高中物理動態(tài)平衡專題

1、高 中 物 理 動 態(tài) 平 衡 專 題 在有關(guān)物體平穩(wěn)的問題中,有一類涉及動態(tài)平穩(wěn)；這類問題中的一部分力 是變力,是動態(tài)力,力的大小和方向均要發(fā)生變化,故這是力平穩(wěn)問題中的一 類難題；解決這類問題的一般思路是：把“動”化為“靜” ,“靜”中求“動” ； 依據(jù)現(xiàn)行高考要求,物體受到往往是三個(gè)共點(diǎn)力問題,利用三力平穩(wěn)特點(diǎn)爭辯 動態(tài)平穩(wěn)問題是力學(xué)中一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)； 一 物體受三個(gè)力作用 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： 在此過程中, 擋板和斜面對球的壓力大小

2、如何變化？ 例 2一輕桿 BO,其 O 端用光滑鉸鏈固定在豎直輕 AO 上,B 端掛一重 桿 物, 且系一細(xì)繩,細(xì)繩跨過桿頂 A 處的光滑小滑輪,用力 F 拉住,如圖 2-1 所示； 圖 現(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉,使桿 BO 與桿 AO 間的夾角 逐步削減,就在此過程 中, 拉力 F 及桿 BO所受壓力 FN 的大小變化情形是 A FN先減小,后增大 B .F N 始終不 變 C F 先減小,后增 D. F 始終不變 大 A 跟蹤練F 1： B 習(xí) 如圖 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 A C有一光滑的小滑輪,輕繩的一端系一小球,靠放在半球上的 O A 點(diǎn),另 B O

3、一端繞過圖 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B 的過程中,半球?qū)π∏虻闹С諲 和圖 點(diǎn) 力 繩 對小球的拉力 T 的大小變化情形是 ； 第 1 頁,共 8 頁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,通過不計(jì)質(zhì)量的松軟繩子和 A O B 光滑的輕小滑輪懸掛重物 G=40N,繩長 Lm, OAm,求繩中張力的大小, C并爭辯： G （ 1）當(dāng) B 點(diǎn)位置固 A 端緩慢左移時(shí),繩中張力如何變化？圖 3 定, 1 （ 2）當(dāng)

4、 A 點(diǎn)位置固 B 端緩慢下移時(shí),繩中張力又如何變 定, 化？ 二 物體受四個(gè)力及以上 例 4 . 如以下圖,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, 以下說法錯(cuò)誤選項(xiàng) : F A地面對人的摩擦力減小 B地面對人的摩擦力增加 C人對地面壓力增大 D繩對人的拉力變小 跟蹤練習(xí) 2： 如以下圖, 小船用繩牽引 設(shè)水平阻力不變, 在小船勻速靠岸的過程中 A,繩子的拉力不斷增大 C,船受的浮力減小 三 連接體問題 B,繩子的拉力保持不變 D ,船受的浮力不變 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)

5、質(zhì)量均 m,兩環(huán)間由一根質(zhì)量 為 可以忽視不行伸長的細(xì)繩相連,并在某一位置平穩(wěn),如以下圖現(xiàn) 將 P 環(huán)向左移一小段距離, 兩環(huán)再次達(dá)到平穩(wěn), 那么移動后的平穩(wěn) 狀 態(tài)和原先的平穩(wěn)狀態(tài)相比較, AO 桿對 P 的支持力 FN 和細(xì)繩上的拉 力 F 的變化情形是： 第 2 頁,共 8 頁A FN 不變, F 變大 B FN不變, F 變小 CFN變大, F 變大 DFN 變大, F 變小 跟蹤練習(xí) 3： 如以下圖,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 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 上 慢 上升到虛線位置,但圓環(huán) A

6、始終保持在原位置不 , 就在這一過程中,環(huán)對桿的 動 摩擦力 Ff 和環(huán)對桿的壓力 FN的變化情形） AFf 不變, FN不變 （ B Ff 增大, FN 不變 CFf 增大, FN減 D Ff 不變, FN 減小 小 四 與靜摩擦有關(guān) 例 6 . 如以下圖,表面粗糙的固定斜面頂端安有 物塊 P,Q 用輕繩連接并跨過滑輪 （不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩 擦） 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 滑輪,兩 ,P 懸于空 中, Q Q 時(shí), P,Q 仍 靜 止不動,就 A Q 受到的摩擦力可能變 小 C輕繩上拉力確定變小 跟蹤練習(xí) 4BQ 受到的摩擦力可能變 大 D輕繩上拉力確定不變 M

7、如以下圖, 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,跨過光 滑的定滑輪, A 置于傾角 30的斜面上, B 懸于斜面之 2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,就在加入沙子的過程中 A繩子拉力逐步減小 B A 對斜面的壓力逐步增大 C A 所受的摩擦力逐步增大 第 3 頁,共 8 頁D A 所受的合力不變 課后練習(xí)： A O B 1. 如以下圖,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)位置不變,A 點(diǎn)向上移時(shí),OA 的就 繩 拉 力 A逐步增大 B 逐步減小 O B C先增大后減小 D先減小后增大 2.

8、如以下圖, 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,A 就： A繩 OA 所受的拉力逐步增大 B繩 OA 所受的拉力逐步減小 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. 如以下圖, 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, 繞過滑輪后,另一端固定在墻上 A 點(diǎn),如轉(zhuǎn)變 B 點(diǎn)位置使滑輪位置發(fā)生移動, 但使 A 段繩子始終保持水平, 就可以判定懸點(diǎn) B 所受拉力 FT 的大小變化情形是： A如 B 向左移, FT 將增大 B如 B 向右移, FT 將增大 C無論 B 向左,向右移, FT 都保持

9、不變 D無論 B 向左,向右移, FT 都減小 4. 如以下圖,繩子的兩端分別固定在天花板上的 A,B 兩點(diǎn), 開頭在繩的中點(diǎn) O 掛一重物 G,繩子 OA, OB 的拉力分別F1, A O B 為 F2；如把重物右移到 O 點(diǎn)懸掛（ O A O B ）,繩 O A 和 O B 中的 拉力分別為 F1 和 F2 ,就力的大小關(guān)系正確選項(xiàng)： A. F1 F1 , F2 F2 B. F1 F1 , F2 F2 C. F1 F1 , F2 F2 D. F1 F1 , F2 F2 5. 重力為 G 的重 物 D 處于靜止?fàn)顟B(tài)；如以下圖, AC 和 BC 兩段繩子與豎直方 向 第 4 頁,共 8 頁的夾

10、角分別為 和 ； 90；現(xiàn)保持 角不變,轉(zhuǎn)變 角,使 角緩慢增大到 90,在 角增大過程中, AC 的張力 T1,BC 的張 力 T2 的變化 情形為 ： A T1 逐步增大, T2 也逐步增大 B T1 逐步增大, T2 逐步減小 C T1 逐步增大, T2 先增大后減小 D T1 逐步增大, T2 先減小后增大 6. 如以下圖,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,在放長 細(xì) 繩使板轉(zhuǎn)至水平的過程中 包括水平 ： A小球?qū)Π宓膲毫χ鸩皆龃笄液阈∮谇虻闹亓?B小球?qū)Π宓膲毫χ鸩綔p小且恒大于球的重力 C小球?qū)Φ膲毫χ鸩皆龃?D小球?qū)Φ膲毫?/p>

11、逐步減小 7. 如以下圖,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)；現(xiàn)對擋板加 一向右的力 F,使擋板緩慢向右移動, B 緩慢上移而 A 仍保持 靜止；設(shè)地面對 A 的摩擦力為 F1,B 對 A 的作用力為 F2,地面 對 A 的支持力 為 F3 ；在此過程中： AF1 緩慢減小, F3 緩慢增大 BF1 緩慢增大, F3 保持不變 CF2 緩慢增大, F3 緩慢增大 DF2 緩慢減小, F3 保持不變 第 5 頁,共 8 頁8. 如以下圖,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

12、, 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), 如把 A 向右移動少許后, 它們 仍處于靜止?fàn)顟B(tài),就 A球 B 對墻的壓力增大 B物體 A 與球 B 之間的作用力減小 C地面對物體 A 的摩擦力減小 D物體 A 對地面的壓力減小 9. 如以下圖,一根自然長度為 l 0 的輕彈簧和一根長度為 a 的輕繩連接,彈簧的 上端固定在天花板的 O 點(diǎn)上, P 是位于 O 點(diǎn)正下方的光滑輕小定滑輪,已 OP l0a. 現(xiàn)將繩的另一端與靜止在動摩擦因數(shù)恒定的水平地面上的滑塊 A 相連,滑塊對地面有壓力作用再用一水平力 F 作用于 A 使之向右做直線 動 彈簧的下端始終在 P 之上 ,對于滑塊

13、 A 受地面滑動摩擦力以下說法中正 確的是 A逐步變小 B逐步變大 C先變小后變大 D大小不變 第 6 頁,共 8 頁高中物理動態(tài)平穩(wěn)專題參考答案 例 1,解析： 取球?yàn)闋庌q對象,如圖 1-2 F G F 所示, 球受重力 G,斜面支持力 F1,擋板支持力 F2圖 1-3F2F2；由于球始終處于平穩(wěn)狀態(tài), 故三個(gè)力的合力 G 圖 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 均轉(zhuǎn)變,隨著擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí), F2的方向也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,動態(tài)矢量三角形圖 1-3 中一畫出的一系列虛線表示變化的 F2；由此可知,F2先減小后增大, F1隨 增

14、大而始終減??； 例 2,解析： 取 BO 桿的 B 端為爭辯對象,受到繩子拉 大 F A lFN力 小為 F ,BO 桿的支持FN和懸掛重物的繩子的拉 大小為 G HF B 力 力 的作用,將 FN與 G 合成,其合力F 等值反向,如圖 2-2 所示, L G O 與 將三個(gè)力矢量構(gòu)成封閉的三角形 如圖中畫斜線部分 ,力的三 角形與幾何三角形 OBA 相像,利用相像三角形對應(yīng)邊成比例 可 圖 2-2 得： 如圖 2-2所示,設(shè) AO高為 H,BO長為 L,繩長 l, G FN F , HlL式中 G,H,L 均不變, l 逐步變小,所以可知 FN 不變, F 逐步變小；正確答案為 選項(xiàng) B 跟蹤練習(xí) 1 D 例 3,解析：取繩子 c 點(diǎn) 為爭辯對角,受到三根繩 A O A A O A O B B F1B 的拉力,如圖 3-2 所示分 F CF1F2CF1F2CD B 別為 F1,F2, F3,延長繩 FGDFGDFG 3C DAO 交豎直墻D 點(diǎn),由圖 3 2 圖 33 圖 3 4 于 于 第 7 頁,共 8 頁是同一根輕繩,可得： F1 F2 , BC 長度等 CD,AD 長度等于繩長；設(shè)角 OAD 于 為 ；依據(jù)三個(gè)力平穩(wěn)可 F1 G ；在三角形 AOD 中可 sin OD ； 得： 2 sin 知,