高中物理解題方法圖解法

1、高中物理解題方法：圖解法2012-8-17圖解法，也叫圖形法，是一種利用幾何的方法解決物理問(wèn)題的一種方法。解答共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題， 動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題， 常用圖解法。 基本法則有平行四邊形法則，矢量三角形法則等，圖解法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)捷，方便，直觀?？梢曰睘楹?jiǎn)，化難為易，提高解題的效率。【例題 1】 (2012 全國(guó)新課標(biāo) ). 如圖，一小球放置在木板與豎直墻面之間。 設(shè)墻面對(duì)球的壓力大小為 n1，球?qū)δ景宓膲毫Υ笮?n2。以木板與墻連接點(diǎn)所形成的水平直線為軸，將木板從圖示位置開(kāi)始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。不計(jì)摩擦，在此過(guò)程中 a.n1 始終減小， n2始終增大b.n1 始終減小， n2始終減小c.n1 先增

2、大后減小，n2 始終減小d.n1 先增大后減小，n2 先減小后增大 答案 b【解析】本題考查物體的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)球受力分析可知，n1與 n2 的合力為定值，與重力反向等大。作圖。由圖形可知，當(dāng)板緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)中， n1 與 n2 的方向便發(fā)生如圖示變化，但合力不變，可得答案 b?！军c(diǎn)評(píng)】：該題為動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題，在擋板夾角連續(xù)變化中，重力始終保持不變，根據(jù)共點(diǎn)力平衡的條件，做出力的平行四邊形，可以直觀看出合力不變，但水平方向的支持力n1 連續(xù)減小，擋板的支持力也n2 始終減小?！纠}2】如圖2 所示，用一根長(zhǎng)為l 的細(xì)繩一端固定在o點(diǎn)，另一端懸掛質(zhì)量為m的小球 a，為使細(xì)繩與豎直方向夾30角且繃緊， 小球

3、 a 處于靜止， 對(duì)小球施加的最小的力是(c)a.3mgb.3 mg c.1 mgd.3 mg223【解析】：將 mg 在沿繩方向與垂直于繩方向分解，如圖所示所 以 施 加 的 力 與 f1 等 大 反 向 即 可 使 小 球 靜 止 ， 故fminmg sin 3001 mg ，故選 c.2答案： c【例題 3】(2011 蘇州模擬 ) 某壓榨機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，其中b 點(diǎn)為固定鉸鏈，若在a 鉸鏈處作用一垂直于壁的力f ，則由于力f 的作用，使滑塊c壓緊物體d，設(shè) c 與 d 光滑接觸，桿的重力不計(jì)，壓榨機(jī)的尺寸如圖所示，求物體d 所受壓力大小是f 的多少倍 ?【答案】 5 倍【解析】：

4、力f 的作用效果是對(duì)ab、ac兩桿產(chǎn)生沿兩桿方向的壓力f1、f2，如圖甲，力f1的作用效果是對(duì)c產(chǎn)生水平向左的推力和豎直向下的壓力, 將力 f1 沿水平方向和豎直方向分解，如圖乙，可得到c 對(duì) d 的壓力 fnfn (3 分 )10010由題圖可看出 tan10依圖甲有： f1f2f2cosa依圖乙有： fnf1 sin故可以得到：fn fnf1 ftanfsin252 cos所以物體 d所受的壓力是f 的 5 倍【例題 4】如圖所示，結(jié)點(diǎn)o 在三個(gè)力作用下平衡，保持不變，將 b 點(diǎn)向上移，則 bo 繩的拉力將(c)a 逐漸減小b逐漸增大c先減小后增大d先增大后減小【答案】 c【例題 5】如圖

5、所示，光滑小圓環(huán) a 吊著一個(gè)重為g1 的砝碼套在另一個(gè)豎直放置的大圓環(huán)上，今有一細(xì)繩拴在小圓環(huán)a 上，另一端跨過(guò)固定在大圓環(huán)最高點(diǎn)b 處的一個(gè)小滑輪后吊著一個(gè)重為 g2 的砝碼，如果不計(jì)小環(huán)、滑輪、繩子的重量大小繩子又不可伸長(zhǎng)，求平衡時(shí)弦 ab 所對(duì)的圓心角 .【解析】：以小圓環(huán) a 為研究對(duì)象，它受到的力有：豎直繩對(duì)它的拉力f1 g1 ，其方向豎直向下；ab 繩對(duì)它的拉力 f2 g2 ，其方向沿 ab 方向；大圓環(huán)對(duì)它的彈力fn ，其方向沿半徑指向圓外，在f1、 f2、 fn 三力的共同作用下，小圓環(huán)處于平衡狀態(tài)將小圓環(huán) a 所受的三個(gè)力利用力的合成和力的分解，組成三角形，如圖所示由幾何關(guān)

6、系得 oab 與 fnaf 2相似，得：oaobabfnf1f21 f2所以 fnf1 ， sin22f1將 f1g1 、 f2g2 代入解得2 arcsin g 22g1【例題 6】(2010 泰州模擬) 如圖所示， a、 b 兩球用勁度系數(shù)為k1 的輕彈簧相連，b 球用長(zhǎng)為 l 的細(xì)線懸于o點(diǎn)， a 球固定在 o點(diǎn)正下方，且o、 a 間的距離恰為l，此時(shí)繩子所受的拉力為f1，現(xiàn)把 a、 b 間的彈簧換成勁度系數(shù)為k2 的輕彈簧，仍使系統(tǒng)平衡，此時(shí)繩子所受的拉力為f2，則 f1 與 f2 的大小關(guān)系為(a f1 f2b f1f2)c f1 f2d因 k1、 k2 大小關(guān)系未知，故無(wú)法確定【解

7、析】：對(duì)b 球受力分析如圖所示，則由相似三角形特點(diǎn)知：f1mgf2lll所以 f1f2mg答案： c【解析】結(jié)點(diǎn)o 在三個(gè)力作用下平衡，受力如圖( 甲)所示，根據(jù)平衡條件可知，這三個(gè)力必構(gòu)成一個(gè)閉合的三角形，如圖 (乙 )所示，由題意知，oc繩的拉力f3 大小和方向都不變，oa繩的拉力f 1 方向不變，只有ob 繩的拉力f 2 大小和方向都在變化，變化情況如圖(丙)所示，則只有當(dāng)oa ob時(shí)， ob繩的拉力f2 最小，故c 項(xiàng)正確【例題 7】如圖所示，輕繩一端系在質(zhì)量為m的物體 a 上，另一端系在一個(gè)套在粗糙豎直桿mn的圓環(huán)上 現(xiàn)用水平力f 拉住繩子上一點(diǎn)o，使物體 a 從圖中實(shí)線位置緩慢下降

8、到虛線位置，但圓環(huán)仍保持在原來(lái)的位置不動(dòng)則在這一過(guò)程中，環(huán)對(duì)桿的摩擦力f1 和環(huán)對(duì)桿的壓力 f2 的變化情況是(d)a f1 保持不變， f2 逐漸增大b f1 逐漸增大， f2 保持不變c f1 逐漸減小， f2 保持不變d f1 保持不變， f2 逐漸減小【答案】 d【解析】把物體a 和圓環(huán)看成一個(gè)整體，水平方向f2 f，豎直方向f1g ag環(huán) ，可見(jiàn)f1 始終不變隔離結(jié)點(diǎn) o 分析，受力如圖所示，f g atan ，由 f2f 得 f2ga tan，即 f2隨繩與桿 mn夾角的減小而減小，故d項(xiàng)正確【例題 8】(2011 深圳模擬 ) 如圖所示 , 小圓環(huán) a 吊著一個(gè)質(zhì)量為m2的物塊并

9、套在另一個(gè)豎直放置的大圓環(huán)上 , 有一細(xì)線一端拴在小圓環(huán)a上 , 另一端跨過(guò)固定在大圓環(huán)最高點(diǎn)b的一個(gè)小滑輪后吊著一個(gè)質(zhì)量為m1的物塊 . 如果小圓環(huán)、 滑輪、繩子的大小和質(zhì)量以及相互之間的摩擦都可以忽略不計(jì), 繩子又不可伸長(zhǎng) , 若平衡時(shí)弦 ab 所對(duì)應(yīng)的圓心角為, 則兩物塊的質(zhì)量比 m1 m2應(yīng)為 ( c)【答案】選c.【解析】解法一：采取相似三角形法對(duì)小圓環(huán)a受力分析，如圖所示，ft2 與 fn 的合力與ft1平衡，由矢量三角形與幾何三角形相似，可知m2 gm1 gr2rsin2得 m m12 sinm22解法二：采用正交分解法建立如解法一中圖所示的坐標(biāo)系，可知：ft 2fnm 2 g2ft 2 sinft 1 m1 g2解得 m12 sinm22解法三：采用三力平衡的推論法ft2 與 fn 的合力與 ft1 平