高中物理動(dòng)態(tài)平衡受力分析

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1、受力分析精講（2）知識(shí)點(diǎn)1：動(dòng)態(tài)平衡1.動(dòng)態(tài)平衡：物體受到大小方向變化的力而保持平衡。是受力分析問題中的難點(diǎn)，也是高考熱門考點(diǎn)。2.在共點(diǎn)力的平衡中，有些題目中常有“緩慢”一詞，表示物體在受力過程中處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，即每一時(shí)刻下物體都保持平衡。3.基本方法：解析法、圖解法和相似三角形法.知識(shí)點(diǎn)2：解析法解析法：對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建立平衡方程，求出未知力的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)自變量的變化進(jìn)行分析。通常需要借助正交分解法和力的合成分解法。特別適合解決四力以上的平衡問題。例1：有一只小蟲重為G，不慎跌入一個(gè)碗中，如圖，碗內(nèi)壁為一半徑為R的球殼的一

2、部分，且其深度為D，碗與小蟲腳間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，若小蟲可順利爬出碗口而不會(huì)滑入碗底，則D的最大值為多少?（用G、R表示D）例2：如圖所示,上表面光滑的半圓柱體放在水平面上,小物塊從靠近半圓柱體頂點(diǎn)O的A點(diǎn),在外力F作用下沿圓弧緩慢下滑到B點(diǎn),此過程中F始終沿圓弧的切線方向且半圓柱體保持靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是?(　??)A.半圓柱體對(duì)小物塊的支持力變大B.外力F先變小后變大C.地面對(duì)半圓柱體的摩擦力先變大后變小D.地面對(duì)半圓柱體的支持力變大知識(shí)點(diǎn)3：圖解法圖解法常用來解決動(dòng)態(tài)平衡類問題，尤其適合物體只受三個(gè)力作用，且其中一個(gè)為恒力的情況。根據(jù)平行四邊

3、形(三角形)定則，將三個(gè)力的大小、方向放在同一個(gè)三角形中.利用鄰邊及其夾角跟對(duì)角線的長短關(guān)系分析力大小變化情況。因此圖解法具有直觀、簡便的特點(diǎn)。在應(yīng)用時(shí)需正確判斷某個(gè)分力方向的變化情況及變化范圍，也常用于求極值問題。1.恒力F+某一方向不變的力例3：如圖1所示，用細(xì)繩通過定滑輪沿豎直光滑的墻壁勻速向上拉動(dòng)，則拉力Ｆ和墻壁對(duì)球的支持力Ｎ的變化情況如何？例4：如右圖所示，半圓形支架BAD，兩細(xì)繩OA和OB結(jié)于圓心O，下懸重為G的物體，使OA繩固定不動(dòng)，將OB繩的B端沿半圓支架從水平位置逐漸移至豎直位置C的過程中，分析OA繩和OB繩所受力的大小如何變化？例5：如

4、圖所示，在固定的、傾角為α斜面上，有一塊可以轉(zhuǎn)動(dòng)的夾板（β不定），夾板和斜面夾著一個(gè)質(zhì)量為m的光滑均質(zhì)球體，試求：β取何值時(shí)，夾板對(duì)球的彈力最??？歸納：物體受到三個(gè)力而平衡，若其中一個(gè)力大小方向不變，另一個(gè)力的方向不變，第三個(gè)力大小方向都變，在這種情況下，當(dāng)大小、方向可改變的分力與方向不變、大小可變的分力垂直時(shí)，存在最小值。例6：如圖3裝置，AB為一光滑輕桿，在B處用鉸鏈固定于豎墻壁上，AC為不可伸長的輕質(zhì)拉索，重物Ｗ可在AB桿上滑行。(1)畫出重物W移動(dòng)到AB桿中點(diǎn)，AB桿的受力分析。(2)試分析當(dāng)重物W從A端向B端緩慢滑行的過程中，繩索中拉力的變化情況

5、以及墻對(duì)AB桿作用力的變化情況。2.恒力F+某一大小不變的力三力中有一個(gè)力確定．即大小、方向不變，一個(gè)力大小確定，這個(gè)力的方向及第三個(gè)力的大小、方向變化情況待定。這類題目需要輔助圓圖解法。例7：如圖所示，在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用M、N兩個(gè)測力計(jì)通過細(xì)線拉橡皮條的結(jié)點(diǎn)，使其到達(dá)O點(diǎn)，此時(shí)α+β=90°．然后保持M的讀數(shù)不變，而使α角減小，為保持結(jié)點(diǎn)位置不變，可采用的辦法是（）A減小N的讀數(shù)同時(shí)減小β角B減小N的讀數(shù)同時(shí)增大β角C增大N的讀數(shù)同時(shí)增大β角D增大N的讀數(shù)同時(shí)減小β角例8：如圖7所示，質(zhì)量為m的小球，用一細(xì)線懸掛在點(diǎn)0處．現(xiàn)用一大

6、小恒定的外力F(F﹤mg)，慢慢將小球拉起，在小球可能的平衡位置中，細(xì)線與豎直方向的最大的偏角是多少?3.恒力F+某一大小不變的角ACB例9：如圖所示的裝置,用兩根細(xì)繩拉住一個(gè)小球,兩細(xì)繩間的夾角為θ,細(xì)繩AC呈水平狀態(tài).現(xiàn)將整個(gè)裝置在紙面內(nèi)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),共轉(zhuǎn)過90°.在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,CA繩中的拉力F1和CB繩中的拉力F2的大小發(fā)生變化,即()A．F1先變小后變大B．F1先變大后變小C．F2逐漸減小D．F2最后減小到零知識(shí)點(diǎn)4：相似三角形法相似三角形法是解平衡問題時(shí)常遇到的一種方法，屬于圖解法的特例情況。正確作出力的三角形后，如能判定力的三角形與圖形中已

7、知長度的三角形（幾何三角形）相似，則可用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例求出三角形中力的比例關(guān)系，從而達(dá)到求未知量的目的。往往涉及三個(gè)力，其中一個(gè)力為恒力，另兩個(gè)力的大小和方向均發(fā)生變化，則此時(shí)用相似三角形分析。解題的關(guān)鍵是正確的受力分析，尋找力三角形和結(jié)構(gòu)三角形相似。例10：如圖所示，半徑為的球形物體固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑輪，滑輪到球面的距離為，輕繩的一端系一小球，靠放在半球上的點(diǎn)，另一端繞過定滑輪后用力拉住，使小球靜止，現(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球由到的過程中，半球?qū)π∏虻闹С至屠K對(duì)小球的拉力的大小變化的情況是（　?。?、變大，變小　　　　　　、變

8、小，變大、變小，先變小后變大　　、不變，變小例11：如圖所示，質(zhì)量