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《高中物理動態(tài)平衡受力分析》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、受力分析精講(2)知識點1:動態(tài)平衡1.動態(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,也是高考熱門考點。2.在共點力的平衡中,有些題目中常有“緩慢”一詞,表示物體在受力過程中處于動態(tài)平衡狀態(tài),即每一時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.知識點2:解析法解析法:對研究對象的任一狀態(tài)進行受力分析,建立平衡方程,求出未知力的函數表達式,然后根據自變量的變化進行分析。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,不慎跌入一個碗中,如圖,碗內壁為一半徑為R的球殼的一
2、部分,且其深度為D,碗與小蟲腳間的動摩擦因數為μ,若小蟲可順利爬出碗口而不會滑入碗底,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O的A點,在外力F作用下沿圓弧緩慢下滑到B點,此過程中F始終沿圓弧的切線方向且半圓柱體保持靜止狀態(tài)。下列說法中正確的是?( ??)A.半圓柱體對小物塊的支持力變大B.外力F先變小后變大C.地面對半圓柱體的摩擦力先變大后變小D.地面對半圓柱體的支持力變大知識點3:圖解法圖解法常用來解決動態(tài)平衡類問題,尤其適合物體只受三個力作用,且其中一個為恒力的情況。根據平行四邊
3、形(三角形)定則,將三個力的大小、方向放在同一個三角形中.利用鄰邊及其夾角跟對角線的長短關系分析力大小變化情況。因此圖解法具有直觀、簡便的特點。在應用時需正確判斷某個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,用細繩通過定滑輪沿豎直光滑的墻壁勻速向上拉動,則拉力F和墻壁對球的支持力N的變化情況如何?例4:如右圖所示,半圓形支架BAD,兩細繩OA和OB結于圓心O,下懸重為G的物體,使OA繩固定不動,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,有一塊可以轉動的夾板(β不定),夾板和斜面夾著一個質量為m的光滑均質球體,試求:β取何值時,夾板對球的彈力最小?歸納:物體受到三個力而平衡,若其中一個力大小方向不變,另一個力的方向不變,第三個力大小方向都變,在這種情況下,當大小、方向可改變的分力與方向不變、大小可變的分力垂直時,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為不可伸長的輕質拉索,重物W可在AB桿上滑行。(1)畫出重物W移動到AB桿中點,AB桿的受力分析。(2)試分析當重物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力確定.即大小、方向不變,一個力大小確定,這個力的方向及第三個力的大小、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“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時,用M、N兩個測力計通過細線拉橡皮條的結點,使其到達O點,此時α+β=90°.然后保持M的讀數不變,而使α角減小,為保持結點位置不變,可采用的辦法是()A減小N的讀數同時減小β角B減小N的讀數同時增大β角C增大N的讀數同時增大β角D增大N的讀數同時減小β角例8:如圖7所示,質量為m的小球,用一細線懸掛在點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,用兩根細繩拉住一個小球,兩細繩間的夾角為θ,細繩AC呈水平狀態(tài).現(xiàn)將整個裝置在紙面內順時針緩慢轉動,共轉過90°.在轉動的過程中,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最后減小到零知識點4:相似三角形法相似三角形法是解平衡問題時常遇到的一種方法,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應邊成比例求出三角形中力的比例關系,從而達到求未知量的目的。往往涉及三個力,其中一個力為恒力,另兩個力的大小和方向均發(fā)生變化,則此時用相似三角形分析。解題的關鍵是正確的受力分析,尋找力三角形和結構三角形相似。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,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,半球對小球的支持力和繩對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,質量