高中物理中动态平衡问题.doc

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1、第一部分动态平衡分析动态平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，故这是力平衡问题中的一类难题。根据现行高考要求，物体受到往往是三个共点力问题，利用三力平衡特点讨论动态平衡问题是力学中一个重点和难点。方法一：三角形图解法特点：三角形图象法则适用于物体所受的三个力中，有一力的大小、方向均不变（通常为重力，也可能是其它力），另一个力的方向不变，大小变化，第三个力则大小、方向均发生变化的问题。方法：先正确分析物体所受的三个力，将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形。然后将方向不变的力的矢量延长，根据物体所

2、受三个力中二个力变化而又维持平衡关系时，这个闭合三角形总是存在，只不过形状发生改变而已，比较这些不同形状的矢量三角形，各力的大小及变化就一目了然了。1质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上．用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示．用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中（）A．F逐渐变大，T逐渐变大B．F逐渐变大，T逐渐变小C．F逐渐变小，T逐渐变大D．F逐渐变小，T逐渐变小【答案】A【解析】动态平衡问题，与的变化情况如图：可得：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α，在斜面上有一光滑

3、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β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？21图1-2βαGF1F2βα图1-1【解析】取球为研究对象，如图所示，球受重力G、斜面支持力F1、挡板支持力F2。因为球始终处于平衡状态，故三个力的合力始终为零，将三个力矢量构成封闭的三角形。F1的方向不变，但方向不变，始终与斜面垂直。F2的大小、方向均改变，随着挡板逆时针转动时，F2的方向也逆时针转动，动态矢量三角形图中一画出的一系列虚线表示变化的F2。由此可知，F2先减小后增大，F1随增大而始终

4、减小。3如图所示，小球被轻质细绳系着，斜吊着放在光滑斜面上，小球质量为m，斜面倾角为θ，向右缓慢推动斜面，直到细线与斜面平行，在这个过程中，绳上张力、斜面对小球的支持力的变化情况？θFθ图1-4F【解析】绳上张力减小，斜面对小球的支持力增大【同类题】如图所示，小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上，设小球质量为m，斜面倾角α=30°，细绳与竖直方向夹角θ=30°，斜面体的质量M=3m，置于粗糙水平面上．求：（1）当斜面体静止时，细绳对小球拉力的大小？（2）地面对斜面体的摩擦力的大小和方向？（3）若地面对斜面体的最大

5、静摩擦力等于地面对斜面体支持力的k倍，为了使整个系统始终处于静止状态，k值必须满足什么条件？21解：（1）选小球为研究对象，受力分析并合成如图：由平衡条件：F′=mg由平面几何知识可得：N与F′的夹角为30°，T与F′夹角也为30°故画出的平行四边形为菱形，连接对角线便可找出直角三角形：由：cos30°=得：T=（2）、（3）选小球和斜面组成的系统为研究对象，受力分析如图，由平衡条件得：N+Tcos30°=(M+m)g，解得：N=(M+m)g-=Mg+=3.5mg水平方向上：f=Tsin30°=，方向水平向左．为了使整个

6、系统始终处于静止状态，则最大静摩擦力fmax≥f所以k·N≥f解得：k≥答：（1）当斜面体静止时，细绳对小球拉力的大小为；（2）地面对斜面体的摩擦力的大小为，方向水平向左；（3）为了使整个系统始终处于静止状态，k值必须满足k≥方法二：相似三角形法特点：相似三角形法适用于物体所受的三个力中，一个力大小、方向不变，其它二个力的方向均发生变化，且三个力中没有二力保持垂直关系，但可以找到力构成的矢量三角形相似的几何三角形的问题原理：21先正确分析物体的受力，画出受力分析图，将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形，再寻找与力的三角形

7、相似的几何三角形，利用相似三角形的性质，建立比例关系，把力的大小变化问题转化为几何三角形边长的大小变化问题进行讨论。4一轻杆BO，其O端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图所示。现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角θ逐渐减少，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是()A．FN先减小，后增大B.FN始终不变AFBOθGFNFLlHC．F先减小，后增大D.F始终不变AFBOθ【答案】B【解析】取BO杆的B端为研究对象，受到绳子拉力(

8、大小为F)、BO杆的支持力FN和悬挂重物的绳子的拉力(大小为G)的作用，将FN与G合成，其合力与F等值反向，如图所示，将三个力矢量构成封闭的三角形(如图中画斜线部分)，力的三角形与几何三角形OBA相似，利用相似三角形对应边成比例可得：(如图所示，设AO高为H，BO长为L，绳长l,)，式中G、H、L均不变，l逐渐变小，