高中物理力学提升专题06三力动态平衡问题的处理技巧2.pdf
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1、 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 专题 06 三力动态平衡问题的处理技巧 【专题概述】 在分析力的合成与分解问题的动态变化时,用公式法讨论有时很繁琐,而用作图法解决 就比较直观、简单,但学生往往没有领会作图法的实质和技巧,或平时对作图法不够重视, 导致解题时存在诸多问题.用图解法和相似三角形来探究力的合成与分解问题的动态变化有 时可起到事半功倍的效果 动态平衡” 是指物体所受的力一部分是变力,是动态力, 力的大小和方向均要发生变化, 但变化过程中的每一时刻均可视为平衡状态,所以叫动态平衡,这是力平衡问题中的一类难 题解决这类问题的一般思路是:化“动”为“静”, “静”中求“动” ,
2、【典例精讲 】 1. 图解法解三力平衡 图解法分析物体动态平衡问题时,一般物体只受三个力作用,且其中一个力大小、方向均 不变 ,另一个力的方向不变,第三个力大小、方向均变化 典例 1 如图所示,小球用细绳系住放在倾角为的光滑斜面上,当细绳由水平方向逐渐 向上偏移时,细绳上的拉力将( ) A逐渐增大B逐渐减小 C先增大后减小D先减小后增大 【答案】 D 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 典例 2 、如图所示,一小球用轻绳悬于O 点,用力 F 拉住小球,使悬线保持偏离竖直 方向 75角, 且小球始终处于平衡状态为了使 F 有最小值,F 与竖直方向的夹角应该是( ) A 90B 45C 15
3、D 0 【答案】 C 2 . 相似三角形解动态 一般物体只受三个力作用,且其中一个力大小、方向均不变,另外两个力的方向都在发生 变化,此时就适合选择相似三角形来解题了, 物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,画出其中任意两个力的合力与第三个力等 值反向的平行四边形中,可能有力三角形与题设图中的几何三角形相似,进而得到力三角形 与几何三角形对应边成比例,根据比值便可计算出未知力的大小与方向 典例 3 半径为 R 的球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,滑轮 到球面 B 的距离为 h,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A 点,另一端绕过定滑轮后用 力拉住,使小球静止,如图所示,现
4、缓慢地拉绳,在使小球由A 到 B 的过程中,半球对小 球的支持力FN和绳对小球的拉力FT的大小变化的情况是( ) A FN不变, FT变小 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 B FN不变,FT先变大后变小 C FN变小, FT先变小后变大 D FN变大, FT变小 【答案】 A 【解析】以小球为研究对象,分析小球受力情况:重力G,细线的拉力FT和半球面的 支持力 FN,作出 FN、FT的合力 F, 典例 4 如图所示,不计重力的轻杆OP 能以 O 为轴在竖直平面内自由转动,P 端挂一 重物,另用一根轻绳通过滑轮系住P 端,当 OP 和竖直方向的夹角缓慢增大时(0 ), OP 杆所受作用
5、力的大小( ) A 恒定不变 B 逐渐增大 C 逐渐减小 D 先增大后减小 【答案】 A 【解析】在OP 杆和竖直方向夹角缓慢增大时(0 ),结点 P 在一系列不同位置处 于静态平衡,以结点P 为研究对象,如图甲所示, 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 3. 辅助圆图解法 典例 5 如图所示的装置,用两根细绳拉住一个小球,两细绳间的夹角为,细绳AC呈水平 状态 .现将整个装置在纸面内顺时针缓慢转动,共转过 90 .在转动的过程中,CA绳中的拉力F1 和CB绳中的拉力F2的大小发生变化,即 ( ) AF1先变小后变大BF1先变大后变小 CF2逐渐减小DF2最后减小到零 【答案】 BCD
6、【解析】从上述图中可以正确【答案】是:BCD 【提升总结】 用力的矢量三角形分析力的最小值问题的规律 (1)若已知F 合的方向、大小及一个分力F1的方向 ,则另一分力F2的最小值的条件为 F1F2; 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 (2)若已知F 合的方向及一个分力F1的大小、方向,则另一分力F2的最小值的条件为 F2F 合。 动态平衡类问题的特征:通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,而在这个 过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述 做诸如此类问题时,应该注意题中条件,看具体应该用哪个方法来做,使得我们解问题 更加简洁化。 【专练提升】
7、 1. 如图所示,电灯悬挂于两墙之间,更换水平绳OA 使连接点A 向上移动而保持O 点 的位置不变,则A 点向上移动时( ) A 绳 OA 的拉力逐渐增大 B 绳 OA 的拉力逐渐减小 C 绳 OA 的拉力先增大后减小 D 绳 OA 的拉力先减小后增大 【答案】 D 2 、如图所示,用两个弹簧秤A 和 B,互成角度地拉橡皮条,使结点O 达到图中所示 位置,在保持O 点位置和B 弹簧秤拉力方向不变的情况下,将弹簧秤A 缓慢地沿顺时针方 向转动,那么在此过程中,A 与 B 的示数将分别 ( ) 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 A 变大;变小 B 变小;变小 C 先变小再变大;变小 D 先
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