高考核动力高考物理一轮复习 专题讲座（二）八种方法解决平衡问题课件.ppt

专题讲座 二 八种方法解决平衡问题 一 合成 分解法利用力的合成与分解解决三力平衡的问题 具体求解时有两种思路 一是将某力沿另两个力的反方向进行分解 将三力转化为四力 构成两对平衡力 二是某二力进行合成 将三力转化为二力 构成一对平衡力 如图所示 石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块 侧面与竖直方向的夹角为 重力加速度为g 若接触面间的摩擦力忽略不计 则石块侧面所受弹力的大小为 答案 a 二 图解法在共点力的平衡中 有些题目中常有 缓慢 一词 则物体处于动态平衡状态 解决动态平衡类问题常用图解法 图解法就是在对物体进行受力分析 一般受三个力 的基础上 若满足有一个力大小 方向均不变 另有一个力方向不变时 可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力的变化情况的方法 图解法也常用于求极值问题 如图 运动员的双手握紧竖直放置的圆形器械 在手臂oa沿由水平方向缓慢移到a 位置过程中 若手臂oa ob的拉力分别为fa和fb 下列表述正确的是 a fa一定小于运动员的重力gb fa与fb的合力始终大小不变c fa的大小保持不变d fb的大小保持不变 解析 将人受到的重力分解为沿两手臂方向的fa 和fb fa fa fb fb 如图 由图可知 在手臂oa沿由水平方向缓慢移到a 位置过程中 fa 先减小后增大或一直减小 与a 的位置有关 fb 一直减小 故c d错误 由于a b的位置不确定 故fa与重力g的大小不确定 但fa与fb的合力始终大小不变等于g 故b正确 a错误 答案 b 三 正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时 常用正交分解法列平衡方程求解 fx合 0 fy合 0 为方便计算 建立坐标系时以使尽可能多的力落在坐标轴上为原则 如图所示 用与水平方向成 角的推力f作用在物块上 随着 逐渐减小直到水平的过程中 物块始终沿水平面做匀速直线运动 关于物块受到的外力 下列判断正确的是 a 推力f先增大后减小b 推力f一直减小c 物块受到的摩擦力先减小后增大d 物块受到的摩擦力一直不变 答案 b 四 三力汇交原理物体受三个共面非平行外力作用而平衡时 这三个力必为共点力 一根长2m 重为g的不均匀直棒ab 用两根细绳水平悬挂在天花板上 当棒平衡时细绳与水平面的夹角如图所示 则关于直棒重心c的位置下列说法正确的是 答案 a 五 整体法和隔离法选择研究对象是解决物理问题的首要环节 若一个系统中涉及两个或者两个以上物体的平衡问题 在选取研究对象时 要灵活运用整体法和隔离法 对于多物体问题 如果不求物体间的相互作用力 我们优先采用整体法 这样涉及的研究对象少 未知量少 方程少 求解简便 很多情况下 通常采用整体法和隔离法相结合的方法 2015 临汾模拟 如图所示 在一根粗糙的水平直杆上套有两个质量均为m的铁环 两铁环上系着两根等长细线 共同拴住质量为m的小球 两铁环与小球都处于静止状态 现想办法使得两铁环间距离增大稍许而仍能保持系统平衡 则水平直杆对铁环的支持力fn和摩擦力ff的可能变化是 a fn不变b fn增大c ff增大d ff不变 答案 ac 六 临界问题的常用处理方法 假设法运用假没法解题的基本步骤是 1 明确研究对象 2 画受力图 3 假设可发生的临界现象 4 列出满足所发生的临界现象的平衡方程求解 倾角为 37 的斜面与水平面保持静止 斜面上有一重为g的物体a 物体a与斜面间的动摩擦因数 0 5 现给a施以一水平力f 如图所示 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 sin37 0 6 cos37 0 8 如果物体a能在斜面上静止 水平推力f与g的比值可能是 a 3b 2c 1d 0 5 答案 bcd 七 相似三角形法物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态 其中任意两个力的合力与第三个力等值反向画出的平行四边形中 可能有力三角形与题设图中的几何三角形相似 进而得到力三角形与几何三角形对应成比例 根据比值便可计算出未知力的大小与方向 如图所示 质量为m 半径为r的半球形物体a放在水平地面上 通过最高点处的钉子用水平细线拉住一质量为m 半径为r的光滑球b 以下说法正确的有 答案 ac 图1图2 同样 在力的三角形中也满足上述关系 即力的大小与所对角的正弦比值相等 拉密定理 如果在三个共点力作用下物体处于平衡状态 那么各力的大小分别与另外两个力所夹角的正弦成正比 在图2所示情况下 定理表达式为 2015 蒲田月考 半圆柱体p放在粗糙的水平面上 有一挡板mn 延长线总是过半圆柱体的轴心o 但挡板与半圆柱不接触 在p和mn之间放有一个光滑均匀的小圆柱体q 整个装置处于静止状态 如图是这个装置的截面图 若用外力使mn绕o点缓慢地顺时针转动 在mn到达水平位置前 发现p始终保持静止 在此过程中 下列说法中正确的是 a mn对q的弹力逐渐增大b mn对q的弹力先增大后减小c p q间的弹力先减小后增大d q所受的合力逐渐增大 答案 a 迁移训练 1 如图所示 两球a b用劲度系数为k1的轻弹簧相连 球b用长为l的细绳悬于o点 球a固定在o点正下方 且oa之间的距离恰为l 系统平衡时绳子所受的拉力为f1 现把a b间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧 仍使系统平衡 此时绳子所受的拉力为f2 则f1与f2的大小之间的关系为 a f1 f2b f1 f2c f1 f2d 无法确定 解析 以b为研究对象 做受力分析如图所示 b球受到重力 弹簧的弹力和绳的拉力 oab bde 由于oa ob 则绳的拉力等于b球的重力 所以f1 f2 mg 答案 b 2 如图所示 两个质量都为m的小球a b用轻杆连接后斜靠在墙上处于平衡状态 已知墙面光滑 水平面粗糙 现将a球向上移动一小段距离 两球再次达到平衡 那么将移动后的平衡状态与原来平衡状态相比较 地面对b的支持力fn和摩擦力ff的大小变化情况是 a fn不变 ff增大b fn不变 ff减小c fn增大 ff增大d fn增大 ff减小 解析 对a b系统整体作受力分析 地面对b的支持力fn的大小等于a b总重力的大小 即fn不变 地面对b的摩擦力ff水平向左 大小等于墙壁对a水平向右的弹力fn 对a球进行隔离法分析受力 fn mgtan 其中 为轻杆与竖直墙面的夹角 a球上移 减小 fn减小 即ff减小 选项b正确 答案 b 3 如图所示装置 两根细绳拉住一个小球 保持两绳之间夹角 不变 若把整个装置顺时针缓慢转动90 则在转动过程中 ca绳拉力ft1大小的变化