.Ⅳ處受到的靜摩擦力沿水平方向

解析 彈力的方向垂直于接觸面指向受力物體，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；摩擦力方向沿接觸面（或與接觸面平行），選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤.

點(diǎn)評(píng) 考查彈力、摩擦力的方向.應(yīng)理解彈力、摩擦力的產(chǎn)生條件和方向特點(diǎn).

例2（2010年新課標(biāo)卷）一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為F1的力壓彈簧的另一端，平衡時(shí)長(zhǎng)度為；改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時(shí)長(zhǎng)度為.彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，該彈簧的勁度系數(shù)為（）

解析 根據(jù)胡克定律有解得，c選項(xiàng)正確.

點(diǎn)評(píng) 考查胡克定律的基本應(yīng)用.

例3 （2011年山東卷）如圖2所示，將兩相同的木塊a、b置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接，兩側(cè)用細(xì)繩固定于墻壁.開始時(shí)a、b均靜止.彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，兩細(xì)繩均有拉力，a所受摩擦力，b所受摩擦力，現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷，則剪斷瞬間（）

解析 剪斷瞬間，彈簧對(duì)木塊b作用力方向向左，b所受摩擦力F_fb方向向右；由于彈簧彈力不能發(fā)生突變，剪斷瞬間，彈簧彈力不變，a所受摩擦力F_fa≠0，不變，選項(xiàng)A、D正確.

點(diǎn)評(píng) 考查彈簧彈力作用的特性，同一直線上的受力平衡和摩擦力的方向判斷.

二、物體的受力分析

例4 （2013年上海卷）如圖3，質(zhì)量的兩物體A、B疊放在一起，靠著豎直墻面.讓它們由靜止釋放，在沿粗糙墻面下落過(guò)程中，物體B的受力示意圖是（）

解析兩物體A、B疊放在一起，在沿粗糙墻面下落過(guò)程中，由于物塊與豎直墻面之間沒(méi)有壓力，則一定沒(méi)有摩擦力，二者一起做自由落體運(yùn)動(dòng).則AB之間沒(méi)有彈力作用，物體B的受力示意圖是圖A.

點(diǎn)評(píng) 考查摩擦力的產(chǎn)生條件，自由落體運(yùn)動(dòng)和物體的受力分析.

例5（2010年安徽卷）L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖4所示.若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計(jì)空氣阻力.則木板P的受力個(gè)數(shù)為（）

A.3

B.4

C.5

D.6

解析 P、Q一起沿斜面勻速下滑時(shí)，由于木板P上表面光滑，滑塊Q受到重力、P的支持力和彈簧沿斜面向上的彈力.木板P受到重力、斜面的支持力、Q的壓力和彈簧沿斜面向下的彈力，相對(duì)斜面有下滑趨勢(shì)，故還受沿斜面向上的摩擦力，所以選項(xiàng)C正確.

點(diǎn)評(píng) 綜合考查力學(xué)中常見的三種力和物體的受力分析，用隔離法受力分析是解題的關(guān)鍵.

三、力的合成與分解

例6（2013年上海卷）兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2大小不同，它們的合力大小為F，則（）

A.F1、F2同時(shí)增大一倍，F(xiàn)也增大一倍

B.F也增加10N

C.F1增加10N，F(xiàn)2減少10N，F(xiàn)一定不變

D.若F1、F2中的一個(gè)增大，F(xiàn)不一定增大

解析根據(jù)力的平行四邊形定則可得，同時(shí)增加10N，F(xiàn)不一定增加10N，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；F.增加10N，F(xiàn)2減少10N，F(xiàn)可能不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.選項(xiàng)A、D正確；

點(diǎn)評(píng) 考查力的平行四邊形定則的應(yīng)用.

例7（2012年上海卷）已知兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為50N，分力F1的方向與合力F的方向成30度角，分力F2的大小為30N.則（）

A.F1的大小是唯一的

B.F2的方向是唯一的

C.F2有兩個(gè)可能的方向

D.F2可取任意方向

解析 根據(jù)力的平行四邊形定則可作出兩個(gè)平行四邊形（如圖5），故F1的大小、F2的方向均有兩組解.選項(xiàng)C正確.

點(diǎn)評(píng) 考查力的平行四邊形定則和力的分解.

四、驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)

例8 （2014年江蘇卷）小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則.

（1）實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖7所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長(zhǎng)到的位置，兩彈簧測(cè)力計(jì)共同作用時(shí)，拉力F1和F2的方向分別過(guò)P1和P2點(diǎn)，一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力F3的方向過(guò)P3點(diǎn).三個(gè)力的大小分別為：F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N.請(qǐng)根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力.

（2）仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)，小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同.于是進(jìn)一步探究了拉伸過(guò)程對(duì)橡皮筋彈性的影響.

實(shí)驗(yàn)裝置如圖8所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點(diǎn)，下端N掛一重物，用于白紙平行的水平力緩慢地移動(dòng)N，在白紙上記錄下N的軌跡，重復(fù)上述過(guò)程，再次記錄下N的軌跡.

兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖9所示.過(guò)0點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn)，則實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時(shí)所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為______.

（3）根據(jù)（2）中的實(shí)驗(yàn)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有哪些？（填寫選項(xiàng)前面的字母）

（A）橡皮筋的長(zhǎng)度與受到的拉力成正比

（B）兩次受到的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng)

（C）兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí)，橡皮筋第2次受到的拉力較大

（D）兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大

（4）根據(jù)小明的上述實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)對(duì)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)提出兩點(diǎn)注意事項(xiàng).

解析 （1）如圖10所示，先作出兩分力的圖示，再由平行四邊形定則作出合力的圖示，與標(biāo)度對(duì)比得出合力大?。?.6N-4.9N均算正確）.

（2）如圖9，設(shè)Oab與豎直方向的夾角為θ，由平衡條件得

（3）由圖9可知，橡皮筋兩次所受的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，則選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確，當(dāng)拉力越大時(shí)，過(guò)0所作直線繞0向右旋轉(zhuǎn)，被兩軌跡所切得的線段越長(zhǎng)，即橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大，故D正確.

（4）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)探究，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，一是橡皮筋拉伸不宜過(guò)長(zhǎng)，或拉力不宜過(guò)大；二是選用彈性好的橡皮筋.

點(diǎn)評(píng) 本題源于課本，考查了學(xué)生在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中的作圖和解圖能力；又是對(duì)課本內(nèi)容的深化，通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)考查學(xué)生透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看物理本質(zhì)的能力.學(xué)生要能夠理解題中所述的實(shí)驗(yàn)原理，讀懂題中所給出的實(shí)驗(yàn)圖象蘊(yùn)含的物理意義，才能對(duì)試題做出正確的解答.endprint