高中物理動態(tài)平衡問題

1、動態(tài)平衡問題動態(tài)平衡問題什么是動態(tài)平衡？什么是動態(tài)平衡？ 物體處于一系列的平衡狀態(tài)中，此過程中物體處于一系列的平衡狀態(tài)中，此過程中外力在發(fā)生變化，但合力始終為零。外力在發(fā)生變化，但合力始終為零。 變化的外力一般是被動力（微變彈力、靜變化的外力一般是被動力（微變彈力、靜摩擦力）。摩擦力）。 解決動態(tài)平衡問題的關(guān)鍵是：在變中找到解決動態(tài)平衡問題的關(guān)鍵是：在變中找到不變。不變。1.選擇對象：單體和系統(tǒng)選擇對象：單體和系統(tǒng)3.基本方法：基本方法：2.受力分析：受力分析：解析法、圖解法、三角形相似法解析法、圖解法、三角形相似法隔離對象，隔離對象，分析分析“受受”到的力，要明確到的力，要明確“施施”力物力

2、物關(guān)注物體狀態(tài)，判斷有無。關(guān)注物體狀態(tài)，判斷有無。正交分解法、合成法、按效果分解正交分解法、合成法、按效果分解一、解析法：一、解析法：對研究對象的任一狀態(tài)進(jìn)行對研究對象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析受力分析，建立平衡方程建立平衡方程，求出，求出相應(yīng)因變量與自變量之間的相應(yīng)因變量與自變量之間的函數(shù)關(guān)系式函數(shù)關(guān)系式，然后根據(jù)自變量的，然后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化變化確定因變量的變化例例1、如圖所示，人站在岸上通過定滑輪用繩牽引、如圖所示，人站在岸上通過定滑輪用繩牽引小船，若水的阻力恒定不變，則在船勻速靠岸的小船，若水的阻力恒定不變，則在船勻速靠岸的過程中，繩的拉力和船受到的浮力如何變化？過程中，繩

3、的拉力和船受到的浮力如何變化？G=F+Tsin f=Tcosf=Tcos 點(diǎn)評：多力平衡，正交分解用圖解法進(jìn)行分點(diǎn)評：多力平衡，正交分解用圖解法進(jìn)行分析。析。若物體恰沿水平地若物體恰沿水平地面向右勻速運(yùn)動，面向右勻速運(yùn)動，則在此過程中，拉則在此過程中，拉力力F的大小變化情的大小變化情況是況是? 二、動態(tài)三角形(圖解法）G題型特點(diǎn)： （1）物體受三個(gè)力。（2）三個(gè)力中一個(gè)力是恒力，一個(gè)力的方向不變，由于第三個(gè)力的方向變化，而使該力和方向不變的力的大小發(fā)生變化，但二者合力不變。解題思路： （1）明確研究對象。（2）分析物體的受力。（3）用力的合成或力的分解作平行四邊形（也可簡化為矢量三角形）。（4

4、）在合成后的三角形中找到變化的角，畫出變化后的三角形 （5）根據(jù)有向線段的長度變化判斷各個(gè)力的變化情況。注意幾點(diǎn)： （1）哪個(gè)是恒力，哪個(gè)是方向不變的力，哪個(gè)是方向變化的力。 （2）正確判斷力的變化方向及方向變化的范圍。 （3）力的方向在變化的過程中，力的大小是否存在極值問題。 例例1如圖所示，光滑的小球靜止在斜面和豎如圖所示，光滑的小球靜止在斜面和豎直放置的木板之間，已知球重為直放置的木板之間，已知球重為G，斜面的傾，斜面的傾角為角為，現(xiàn)使木板沿逆時(shí)針方向繞，現(xiàn)使木板沿逆時(shí)針方向繞O點(diǎn)緩慢移點(diǎn)緩慢移動，求小球?qū)π泵婧蛽醢宓膲毫υ鯓幼兓?？動，求小球?qū)π泵婧蛽醢宓膲毫υ鯓幼兓?？如圖所示，電燈懸掛

5、于如圖所示，電燈懸掛于O點(diǎn)，三根繩子的拉力分別為點(diǎn)，三根繩子的拉力分別為TA、TB、TC，保持，保持O點(diǎn)的位置不變，繩子的懸點(diǎn)點(diǎn)的位置不變，繩子的懸點(diǎn)B也不變，則懸也不變，則懸點(diǎn)點(diǎn)A向上移動的過程中，下列說法正確的是（向上移動的過程中，下列說法正確的是（ ）A、 TA、TB一直減少；一直減少；B、 TA一直增大，一直增大，TB一直減少；一直減少；C、 TA先增大后減少，先增大后減少， TB先減少后增大；先減少后增大；D、TA先減少后增大，先減少后增大，TB一直減少；一直減少； D 如圖所示，兩個(gè)光滑的球體，直徑均為如圖所示，兩個(gè)光滑的球體，直徑均為d，置于直徑為，置于直徑為D的的圓桶內(nèi)，且圓桶

6、內(nèi)，且dD2d，在相互接觸的三點(diǎn)，在相互接觸的三點(diǎn)A、B、C受到的作用受到的作用力分別為力分別為F1、F2、F3，如果將桶的直徑加大，但仍小于，如果將桶的直徑加大，但仍小于2d，則，則F1、F2、F3的變化情況是（的變化情況是（ ）AF1增大，增大，F(xiàn)2不變，不變，F(xiàn)3增大；增大；BF1減少，減少，F(xiàn)2不變，不變，F(xiàn)3減少；減少；CF1減少，減少，F(xiàn)2減少，減少，F(xiàn)3增大；增大；DF1增大，增大，F(xiàn)2減少，減少，F(xiàn)3減少；減少；A例例2.2.半圓柱體半圓柱體P P放在粗糙的水平地面上，其右端有一豎直放置的光放在粗糙的水平地面上，其右端有一豎直放置的光滑擋板滑擋板MNMN. .在半圓柱體在半圓柱

7、體P P和和MNMN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q Q，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示是這個(gè)裝置的截面圖現(xiàn)使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示是這個(gè)裝置的截面圖現(xiàn)使MNMN保持豎直并且緩慢地向右平移，在保持豎直并且緩慢地向右平移，在Q Q滑落到地面之前，發(fā)現(xiàn)滑落到地面之前，發(fā)現(xiàn)P P始終始終保持靜止則在此過程中，下列說法中正確的是保持靜止則在此過程中，下列說法中正確的是( ( ) ) A AMNMN對對Q Q的彈力逐漸減小的彈力逐漸減小B B地面對地面對P P的支持力逐漸增大的支持力逐漸增大C CQ Q所受的合力逐漸增大所受的合力逐漸增大D D地面對地面對P P的摩

8、擦力逐漸增大的摩擦力逐漸增大1半圓形支架BAD上懸著兩細(xì)繩OA和OB，結(jié)于圓心O，下懸重為G的物體，使OA繩固定不動，將OB繩的B端沿半圓支架從水平位置緩慢移到豎直位置C的過程中（如圖），分析OA繩和OB繩所受力的大小如何變化。2如圖，電燈懸掛于兩墻之間，更換水平繩OA使連結(jié)點(diǎn)A向上移動而保持O點(diǎn)的位置不變，則A點(diǎn)向上移動時(shí)（ ） A繩OA的拉力逐漸增大 B繩OA的拉力逐漸減小 C繩OA的拉力先增大后減小 D繩OA的拉力先減小后增大 AO3如圖，用細(xì)繩將重球懸掛在豎直光滑墻上，當(dāng)繩伸長時(shí)（ ） A繩的拉力變小，墻對球的彈力變大 B繩的拉力變小，墻對球的彈力變小 C繩的拉力變大，墻對球的彈力變小

9、 D繩的拉力變大，墻對球的彈力變大4如圖，一個(gè)均質(zhì)球重為，放在光滑斜面上，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：此過程中，球?qū)醢搴颓驅(qū)π泵娴膲毫θ绾巫兓?5如圖，小球被輕質(zhì)繩系著，斜吊著放在光滑劈上，球質(zhì)量為，斜面傾角為，在水平向右緩慢推動劈的過程中（ ） A繩上張力先增大后減小 B繩上張力先減小后增大 C劈對球的支持力減小 D劈對球的支持力增小圖解法2：受力特點(diǎn)：受三個(gè)力作用，一個(gè)力恒定不變（大小、方向不變）；一個(gè)力大小不變，一個(gè)力可變方法：合成，在兩個(gè)共點(diǎn)力的合成實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，用A、B兩個(gè)測力計(jì)拉橡皮條的結(jié)點(diǎn)D，使其位于E

10、處，90，然后保持A的讀數(shù)不變，當(dāng)角由圖示位置逐漸減小時(shí)，欲使結(jié)點(diǎn)仍在E處，可采用的方法是()A增大B的讀數(shù)，減小角B減小B的讀數(shù)，減小角C減小B的讀數(shù)，增大角D增大B的讀數(shù)，增大角 三、相似法受力特點(diǎn)：受三個(gè)力作用，一個(gè)力恒定不變（大小、方向不變）；另兩個(gè)力可變；合成后與長度三角形相似 例例1.如圖所示，如圖所示，AC時(shí)上端帶定滑輪的固定豎直桿，時(shí)上端帶定滑輪的固定豎直桿，質(zhì)量不計(jì)的輕桿質(zhì)量不計(jì)的輕桿BC一端通過鉸鏈固定在一端通過鉸鏈固定在C點(diǎn)，另點(diǎn)，另一端一端B懸掛一重為懸掛一重為G的重物，且的重物，且B端系有一根輕繩端系有一根輕繩并繞過定滑輪并繞過定滑輪A，用力，用力F拉繩，開始時(shí)拉繩，

11、開始時(shí)BCA90，現(xiàn)使，現(xiàn)使BCA緩慢變小，直到桿緩慢變小，直到桿BC接近豎接近豎直桿直桿AC。此過程中，桿。此過程中，桿BC所受的力（所受的力（）A.大小不變大小不變B.逐漸增大逐漸增大C.逐漸減小逐漸減小D.先增大后減小先增大后減小FACBTmgN例例2 2、如圖所示，輕、如圖所示，輕繩長為繩長為L L，A A端固定端固定在天花板上，在天花板上，B B端系端系一個(gè)重量為一個(gè)重量為G G的小球，的小球，小球靜止在固定的小球靜止在固定的半徑為半徑為R R的光滑球面的光滑球面上，小球的懸點(diǎn)在上，小球的懸點(diǎn)在球心正上方距離球球心正上方距離球面最小距離為面最小距離為h h，則，則輕繩對小球的拉力輕繩

12、對小球的拉力和半球體對小球的和半球體對小球的支持力分別是支持力分別是多大？多大？ 1、對小球受力分析2、將受力圖轉(zhuǎn)化成 矢量三角形RhGRNLTN NT T點(diǎn)評：合力大小方向不變，力的點(diǎn)評：合力大小方向不變，力的矢量三角形與幾何三角形相似。矢量三角形與幾何三角形相似。一輕桿一輕桿BO，其，其O端用光滑鉸鏈固定在豎直輕桿端用光滑鉸鏈固定在豎直輕桿AO上，上，B端掛一重物，且系一細(xì)繩，細(xì)繩跨過桿頂端掛一重物，且系一細(xì)繩，細(xì)繩跨過桿頂A處的光滑小滑處的光滑小滑輪，用力輪，用力F拉住，如圖所示現(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉，使桿拉住，如圖所示現(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉，使桿BO與桿與桿AO間的夾角間的夾角逐漸減小，則在此

13、過程中，拉力逐漸減小，則在此過程中，拉力F及桿及桿BO所受壓力所受壓力FN的大小變化情況是的大小變化情況是()AFN先減小，后增大先減小，后增大BFN始終不變始終不變CF先減小，后增大先減小，后增大DF始終不變始終不變B三、力的合成中的動態(tài)問題 如圖所示，A、B、C的質(zhì)量分別為mA、mB、mC，整個(gè)系統(tǒng)相對于地處于靜止?fàn)顟B(tài)，則B對C和地面對C的摩擦力的大小分別為：mAg，mBgmBg，mAgmAg，0 mBg，0ABC四、整體法解決動態(tài)問題C 如圖所示，斜面體放在墻角附近，一個(gè)光滑的小球置于豎直墻和斜面之間，若在小球上施加一個(gè)豎直向下的力F，小球處于靜止。如果稍增大豎直向下的力F，而小球和斜面

14、體都保持靜止，關(guān)于斜面體對水平地面的壓力和靜摩擦力的大小的下列說法正確： A.壓力隨力F增大而增大；B.壓力保持不變； C.靜摩擦力隨F增大而增大；D.靜摩擦力保持不變。AC 一物體重量為G,用一水平力F將它壓緊在墻上,開始時(shí),重物從靜止開始運(yùn)動,力F從零開始隨時(shí)間正比增大,那么,畫出物體受到墻的摩擦力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖.F如圖所示，用與豎直方向成37角的力F把重為G的物體緊壓在豎直墻上，物體靜止，F(xiàn)5G/2，則物體對墻壁的壓力大小為 ，物體對墻壁的摩擦力大小為 ，方向 ?，F(xiàn)將力F逐漸減小，但物體仍能靜止，則在此過程中，物體對墻壁的壓力大小變化情況是 ，物體受到墻壁的摩擦力大小的變化情況是 。3G/2，G，向下，減小，先減小后增大，向下，減小，先減小后增大解決動態(tài)平衡的步驟解決動態(tài)平衡的步驟 正確分析物體動態(tài)平衡問題，可分三步進(jìn)正確