高中物理动态平衡问题.ppt

动态平衡问题 什么是动态平衡 物体处于一系列的平衡状态中 此过程中外力在发生变化 但合力始终为零 变化的外力一般是被动力 微变弹力 静摩擦力 解决动态平衡问题的关键是 在变中找到不变 1 选择对象 单体和系统 3 基本方法 2 受力分析 解析法 图解法 三角形相似法 正交分解法 合成法 按效果分解 一 解析法 对研究对象的任一状态进行受力分析 建立平衡方程 求出相应因变量与自变量之间的函数关系式 然后根据自变量的变化确定因变量的变化 例1 如图所示 人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船 若水的阻力恒定不变 则在船匀速靠岸的过程中 绳的拉力和船受到的浮力如何变化 G F Tsin f Tcos 点评 多力平衡 正交分解用图解法进行分析 若物体恰沿水平地面向右匀速运动 则在此过程中 拉力F的大小变化情况是 二 动态三角形 图解法 题型特点 1 物体受三个力 2 三个力中一个力是恒力 一个力的方向不变 由于第三个力的方向变化 而使该力和方向不变的力的大小发生变化 但二者合力不变 解题思路 1 明确研究对象 2 分析物体的受力 3 用力的合成或力的分解作平行四边形 也可简化为矢量三角形 4 在合成后的三角形中找到变化的角 画出变化后的三角形 5 根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况 注意几点 1 哪个是恒力 哪个是方向不变的力 哪个是方向变化的力 2 正确判断力的变化方向及方向变化的范围 3 力的方向在变化的过程中 力的大小是否存在极值问题 例1 如图所示 光滑的小球静止在斜面和竖直放置的木板之间 已知球重为G 斜面的倾角为 现使木板沿逆时针方向绕O点缓慢移动 求小球对斜面和挡板的压力怎样变化 如图所示 电灯悬挂于O点 三根绳子的拉力分别为TA TB TC 保持O点的位置不变 绳子的悬点B也不变 则悬点A向上移动的过程中 下列说法正确的是 A TA TB一直减少 B TA一直增大 TB一直减少 C TA先增大后减少 TB先减少后增大 D TA先减少后增大 TB一直减少 D 试一试 如图所示 两个光滑的球体 直径均为d 置于直径为D的圆桶内 且d D 2d 在相互接触的三点A B C受到的作用力分别为F1 F2 F3 如果将桶的直径加大 但仍小于2d 则F1 F2 F3的变化情况是 A F1增大 F2不变 F3增大 B F1减少 F2不变 F3减少 C F1减少 F2减少 F3增大 D F1增大 F2减少 F3减少 巩固练习 A 例2 半圆柱体P放在粗糙的水平地面上 其右端有一竖直放置的光滑挡板MN 在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q 整个装置处于静止状态 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 A MN对Q的弹力逐渐减小B 地面对P的支持力逐渐增大C Q所受的合力逐渐增大D 地面对P的摩擦力逐渐增大 1 半圆形支架BAD上悬着两细绳OA和OB 结于圆心O 下悬重为G的物体 使OA绳固定不动 将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置缓慢移到竖直位置C的过程中 如图 分析OA绳和OB绳所受力的大小如何变化 2 如图 电灯悬挂于两墙之间 更换水平绳OA使连结点A向上移动而保持O点的位置不变 则A点向上移动时 A 绳OA的拉力逐渐增大B 绳OA的拉力逐渐减小C 绳OA的拉力先增大后减小D 绳OA的拉力先减小后增大 3 如图 用细绳将重球悬挂在竖直光滑墙上 当绳伸长时 A 绳的拉力变小 墙对球的弹力变大B 绳的拉力变小 墙对球的弹力变小C 绳的拉力变大 墙对球的弹力变小D 绳的拉力变大 墙对球的弹力变大 4 如图 一个均质球重为 放在光滑斜面上 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 此过程中 球对挡板和球对斜面的压力如何变化 5 如图 小球被轻质绳系着 斜吊着放在光滑劈上 球质量为 斜面倾角为 在水平向右缓慢推动劈的过程中 A 绳上张力先增大后减小B 绳上张力先减小后增大C 劈对球的支持力减小D 劈对球的支持力增小 图解法2 受力特点 受三个力作用 一个力恒定不变 大小 方向不变 一个力大小不变 一个力可变 方法 合成 在两个共点力的合成实验中 如图所示 用A B两个测力计拉橡皮条的结点D 使其位于E处 90 然后保持A的读数不变 当角 由图示位置逐渐减小时 欲使结点仍在E处 可采用的方法是 A 增大B的读数 减小 角B 减小B的读数 减小 角C 减小B的读数 增大 角D 增大B的读数 增大 角 三 相似法 受力特点 受三个力作用 一个力恒定不变 大小 方向不变 另两个力可变 合成后与长度三角形相似 例1 如图所示 AC时上端带定滑轮的固定竖直杆 质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点 另一端B悬挂一重为G的重物 且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A 用力F拉绳 开始时 BCA 90 现使 BCA缓慢变小 直到杆BC接近竖直杆AC 此过程中 杆BC所受的力 A 大小不变B 逐渐增大C 逐渐减小D 先增大后减小 例2 如图所示 轻绳长为L A端固定在天花板上 B端系一个重量为G的小球 小球静止在固定的半径为R的光滑球面上 小球的悬点在球心正上方距离球面最小距离为h 则轻绳对小球的拉力和半球体对小球的支持力分别是多大 1 对小球受力分析 2 将受力图转化成矢量三角形 N T 点评 合力大小方向不变 力的矢量三角形与几何三角形相似 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 逐渐减小 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C F先减小 后增大D F始终不变 B 试一试 三 力的合成中的动态问题 如图所示 A B C的质量分别为mA mB mC 整个系统相对于地处于静止状态 则B对C和地面对C的摩擦力的大小分别为 mAg mBg mBg mAg mAg 0 mBg 0 四 整体法解决动态问题 C 如图所示 斜面体放在墙角附近 一个光滑的小球置于竖直墙和斜面之间 若在小球上施加一个竖直向下的力F 小球处于静止 如果稍增大竖直向下的力F 而小球和斜面体都保持静止 关于斜面体对水平地面的压力和静摩擦力的大小的下列说法正确 A 压力随力F增大而增大 B 压力保持不变 C 静摩擦力随F增大而增大 D 静摩擦力保持不变 AC 一物体重量为G 用一水平力F将它压紧在墙上 开始时 重物从静止开始运动 力F从零开始随时间正比增大 那么 画出物体受到墙的摩擦力随时间变化的关系图 F 如图所示 用与竖直方向成 37 角的力F把重为G的物体紧压在竖直墙上 物体静止 F 5G 2 则物体对墙壁的压力大小为 物体对墙壁的摩擦力大小为 方向 现将力F逐渐减小 但物体仍能静止 则在此过程中 物体对墙壁的压力大小变化情况是 物体受到墙壁的摩擦力大小的变化情