高中物理輕繩與輕杆共點力平衡問題的分析
理化生教學與研究
作者：石磊
摘 要： 高中物理的核心基礎問題是物體的受力問題，這其中對繩、杆共點力平衡的分析試題類型較多，分析起來困難較大，因此，幫助學生充分理解此類問題可有效提高學生的答題正確率，有助於學生對此部分內容形成較係統完整的認知。本文對繩、杆共點力平衡中的各種類型，以及答題技巧進行總結與分析，希冀此文為學生提供一定的幫助。
關鍵詞： 高中物理 解題技巧 共點力平衡
1.引言
高中物理“牛頓運動定律”章節中，繩或杆的共點力平衡問題一直是物理學科學習的難點問題，諸多教師麵對此類問題應該如何講授亦是一籌莫展。此類問題的考點主要是受力分析，受力分析是討論後繼問題的基礎，是高中階段物理問題分析的靈魂所在，學生對此類問題掌握的程度，直接影響此後內容的學習，由此可見繩、杆共點力平衡問題的重要性。
此類問題多以選擇題形式出現，選擇題具有分值高、時間短等特點，以新課標全國1卷和全國2卷理科綜合為例，每道選擇題6分，用時不宜超過5分鍾，如何讓學生在短時間內得到此類問題的正確答案，對於提高答題效率和正確率具有重要意義。
2.繩、杆共點力平衡問題歸類
輕繩與輕杆是高中物理重要的理想模型，解決繩、杆共點力平衡問題，首先要考慮輕繩、輕杆各自所具有的性質，在繩、杆係統中，輕繩的特性是可以任意彎曲，但不能被壓縮，所以輕繩對物體施加的彈力一定沿繩的收縮方向；輕杆的特性是不具備彎曲性，可以向任意方向發生微小彈性形變，所以，輕杆所提供的彈力不一定沿杆的方向，輕杆的施力方向是由係統的平衡狀態決定的。由此可見，繩、杆共點力平衡問題的解題關鍵在於明確繩的連接方式及杆的固定形式，連接與固定方法的差異直接影響受力分析的結果，這也是本文重點討論的問題。
按照杆的固定方式與繩的聯結方式，可將此類問題分為如下三種情況。
2.1杆通過滑輪固定於牆麵，繩係在杆的端點。
對於杆通過滑輪固定於牆麵的問題，應該考慮繩對杆的力的作用效果是擠壓輕杆，因此杆的受力方向是沿杆的方向；對於繩係在杆的端點的問題，兩繩施加彈力方向各自沿其收縮方向，且由於兩繩彼此無關聯，兩根繩施加的彈力的大小不存在相等的關係。
例1.重物m用輕繩懸掛與水平放置的輕杆端點O上，O點由另一根輕繩AO係住，輕杆另一端點B通過滑輪固定於牆上，已知重物質量為1kg，∠AOB=30°，求繩AO和杆BO受力情況。（取重力加速度g=10m/s，下同）
分析：重物質量m=1kg，懸線MO對O點的拉力等於重物的重力，即F=G=10N，對力F進行分解，得到的兩個分力分別為擠壓輕杆的力F和拉繩AO的力F，因此，杆BO受力大小為10N，沿OB方向，繩AO受力方向為AO方向，其大小可由平行四邊形進行判斷，大小為20N。