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专题--图解法处理动态平衡问题


练习、如图所示,硬杆BC的一端固定在墙上的B点,另一端 装有滑轮C,重物D用绳拴住通过定滑轮固定于墙上的A点, 若杆、滑轮及绳的质量和摩擦均不计,将绳的固定端从A点 稍向下移,则在移动过程中() A.绳的拉力、滑轮对绳的作用力增大 B.绳的拉力减小,滑轮对绳的作用力增大 C.绳的拉力不变,滑轮对绳的作用力增大 D.绳的拉力、滑轮对绳的作用力都不变hLFG′R
F2
F2 R RG F2 G hR hR
(定值)
LG F (变小) hR
G
拓展链接3、如图所示,绳与杆均不计重力,所承受弹力的最大值一定,A 端用铰链固定,滑轮O在A点正上方(滑轮大小及与绳间的摩擦均可忽略), B端吊一重物P。现施拉力FT将B端缓慢上拉(绳、杆均未断),在杆达到 竖直前,下列说法中正确的是( A.绳子越来越容易断 )。

解析法
• 例、如图所示,质量分别为M,m的两个物体系在一根通过 轻滑轮的轻绳两端,M放在水平地面上,m被悬在空中,若 将M沿水平地面向右缓慢移动少许后M仍静止,则 ( ) • A 绳中张力变大 • B 滑轮轴所受的压力变大 • C M对地面的压力变大 • D M所受的静摩擦力变大
整体法解决动态问题
三角形法则的应用 在限定条件下力的分解
1 已知一分力 F1 的方向与合力F 的大小,求另 一个分力F2
ⅰ. 当 F2< F0 时, 无解; ⅱ. 当 F2=F0 时, ⅳ. 当 F2≥F 时, 有一组解; 有一组解
θ
ⅲ. 当 F0<F2<F 时, 有无数组解;
F
O
F0 F1
2 已知两分力的方向:唯一解
3、具体做法: (1)用变化的平行四边形分析: 对研究对象在状态变化过程中的若干 状态进行受力分析,在同一图中作出物体 在若干状态下力的平衡图(力的平行四边 形),依据某一参量的变化,再根据平行四边 形定则画出动态力的平行四边形各边长度 变化及角度变化,确定力的大小及方向的 变化情况.
(2)用变化三角形分析: 当处于平衡状态的物体所受的三个力中,某
F1
F F2
3
唯一解 已知一个分力的大小和方向:
F2
F F1
三.力的分解依据
1.按力的作用效果分解
2.根据处理问题的方便分解: 正交分解
练习:
例:圆形支架BAD,两细绳OA和OB结于圆 心0,下悬重为G的物体,使绳OA固定不动, 将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移 至竖直位置的过程中, 分析OA绳和OB绳所 受力大小的变化。
• 练习:如图所示,OA为一遵守胡克定律的弹性轻绳,其
• • • •
一端固定在天花板上的O点,另一端与静止在动摩擦因数 恒定的水平地面上的滑块A相连.当绳处于竖直位置时, 滑块A与地面有压力作用。B为一紧挨绳的光滑水平小钉, 它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度。现用水平 力F作用于A,使之向右作直线运动,在运动过程中,作 用A的摩擦力:( C) A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.保持不变 D.条件不足,无法判
B.绳子越来越不容易断
C.杆越来越容易断 D.杆越来越不容易断
答案 :
B
【例】:如图所示,一个重为G的小球套在竖直放置的半径 为R的光滑圆环上,一个劲度系数为k、自然长度为L(L<2R)的 轻质弹簧,一端与小球相连,另一端固定在圆环的最高点A点 ,求小球处于静止状态时,弹簧与竖直方向的夹角φ.
FT
二、概念:
1、什么叫图解法:通过平行四边行的邻边 和对角线长短关系或变化情况,做一些较为 复杂的定性分析后,从图上看出结果,得出 结论的方法称为图解法。 2、其特点有:合力大小和方向都不变;一个 分力的方向不变,当另一个分力方向变化时, 分析两个分力大小的变化情况. 用图解法具有简单、直观的优点.
析未知力的大小与方向及变化情况.
例.光滑半球的半径为R,有 一质量为m的小球用一细线挂 靠在半球上,细线上端通过一 个定滑轮,当用力将小球缓慢 往上拉的过程中,细线对小球 F 的拉力F和小球紧压在球面的 力F2的大小变化情况是 A两者都变小 B.两者都变大 C.F变小,F2不变 D.F不变,F2变小
FN
mg
FT´ 解题方法: 三角形相似法
解析:对小球 B 受力分析如图所示,由 几何关系有:△AOB∽△FN、mg、FT´ kL 答案:arccos 2(kR-G)
解析显隐
练习:绝缘细线悬挂一质量为m,用力作 用在小球上使细线与竖直方向夹角处, 问最小的拉力以及方向
解:由作图法可见, 当力的方向与绳垂 直时力最小。 F=GSin
L1
L2 θ
BD
图7
• 练习:有一个直角支架AOB,AO是水平放置,表面粗 糙.OB竖直向下,表面光滑.OA上套有小环P,OB套有 小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可以忽 略.不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图所 示.现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那 么移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较,AO杆对P 的支持力FN和细绳上的拉力F的变化情况是:( B) • A. FN不变,F变大 • B. FN不变,F变小 • C. FN变大,F变大 • D. FN变大,F变小
• 例:轻绳一端系在质量为m的物体A上,另一端系 在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上。现用水平力 F拉住绳子上一点O,使物体A从图中实线位置缓 慢下降到虚线位置,但圆环仍保持在原来位置不 动。则在这一过程中,环对杆的摩擦力F1和环对 杆的压力F2的变化情况是( D ) • A.F1保持不变,F2逐渐增大 • B.F1逐渐增大, F2保持不变 • C.F1逐渐减小, F2保持不变 • D.F1保持不变, F2逐渐减小
一个力的大小与方向不变,另一个力的方向不变
时,由三角形法则画出不同状态下的力的三角形
矢量图(画在同一个图中),然后根据有向线段的
长度变化判断各个力的变化情况。
(3)用相似三角形分析 当处于平衡状态的物体所受的三个力 中,只有一个力不变时,另外两个力的大小
和方向变化,但方向始终受某种约束,分别
作出力的三角形和几何三角形,利用它们 的相似对应边成比例,根据比值便可分
练习、上海世博会最佳实践区,江苏城市案例馆中穹形门窗 充满了浓郁的地域风情和人文特色。如图所示为案例馆中的 穹形门窗。在竖直放置的穹形光滑支架上,一根不可伸长的 轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G。现将轻绳的一端固定于支 架上的A点,另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(C点与 A点等高).则绳中拉力大小变化的情况是( B) (A)先变小后变大 (B)先变大后不变 (C)先变小后不变 (D)先变大后变小。
• 练习.如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接 后斜放在墙上处于平衡状态。已知竖直墙面光滑,水平地
面粗糙,现将A向上移动一小段距离,两球再次平衡,那
么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B 球的支持力N和轻杆上的压力F的变化情况是:( B ) • A.N不变,F变大 • B.N不变,F变小 • C.N变大,F变大 • D.N变大,F变小
A O D B
一、动态平衡模型
【模型概述】 所谓动态平衡问题是指通过控制 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.这是
力平衡问题中的一类难题.
1.对动态平衡的理解 ? 物体所受的一部分力的大小和方向是动态变化的,但变化过程 中的每一个定态均可视为平衡状态. 有些题目中常出现“缓慢”一词,则物体处于动态平衡状态. 2.解决动态平衡问题的一般思路方法? 化“动” 为“静”,“静”中求“动”. 步骤 (1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式 解析法 (2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 (1)根据已知量的变化情况,画出平行四边形边、角 图解法 的变化 (2)确定未知量大小、方向的变化 方法
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