标题 | 共点力作用下物体平衡的几和解法 |
范文 | 吕有功![]() ![]() 一、知识要点 1.共点力作用下物体的平衡 一个物体在力的作用下,保持静止或匀速直线运动状态,我们就说物体处于平衡状态. 延伸:若物体在共点力作用下状态缓慢变化,其过程可近视为平衡过程,每一个状态可视为平衡状态,这类问题可用平衡来处理. 2.共点力作用下物体的平衡条件 物体所受的合外力为零. 二、解答平衡问题的基本思路 1.首先选取研究对象. 2.对研究对象进行受力分析,画出受力示意图. 3.根据具体的问题合理选择求解方法. 三、典型例题解析 (一)整体法与隔离法 例1 如图1所示,甲、乙两个小球的质量均为m,两球间用细线连接,甲球用细线悬挂在天花板上.现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球,平衡时细线都被拉紧.则平衡时两球的可能位置是下面的 () 解析 本题中,判断上面绳子中的 拉力方向若将甲球隔离出来进行受力分析,则比较麻烦,不能马上判断出结果来,但若将两球作为一个整体来研究的话,水平方向所受外力之和为零,整体处于平衡状态,竖直方向外力之和也为零,故就可以快速地判断出上段绳中的拉力与重力等值反向,所以上段绳子处于竖直状态.判断下段绳子中的拉力时,再将乙球隔离出来,画出受力分析图,根据三力平衡,很容易判断出绳子中的拉力方向.答案A. 方法总结 (1)当涉及整体与外界作用时用整体法. (2)当涉及物体间的作用时用隔离法. (3)整体法和隔离法的原则:先整体后隔离, 练习1:在例1的图中,如果作用在乙球上的力大小为F,作用在甲球上的力大小为2F,则此装置平衡时的位置可能是 () (答案:C) (二)相似三角形法 例2 如图4所示,不计重力的轻杆OP能以0点为圆心在竖直平面内自由转动,JP端用轻绳PB挂一重物,而另一根轻绳通过滑轮系住P端.在力F的作用下,当杆OP和竖直方向的夹角a(O() A.恒定不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.先增大后 解析 本题画出受力分析图后发现不是特殊的三角形,用三角函数求解比较麻烦,不太容易判断,但如果画出受力示意图,采用相似三角形来求解,就比较简单.所谓相似三角形,就是力三角形与边长构成的三角形相似,如在本题中,以P点为研究对象,分析受力情况,根据平衡条件得:N和F的合力与重力G大小相等、方向相反,作出力的合成图如图5,由三角形相似法得:F/AD=G/AO 当杆OP和竖直方向的夹角A(O方法总结 如三个共点的平衡力构不成直角三角形,但力三角形与某个几何三角形相似,则可用相似三角形的特点求解. 练习2:如图6所示,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔.质量为m的小球套在圆环上,一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住.现拉动细线,使小球沿圆环缓慢上移.在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力Ⅳ的大小变化情况是 () A.F不变,Ⅳ增大 B.F不变,Ⅳ减小 C.F减小,Ⅳ不变 D.F增大,Ⅳ减小 (答案:C) (三)图解法 例3 如图7,用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间,开始时OB绳水平,现保持O点位置不变,改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移至B'点,此时OB'与OA之间的夹角θ<90°.设此过程中OA、OB绳的拉力分别为FOA、FOB,则下列说法中正确的是 () A.FOA -直减小 B.FOA一直增大 C.FOB 一直减小 D.FOB先增大后减小 解析 本题画出受力示意图之后,发现力三角形也不是直角三角形,所以也无法写出函数表达式,用表达式来判断,但是如果画出力三角形后,画出其动态变化图,就可以直观地判断各力的变化了.画变化图的过程中要注意,重力对应的边是不变的,有一个力的方向不变(此题中AO方向不变),另外一个力在变化(此题中BO),如图8所示,以结点O为研究对象,分析受力:重力G、绳OA的拉力FOA和绳B()的拉力FOB,根據平衡条件知,两根绳子的拉力的合力与重力大小相等、方向相反,作出轻绳OB在两个位置时力的合成图如图,由图看出,FOA逐渐减小,FOB先减小后增大,当θ= 90°时,FOB最小.故选B. 方法总结 根据平衡条件作出其中两力构成的平行四边形,根据已知量的变化情况作图分析边角变化. 练习3:如图9所示,粗糙的水平面上放有一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直挡板间放有一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.现将挡板水平向右缓慢平移,A始终保持静止.则在B着地前的过程中 () A.挡板对B的弹力减小 B.地面对A的摩擦力增大 C.A对B的弹力增大 D.地面对A的弹力增大 (答案:BC) |
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