1、1物体的动态平衡分析1.物体平衡问题分类及解题思路 (1)分类 :a在电场、磁场中的平衡b在重力场中的平衡c在重力场、电场和磁场的复合场中的平衡(2)解题思路:.分析物体的受力特点;.根据物体所处的状态列平衡方程求解。2、受力分析;重力是否有(微观粒子;粒子做圆周运动)弹力看四周(弹簧弹力的多解性) ;分析摩擦力(静摩擦力的判断和多解性,和滑动 摩擦力 Ff 并不总等于 mg) ;其他有没有。(1)、根据物体受到的合力为 0 应用矢量运算法(如正交分解、解三角形法等)求解 ,对三力平衡抓住任意两个力合力与第三个力等值反向 。 (2)、对于较复杂的变速问题可利用牛顿运动定律列方程求解。3.解平衡
2、问题几种常见方法(1)力的合成、分解法:对于三力平衡,一般根据“任意两个力的合力与第三力等大反向 ”的关系,借助三角函数、相似三角形等手段求解;或将某一个力分解到另外两个力的反方向上,得到这两个分力必与另外两个力等大、反向;对于多个力的平衡,利用先分解再合成的正交分解法。(2)力汇交原理:如果一个物体受三个不平行外力的作用而平衡,这三个力的作用线必在同一平面上,而且必有共点力。(3)正交分解法:将各力分解到 x 轴上和 y 轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件 (FX合=0,FY 合=0)多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡。值得注意的是,对 x、y 方向选择时,尽可能使落在 x、y 轴(
3、4)矢量三角形法:物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零,利用三角形法求得未知力.(5)对称法:利用物理学中存在的各种对称关系分析问题和处理问题的方法叫做对称法。在静力学中所研究对象有些具有对称性,模型的对称往往反映出物体或系统受力的对称性。解题中注意到这一点,会使解题过程简化。(6)相似三角形法:利用力的三角形和线段三角形相似。1 . 合成法例 1架在 A、B 两根电线杆之间的均匀电线在夏、冬两季由于热胀冷缩的效应,电线呈现如图所示的两种形状。下列说法中正确的是 ( ) (A)夏季电线对电线杆的拉力较大(B)冬季电线对电线
4、杆的拉力较大(C)夏季、冬季电线对电线杆的拉力一样大BA B冬季BA B夏季2(D)夏季杆对地面的压力较大训练 1。如图所示,水平横梁一端 A 插在墙壁内,另一端装有小滑轮 B,一轻绳一端C 固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为 m 的重物, ,则为: ( )CA30ABC 段绳的拉力变大 BBC 段绳的拉力不变 C滑轮受到绳子作用力变大 D滑轮受到绳子作用力不变2、正交分解法:将各力分解到 轴上和 轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条xy件 多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡。值得注意的是,对)0(yxF、 方向选择时,尽可能使落在 、 轴上的力多;被分解的力尽可能是已知力yxy例
5、题 2。如图所示,滑轮固定在天花板上,细绳跨过滑轮连接物体 A 和 B,物体 B 静止于水平地面上,用 f 和 FN 分别表示地面对物体 B 的摩擦力和支持力,现将 B 向左移动一小段距离,下列说法正确的是:( )Af 和 FN 都变大; Bf 和 FN 都变小;Cf 增大, FN 减小; Df 减小, FN 增大;3图解法例题 3。如图,电灯悬挂于两干墙之间,要换绳 OA,使连接点 A 上移,但保持 O 点位置不变,则在 A 点向上移动的过程中,绳 OA 的拉力如何变化?训练 2。用等长的细绳 0A 和 0B 悬挂一个重为 G 的物体,如图所示,在保持 O 点位置不变的前提下,使绳的 B 端
6、沿半径等于绳长的圆弧轨道向 C 点移动,在移动的过程中绳OB 上张力大小的变化情况是( ) A先减小后增大 B逐渐减小C逐渐增大 DOB 与 OA 夹角等于 90o 时,OB 绳上张力最大例题 4。一盏电灯重为 G,悬于天花板上 A 点,在电线 O 处系一细线 OB,使电线 OA 偏离竖直方向的夹角为 =300,如图 1( a)所示。现保 持 角不变,缓慢调整 OB 方向至 OB 线上拉力最小为止,此时OB 与水平方向的交角 等于多少?最小拉力是多少?训 练 3。重 G 的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置,在该过程中,斜面和挡板对小球的弹力的大小 F1、F 2
7、 各如何变化?训练 4。半圆柱体 P 放在粗糙的水平地面上,其右端有一固定放置的竖直挡板AB FOCA BO CA BOF1F2Gm03MN在半圆柱体 P 和 MN 之间放有一个光滑均匀的小圆柱体 Q,整个装置处于平衡状态,如图所示是这个装置的截面图现使 MN 保持竖直并且缓慢地向右平移,在 Q 滑落到地面之前,发现 P 始终保持静止则在此过程中,下列说法中正确的是 ( )AMN 对 Q 的弹力逐渐减小 BP 对 Q 的弹力逐渐增大C地面对 P 的摩擦力逐渐增大 DQ 所受的合力逐渐增大4三角形相似法“相似三角形”的主要性质是对应边成比例,对应角相等。在物理中,一般地,当涉及到矢量运算,又构建
8、了三角形时,可考虑用相似三角形。例题 5。如图所示,支架 ABC,其中 , ,mAB7.2C8.1,在 B 点挂一重物, ,求 AB、BC 上的受力。mBC6.3NG50训练 5。如图所示,AC 是上端带定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆AB 一端通过铰链固定在 A 点,另一端 B 悬挂一重为 G 的物体,且 B 端系有一根轻绳并绕过定滑轮 C,用力 F 拉绳,开始时BAC 90,现使BAC 缓慢变小,直到杆 AB 接近竖直杆 AC。此过程中,轻杆 B 端所受的力( )(A)逐渐减小 (B)逐渐增大(C)大小不变 (D )先减小后增大5、整体法与隔离法的交替使用例题 6.有一个直角支架 AOB
9、,AO 水平放置,表面粗糙, OB 竖直向下,表面光滑。AO 上套有小环 P,OB 上套有小环 Q,两环质量均为 m,两环由一根质量可忽略、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,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO 杆对 P 环的支持力 FN和摩擦力 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 变小训练 6、如图所示,挡板垂直于斜面固定在斜面上,一滑块 m 放在斜面上,其上表面呈弧形且左端最薄,一球 M 搁在挡板与弧形滑块上,一切摩擦均不计,用平行于斜
10、面的拉力 F拉住弧形滑块,使球与滑块均静止,现将滑块平行于斜面向上拉过一较小的距离,球仍搁在挡板与滑块上且仍处于静止状态,则与原来相比A BCGO ABPQM F P m NMQP4A木板对球的弹力增大B滑块对球的弹力增大C斜面对滑块的弹力不变 D拉力 F 减小6.解析法:例题 7。如图所示,长为 5m 的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为 4m 的两杆的顶端 A、B ,绳上挂一个光滑的轻质挂钩,其下连着一个重为 12N 的物体,平衡时,问:绳中的张力 T 为多少? A 点向上移动少许,重新平衡后,绳与水平面夹角,绳中张力如何变化?训练 7、在上海世博会最佳实践区,江苏城市案例馆中穹形门窗充
11、满了浓郁的地域风情和人文特色如图所示,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( )A、先变小后变大 B、先变大后不变C、先变小后不变 D、先变大后变小课后练习:1.如图所示,光滑大球固定不动,它的正上方有一个定滑轮,放在大球上的光滑小球(可视为质点)用细绳连接,并绕过定滑轮,当人用力 F 缓慢拉动细绳时,小球所受支持力为 N,则 N,F 的变化情况是:( )A都变大; BN 不变, F 变小;C都变小; DN 变小, F 不变。2。
12、如图所示,轻杆 BC 一端用铰链固定于墙上,另一端有一小滑轮 C,重物系一绳经 C 固定在墙上的 A 点,滑轮与绳的质量及摩擦均不计 若将绳一端从 A 点沿墙稍向上移,系统再次平衡后,则( )A轻杆与竖直墙壁的夹角减小 B绳的拉力增大,轻杆受到的压力减小C绳的拉力不变,轻杆受的压力减小 D绳的拉力不变,轻杆受的压力不变3。如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为 N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦,在此过程中A.N1 始终减小,N 2 始终增大 B.N1 始终减小,N 2 始终减小C.N1
13、先增大后减小,N 2 始终减小 D.N1 先增大后减小,N 2 先减小后增大4如图所示,顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平地面上,A、B 两物体通过细绳连接,并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦) 。现用水平向右的力 F 作用于OFAB5物体 B 上,将物体 B 缓慢拉高一定的距离,此过程中斜面体与物体 A 仍然保持静止。在此过程中( )A水平力 F 一定变小 B斜面体所受地面的支持力一定变大C地面对斜面体的摩擦力一定变大 D物体 A 所受斜面体的摩擦力一定变大5在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体 A,A 与竖直墙之间放一光滑半圆球B,整个装置处于平衡状态。现使 A 向右移动稍许,整个装置仍处于平衡,则下列说法正确的是( )AA 物体对地面的压力大小不变 BA 物体对地面的压力大小变大CB 物体对 A 物体的压力不变 DA 物体对地面的摩擦力变大6。水平杆上套有两个相同的质量为 m 的环,两细线等长,下端系着质量为 M 的物体,系统静止,现在增大两环间距而系统仍静止,则杆对环的支持力 N 和细线对环的拉力 F 的变化情况是( )A都不变 B.都增大 C.N 增大,F 不变 D.N 不变,F 增大7.如图所示,小圆环重 G,固定的竖直大环的半径为 R。轻弹簧原长为 L(L2R)其倔强系数为 K,接触面光滑,求小环静止弹簧与竖直方向的夹角 ?