力的动态平衡问题
练习2:如图所示,一个重力G的匀质球放在光滑斜面上,斜 面倾角为 ,在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球,使 之处于静止状态。今使板与斜面的夹角 缓慢增大,问:在此 过程中,挡板和斜面对球的压力大小如何变化?
α
F1 F1
β α
β α
F2 G 图1-2
G
图1-1
F2
图1-3
三个力矢量构成封闭的三角形
• 练习5: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: A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.保持不变 D.条件不足,无法判断
A.绳OA的拉力逐渐减小 B.绳OA的拉力逐渐增大 C.绳OA的拉力先变大,后变小 D.绳OA的拉力先变小,后变大
以O点为研究对象进行受力分析,绳OA和OB的拉 力的合力大小等于重力,如下图,当缓慢提起A端 时绳子OA拉力先变小,后变大。
例1、如图所示,绳OA、OB悬挂重物于O点,开始时OA水 平.现缓慢顺时针旋转OA绳至竖直状态,在此过程中O点 的位置保持不变,则( D )
• 练习4: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
A.绳OA的拉力逐渐减小 B.绳OA的拉力逐渐增大 C.绳OA的拉力先变大,后变小 D.绳OA的拉力先变小,后变大
图解法
在同一图中做出物体在不同平衡状态下的力的矢量图,画出 力的平行四边形或平移成矢量三角形,由动态力的平行四 边形(或三角形)的各边长度的变化确定力的大小及方向 的变化情况。
题型1:物体受三个力(或可等效为三个力)作用,一个力 是恒力(通常是重力),其余两个力中一个方向不变,另 一个方向改变。
谢谢!
• 练习1:如图所示,两根等长的绳子AB和BC吊 一重物静止,两根绳子与水平方向夹角均为 60°.现保持绳子AB与水平方向的夹角不变,将 绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向,在这一 过程中,绳子BC的拉力变化情况是( ) A.增大 B.先减小,后增大 C.减小 D.先增大,后减小
• 解析:图解法(画动态平行四边形法).作出力的 平行四边形,如图甲所示.由图可看出,FBC先减 小后增大. •
• 例5: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
即任一时刻物体均处于平衡状态即动态平衡。
力的动态平衡常规解题方法 • 图解法(作图法) • 相似三角形法 • 解析法 • 整体法解决动态问题
解答此类“动态型”问题时,一定要认清哪 些因素保持不变,哪些因素是改变的
解法
例1、如图所示,绳OA、OB悬挂重物于O点,开始时OA水 平.现缓慢顺时针旋转OA绳至竖直状态,在此过程中O点 的位置保持不变,则( )
• 例4.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 解析:分析M的受力,利用正交分 • B 滑轮轴所受的压力变大 解法由平衡条件有: • C M对地面的压力变大 水平方向:f=Tsinθ • D M所受的静摩擦力变大 竖直方向:N+Tcosθ=Mg θ减小,所以选项B正确。
• • • •
• 练习6.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:( • 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 )
• 练习3:重G的光滑小球静止在固定斜面和 固定的竖直挡板之间,若对小球施加一通 过球心竖直向下的力F作用,且F缓慢增大, 问在该过程中,斜面和挡板对小球的弹力 的大小F1、F2如何变化?
题型2:物体受三个力(或可等效为三个力)作用,三 个力方向都不变,其中一个力大小改变。
相似三角形法
• 物体在三个共点力的作用下平衡,已知条 件中涉及的是边长问题,则由力组成的矢 量三角形和由边长组成的几何三角形相似, 利用相似比可以迅速的解力的问题。
力的动态平衡问题
动态平衡
• 物体在几个力的共同作用下处于平衡状态,如果其中的某
个力(或某几个力)的大小或方向,发生变化时,物体受到 的其它力也会随之发生变化,如果在变化的过程中物体仍能 保持平衡状态,我们就可以依据平衡条件,分析出物体受到 的各力的变化情况。 • 在题目中一般体现为物体的状态发生缓慢变化的平衡问题, 从宏观上看,物体是运动变化的,但从微观上理解是平衡的,
例2、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
h F R
几何框架三角形跟 力矢量三角形相似; 对应边成比例法求 解。
整体法解决动态问题
• 例4: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( ) • 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
• 练习4: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:( ) • 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
h F
L
F
G′
R
F2
F2 R RG F2 G hR hR
(定值)
LG G F (变小) hR
解析法
• 例3、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
• • • •
• 练习5: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
• 练习6.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