高中物理動(dòng)態(tài)平衡專題71303

1、高中物理動(dòng)態(tài)平衡專題在有關(guān)物體平衡的問(wèn)題中，有一類涉及動(dòng)態(tài)平衡。這類問(wèn)題中的一部分力是變力，是動(dòng)態(tài)力，力的大小和方向均要發(fā)生變化，故這是力平衡問(wèn)題中的一類難題。解決這類問(wèn)題的一般思路是：把“動(dòng)”化為“靜”，“靜”中求“動(dòng)”。根據(jù)現(xiàn)行高考要求，物體受到往往是三個(gè)共點(diǎn)力問(wèn)題，利用三力平衡特點(diǎn)討論動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題是力學(xué)中一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。一 物體受三個(gè)力作用F1GF2圖1-3例1. 如圖1所示，一個(gè)重力G的勻質(zhì)球放在光滑斜面上，斜面傾角為，在斜面上有一光滑的不計(jì)厚度的木板擋住球，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)。今使板與斜面的夾角緩慢增大，問(wèn)：在此過(guò)程中，擋板和斜面對(duì)球的壓力大小如何變化？圖1-2GF1F2圖1-1解析：

2、取球?yàn)檠芯繉?duì)象，如圖1-2所示，球受重力G、斜面支持力F1、擋板支持力F2。因?yàn)榍蚴冀K處于平衡狀態(tài)，故三個(gè)力的合力始終為零，將三個(gè)力矢量構(gòu)成封閉的三角形。F1的方向不變，但方向不變，始終與斜面垂直。F2的大小、方向均改變，隨著擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)2的方向也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)態(tài)矢量三角形圖1-3中一畫(huà)出的一系列虛線表示變化的F2。由此可知，F(xiàn)2先減小后增大，F(xiàn)1隨增大而始終減小。例2一輕桿BO，其O端用光滑鉸鏈固定在豎直輕桿AO上，B端掛一重物，且系一細(xì)繩，細(xì)繩跨過(guò)桿頂A處的光滑小滑輪，用力F拉住，如圖2-1所示。現(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉，使桿BO與桿AO間的夾角逐漸減少，則在此過(guò)程中，拉力F及桿BO所受

3、壓力FN的大小變化情況是( )AFN先減小，后增大 B.FN始終不變CF先減小，后增大 D.F始終不變AFBOGFNFLlH圖2-2AFBO圖2-1解析：取BO桿的B端為研究對(duì)象，受到繩子拉力(大小為F)、BO桿的支持力FN和懸掛重物的繩子的拉力(大小為G)的作用，將FN與G合成，其合力與F等值反向，如圖2-2所示，將三個(gè)力矢量構(gòu)成封閉的三角形(如圖中畫(huà)斜線部分)，力的三角形與幾何三角形OBA相似，利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例可得：(如圖2-2所示，設(shè)AO高為H，BO長(zhǎng)為L(zhǎng)，繩長(zhǎng)l,)，式中G、H、L均不變，l逐漸變小，所以可知FN不變，F(xiàn)逐漸變小。正確答案為選項(xiàng)BACBO圖2-3跟蹤練習(xí)：如圖

4、2-3所示，光滑的半球形物體固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑輪，輕繩的一端系一小球，靠放在半球上的A點(diǎn)，另一端繞過(guò)定滑輪，后用力拉住，使小球靜止現(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球沿球面由A到半球的頂點(diǎn)B的過(guò)程中，半球?qū)π∏虻闹С至和繩對(duì)小球的拉力T的大小變化情況是( D )。(A)N變大，T變小，(B)N變小，T變大(C)N變小，T先變小后變大(D)N不變，T變小 例3如圖3-1所示，在水平天花板與豎直墻壁間，通過(guò)不計(jì)質(zhì)量的柔軟繩子和光滑的輕小滑輪懸掛重物G=40N，繩長(zhǎng)L=2.5m，OA=1.5m，求繩中張力的大小，并討論：（1）當(dāng)B點(diǎn)位置固定，A端緩慢左移時(shí)，繩中張力如何變化？（2）當(dāng)A點(diǎn)

5、位置固定，B端緩慢下移時(shí)，繩中張力又如何變化？ABCGDF1F2F3O圖32圖31ABCGOABCGDF1F2F3OCB圖34ABCGDF1F2F3OAD圖33解析：取繩子c點(diǎn)為研究對(duì)角，受到三根繩的拉力，如圖3-2所示分別為F1、F2、F3，延長(zhǎng)繩AO交豎直墻于D點(diǎn)，由于是同一根輕繩，可得：，BC長(zhǎng)度等于CD，AD長(zhǎng)度等于繩長(zhǎng)。設(shè)角OAD為；根據(jù)三個(gè)力平衡可得： ；在三角形AOD中可知，。如果A端左移，AD變?yōu)槿鐖D33中虛線AD所示，可知AD不變，OD減小，減小，F(xiàn)1變大。如果B端下移，BC變?yōu)槿鐖D34虛線BC所示，可知AD、OD不變，不變，F(xiàn)1不變。二 物體受四個(gè)力及以上例 4 .如圖所示

6、，當(dāng)人向左跨了一步后人與物體保持靜止，跨后與垮前相比較，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是: A地面對(duì)人的摩擦力減小B地面對(duì)人的摩擦力增加C人對(duì)地面壓力增大D繩對(duì)人的拉力變小F跟蹤練習(xí)： 如圖所示，小船用繩牽引設(shè)水平阻力不變，在小船勻速靠岸的過(guò)程中A、繩子的拉力不斷增大B、繩子的拉力保持不變C、船受的浮力減小 D、船受的浮力不變?nèi)?連接體問(wèn)題例5 有一個(gè)直角支架AOB，AO是水平放置，表面粗糙OB豎直向下，表面光滑OA上套有小環(huán)P，OB套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可以忽略不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)

7、相比較，AO桿對(duì)P的支持力FN和細(xì)繩上的拉力F的變化情況是：B AFN不變，F(xiàn)變大 BFN不變，F(xiàn)變小CFN變大，F(xiàn)變大 DFN變大，F(xiàn)變小跟蹤練習(xí)：如圖所示，輕繩的兩端分別系在圓環(huán)A和小球B上，圓環(huán)A套在粗糙的水平直桿MN上現(xiàn)用水平力F拉著繩子上的一點(diǎn)O，使小球B從圖示實(shí)線位置緩慢上升到虛線位置，但圓環(huán)A始終保持在原位置不動(dòng),則在這一過(guò)程中，環(huán)對(duì)桿的摩擦力Ff和環(huán)對(duì)桿的壓力FN的變化情況（B ）AFf不變，F(xiàn)N不變BFf增大，F(xiàn)N不變 CFf增大，F(xiàn)N減小DFf不變，F(xiàn)N減小 四 與靜摩擦有關(guān)例6 .如圖所示，表面粗糙的固定斜面頂端安有滑輪，兩物塊P、Q用輕繩連接并跨過(guò)滑輪（不計(jì)滑輪的質(zhì)量和

8、摩擦），P懸于空中，Q放在斜面上，均處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)用水平向左的恒力推Q時(shí)，P、Q仍靜止不動(dòng)，則 (abd)PQQ受到的摩擦力可能變小Q受到的摩擦力可能變大輕繩上拉力一定變小輕繩上拉力一定不變跟蹤練習(xí)如圖所示，A是一質(zhì)量為M的盒子，B的質(zhì)量為，A、B用細(xì)繩相連，跨過(guò)光滑的定滑輪，A置于傾角30°的斜面上，B懸于斜面之外而處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)在向A中緩慢加入沙子，整個(gè)系統(tǒng)始終保持靜止，則在加入沙子的過(guò)程中 BD A繩子拉力逐漸減小BA對(duì)斜面的壓力逐漸增大CA所受的摩擦力逐漸增大DA所受的合力不變課后練習(xí)：ABO1. 如圖所示，電燈懸掛于兩墻之間，更換繩OA，使連接點(diǎn)A向上移，但保持O點(diǎn)位置

9、不變，則A點(diǎn)向上移時(shí)，繩OA的拉力( D ) A逐漸增大 B逐漸減小 C先增大后減小 D先減小后增大 AOB2.如圖所示，電燈懸于兩壁之間，保持O點(diǎn)及OB繩的位置不變，而將繩端A點(diǎn)向上移動(dòng)，則：DA繩OA所受的拉力逐漸增大B繩OA所受的拉力逐漸減小C繩OA所受的拉力先增大后減小D繩OA所受的拉力先減小后增大3. 如圖所示，質(zhì)量不計(jì)的定滑輪用輕繩懸掛在B點(diǎn)，另一條輕繩一端系重物C，繞過(guò)滑輪后，另一端固定在墻上A點(diǎn)，若改變B點(diǎn)位置使滑輪位置發(fā)生移動(dòng)，但使A段繩子始終保持水平，則可以判斷懸點(diǎn)B所受拉力FT的大小變化情況是：BA若B向左移，F(xiàn)T將增大B若B向右移，F(xiàn)T將增大C無(wú)論B向左、向右移，F(xiàn)T都

10、保持不變D無(wú)論B向左、向右移，F(xiàn)T都減小 ABO4.如圖所示，繩子的兩端分別固定在天花板上的A、B兩點(diǎn)，開(kāi)始在繩的中點(diǎn)O掛一重物G，繩子OA、OB的拉力分別為F1、F2。若把重物右移到點(diǎn)懸掛（），繩和中的拉力分別為和，則力的大小關(guān)系正確的是： DA.， B. ,C. ， D. ，5.重力為G的重物D處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖所示，AC和BC 兩段繩子與豎直方向的夾角分別為和。90°?，F(xiàn)保持角不變，改變角，使角緩慢增大到90°，在角增大過(guò)程中，AC的張力T1，BC的張力T2的變化情況為：AT1逐漸增大，T2也逐漸增大BT1逐漸增大，T2逐漸減小CT1逐漸增大，T2先增大后減小DT1逐

11、漸增大，T2先減小后增大 D6.如圖所示，均勻小球放在光滑豎直墻和光滑斜木板之間，木板上端用水平細(xì)繩固定，下端可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在放長(zhǎng)細(xì)繩使板轉(zhuǎn)至水平的過(guò)程中(包括水平)：A小球?qū)Π宓膲毫χ饾u增大且恒小于球的重力B小球?qū)Π宓膲毫χ饾u減小且恒大于球的重力C小球?qū)Φ膲毫χ饾u增大D小球?qū)Φ膲毫χ饾u減小 D7.如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個(gè)截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直擋板之間放一光滑圓球B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)對(duì)擋板加一向右的力F，使擋板緩慢向右移動(dòng)，B緩慢上移而A仍保持靜止。設(shè)地面對(duì)A的摩擦力為F1，B對(duì)A的作用力為F2，地面對(duì)A的支持力為F3 。在此過(guò)程中： D AF1緩慢減小，F(xiàn)3緩慢增大 BF1緩慢增大，F(xiàn)3保持不變CF2緩慢增大，F(xiàn)3緩慢增大 DF2緩慢減小，F(xiàn)3保持不變8.如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個(gè)截面為四分之一圓弧的柱狀物體A， A的左端緊靠豎直墻，A與豎直墻之間放一光滑圓球B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，若把A向右移動(dòng)少許后，它們?nèi)蕴幱陟o止?fàn)顟B(tài)，則(BC )A球B對(duì)墻的壓力增大B物體A與球B之間的作用力減小C地面對(duì)物體A的摩擦力減小D物體A對(duì)地面的壓力減小9.如圖所示，一根自然長(zhǎng)度為l0