【2019-2020】高中物理力学提升专题06三力动态平衡问题的处理技巧

1、1 / 15教学资料参考范本【2019-2020】高中物理力学提升专题06 三力动态平衡问题的处理技巧3时间：_2 / 15【专题概述】在分析力的合成与分解问题的动态变化时，用公式法讨论有时很 繁琐，而用作图法解决就比较直观、简单，但学生往往没有领会作图 法的实质和技巧，或平时对作图法不够重视，导致解题时存在诸多问 题. .用图解法和相似三角形来探究力的合成与分解问题的动态变化有时 可起到事半功倍的效果动态平衡”是指物体所受的力一部分是变力，是动态力，力的大 小和方向均要发生变化，但变化过程中的每一时刻均可视为平衡状态， 所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题.解决这类问题的一 般思路是：

2、化“动”为“静”，“静”中求“动”，【典例精讲】1.1.图解法解三力平衡图解法分析物体动态平衡问题时，一般物体只受三个力作用，且其 中一个力大小、方向均不变，另一个力的方向不变，第三个力大小、方 向均变化典例 1 1 如图所示，小球用细绳系住放在倾角为0的光滑斜面上， 当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将 （）（）A A.逐渐增大B B.逐渐减小C.C.先增大后减小D D.先减小后增大3 / 15【答案】D D典例 2 2、如图所示，一小球用轻绳悬于 0 0 点，用力 F F 拉住小球,使悬线保持偏离竖直方向 7575角，且小球始终处于平衡状态.为了使F F 有最小值，F F 与竖直

3、方向的夹角B应该是（）（）aA A. 9090 B B . 4545C C . 1515D D .0 0【答案】C C2 2 . .相似三角形解动态一般物体只受三个力作用，且其中一个力大小、方向均不变，另外4 / 15两个力的方向都在发生变化，此时就适合选择相似三角形来解题了，物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，画出其中任意两个 力的合力与第三个力等值反向的平行四边形中，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边成 比例，根据比值便可计算出未知力的大小与方向典例 3 3 半径为 R R 的球形物体固定在水平地面上，球心正上方有 一光滑的小滑轮，滑轮到球面

4、 B B 的距离为 h h,轻绳的一端系一小球， 靠放在半球上的 A A 点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止， 如图所示，现缓慢地拉绳，在使小球由 A A 到 B B 的过程中，半球对小球 的支持力 FNFN 和绳对小球的拉力 FTFT 的大小变化的情况是（）（）A A.FNFN 不变， FTFT 变小B.B.FNFN 不变， FTFT 先变大后变小C.C.FNFN 变小， FTFT 先变小后变大D.D.FNFN 变大， FTFT 变小【答案】A A【解析】以小球为研究对象，分析小球受力情况：重力G,G,细线的拉力 FTFT 和半球面的支持力 FN,FN,作出 FNFN FTFT 的合

5、力 F F，5 / 15典例 4 4 如图所示，不计重力的轻杆 0P0P 能以 0 0 为轴在竖直平面内 自由转动，P P 端挂一重物，另用一根轻绳通过滑轮系住 P P 端，当 0P0P 和 竖直方向的夹角a缓慢增大时(0(0VaVn) ),OPOP 杆所受作用力的大小A.A.恒定不变B.B.逐渐增大C.C.逐渐减小D.D.先增大后减小【答案】A A【解析】在 0P0P 杆和竖直方向夹角a缓慢增大时(0(0V a V n) )，结 点 P P在一系列不同位置处于静态平衡，以结点 P P 为研究对象，如图甲 所示，6 / 153.3.辅助圆图解法典例 5 5 如图所示的装置，用两根细绳拉住一个小

6、球，两细绳间的夹 角为0, ,细绳 ACAC 呈水平状态. .现将整个装置在纸面内顺时针缓慢转动 共转过9090 . .在转动的过程中，CACA 绳中的拉力 F1F1 和 CBCB 绳中的拉力 F2F2的大小发生变化，即（）（）【答案】BCDBCD【解析】从上述图中可以正确【答案】是： BCDBCD【提升总结】用力的矢量三角形分析力的最小值问题的规律(1) 若已知 F F 合的方向、大小及一个分力 F1F1 的方向，则另一分力 F F2 2的最小值的条件为 F1F1 丄 F2;F2;(2) 若已知 F F 合的方向及一个分力 F1F1 的大小、方向，则另一分力 F F2 2的最小值的条件为 F

7、2F2 丄 F F 合。动态平衡类问题的特征：通过控制某些物理量，使物体的状态发生 缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态 ，在问 题的描述中常用“缓慢”等语言叙述做诸如此类问题时，应该注意题中条件，看具体应该用哪个方法 来做，使得我们解问题更加简洁化。【专练提升】A A. F1F1 先变小后变大C.C. F2F2 逐渐减小D D. F2F2 最后减小到零F1F1 先变大后变小7 / 151.1. 如图所示，电灯悬挂于两墙之间，更换水平绳 0A0A 使连接点 A A 向 上移动而保持 0 0 点的位置不变，则 A A 点向上移动时()()B.B.绳 0A0A 的拉力逐渐减小C

8、.C.绳 0A0A 的拉力先增大后减小D.D.绳 0A0A 的拉力先减小后增大【答案】D D8 / 152 2、如图所示，用两个弹簧秤 A A 和 B,B,互成角度地拉橡皮条，使结 点 0 0达到图中所示位置，在保持 0 0 点位置和 B B 弹簧秤拉力方向不变的 情况下，将弹簧秤 A A 缓慢地沿顺时针方向转动，那么在此过程中，A A 与B B 的示数将分别（）（）A.A.变大；变小B.B.变小；变小C.C.先变小再变大；变小D.D.先变大再变小；变大【答案】C C【解析】据题意，合力只能沿 DODO 方向，其中一个分力只能沿 0B0B 方向，利用力的三角形定则可以知道，当 0A0A 沿着如

9、图所示的方向变化, A A 的示数先变小后变大，同理 0B0B 边对应的力一直都在变小，所以 C C 选 项正确.9 / 153 3、如图所示，用 AOAO B0B0 两根细线吊着一个重物 P,P, A0A0 与天花板的夹角9保持不变，用手拉着 B0B0 线由水平逆时针的方向逐渐转向竖A.A.都逐渐变大B.B.都逐渐变小D.D. BOBO 中张力先变小后变大，AOAO 中张力逐渐减小到零【答案】D D4 4 . .如图所示，小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间, 当墙与薄板之间的夹角9缓慢地增大到 9090 的过程中1小球对薄板的正压力增大小球对墙的正压力减小直向上的方向，在此过程中,BO

10、BO 和 A0A0 中张力的大小变化情况是（）（）C.C. BOBO 中张力逐渐变大,A0A0 中张力逐渐变小10 / 15小球对墙的压力先减小，后增大 小球对木板的压力不可 能小于球的重力A A. B B. . C. D D .【答案】B B【解析】根据小球重力的作用效果，可以将重力G G 分解为使球压板的力 F1F1 和使球压墙的力 F2F2,作出平行四边形如右图所示，1当B增大时如图中虚线所示，F1F1、F2F2 均变小，而且在0= 9090时, F1F1 变为最小值，等于 G,G,所以、均正确.5 5 . .如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖 直放置的光滑挡板水平向右

11、缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中 （该过程小球未脱离球面），木板对小球的推力 F1F1,半球面对小球的支 持力 F2F2 的变化情况正确的是（）（）1A A.F1F1 增大， F2F2 减小B.B.F1F1 减小， F2F2 减小C.C.F1F1 增大， F2F2 增大D.D.F1F1 减小， F2F2 增大【答案】1 1 C C【解析】据题意，当小球在竖直挡板作用下缓慢向右移动，受力变化情况如图所示,11 / 15所以移动过程中挡板对小球作用力增加；球面对小球作用力也增 大，故选项 C C 正确.6 6 . .如图所示，有一质量不计的杆 AOAO 长为 R,R,可绕 A A 自由转 动.

12、用绳在 0 0点悬挂一个重为 G G 的物体，另一根绳一端系在 0 0 点，另 一端系在以 0 0 点为圆心的圆弧形墙壁上的 C C 点.当点 C C 由图示位置逐 渐向上沿圆弧 CBCB 移动过程中（保持 0A0A 与地面夹角B不变），0C0C 绳所受 拉力的大小变化情况是（）（）A A.逐渐减小B.B.逐渐增大C.C.先减小后增大D.D.先增大后减小【答案】C C12 / 157 7 . .如图所示，小球 C C 用细绳系住，绳的另一端固定于 0 0 点.现 用水平力F F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终 处于绷紧状态，当小球上升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程 中

13、斜面对小球的支持力 F FN N以及绳对小球的拉力 FTFT 的变化情况是1A A.FNFN 保持不变， FTFT 不断增大B.B.FNFN 不断增大， FTFT 不断减小C.C.FNFN 保持不变， FTFT 先增大后减小D.D.FNFN 不断增大， FTFT 先减小后增大【答案】D D【解析】据题意，当斜面体向左缓慢运动时，小球将逐渐上升，此过程对小球受力分析，受到重力 G G 支持力 FNFN 和拉力 FTFT,如图所示,在此过程中 0C0C 绳以 0 0 点为圆心逆时针转动，在力的平行四边形定 则中力FTFT 的对应边先减小后增大，而 FNFN 的对应边一直变大，而力的 大小变化与对应

14、边长度变化一致，则 D D 选项正确.13 / 158 8 . .如图所示，轻杆 BCBC 的一端用铰链接于 C,C,另一端悬挂重物 G,G, 并用细绳绕过定滑轮用力拉住，开始时，/ BCABCA9090 ,现用拉力 F F 使 / BCABCA 缓慢减小，直线 BCBC 接近竖直位置的过程中，杆 BCBC 所受的压力9 9 . .如图所示，小圆环 A A 吊着一个质量为 m2m2 的物块并套在另一个 竖直放置的大圆环上，有一细线，一端拴在小圆环 A A 上，另一端跨过 固定在大圆环最高点 B B 的一个小滑轮后吊着一个质量为 mlml 的物块.如 果小圆环、滑轮、细线的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略 不计，细线又不可伸长，若平衡时弦 ABAB 所对应的圆心角为a，则两物 块的质量之比应为冋A.A.coscosB B. sinsin C.C. 2sin2sinD D. 2sin2sina a【答案】C C1010 . .如图所示，绳与杆均不计重力，承受力的最大值一定. A A 端 用绞链A A.保持不变C.C.逐渐减小【答案】A AB B.逐渐增大D D.先增大后减小14 / 15固定，滑轮 0 0 在 A A 点正上方（滑轮大小及摩擦均可忽略），B B 端吊 一重物 P P,现施加拉力 FTFT 将 B B 缓慢上拉（均未断），在杆达到竖直前（）（）A