高中物理動態(tài)平衡專題iiiiiiiii

1、高中物理動態(tài)平衡專題在有關物體平衡的問題中,有一類涉及動態(tài)平衡。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,故這是力平衡問題中的一類難題。解決這類問題的一般思路是:把“動”化為“靜”,“靜”中求“動”。根據現行高考要求,物體受到往往是三個共點力問題,利用三力平衡特點討論動態(tài)平衡問題是力學中一個重點和難點。一 物體受三個力作用例1. 如圖1所示,一個重力G 的勻質球放在光滑斜面上,斜面傾角為,在斜面上有一光滑的不計厚度的木板擋住球,使之處于靜止狀態(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如何變化? 解析:取球為研究對象,如圖1-2所示,球受重力

2、G 、斜面支持力F 1、擋板支持力F 2。因為球始終處于平衡狀態(tài),故三個力的合力始終為零,將三個力矢量構成封閉的三角形。F 1的方向不變,但方向不變,始終與斜面垂直。F 2的大小、方向均改變,隨著擋板逆時針轉動時,F 2的方向也逆時針轉動,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F 2。由此可知,F 2先減小后增大,F 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,且系一細繩,細繩跨過桿頂A 處的光滑小滑輪,用力F 拉住,如圖2-1所示?，F將細繩緩慢往左拉,使桿BO 與桿A O 間的夾角逐漸減少,則在此過程中,拉力F 及桿BO 所

3、受壓力F N 的大小變化情況是( A .F N 先減小,后增大B .F N 始終不變C .F 先減小,后增大 D.F 始終不變解析:取BO 桿的B 端為研究對象,受到繩子拉力(大小為F 、BO 桿的支持力F N 和懸掛重物的繩子的拉力(大小為G 的作用,將F N 與G 合成,其合力與F 等值反向,如圖2-2所示,A 圖2-1 A 圖2-2 圖1-1圖1-2F 1GF 2圖1-3將三個力矢量構成封閉的三角形(如圖中畫斜線部分,力的三角形與幾何三角形OBA 相似,利用相似三角形對應邊成比例可得:(如圖2-2所示,設AO 高為H ,BO 長為L ,繩長l ,lF L F HG N =,式中G 、H

4、、L 均不變,l 逐漸變小,所以可知F N 不變,F 逐漸變小。正確答案為選項B 跟蹤練習: 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,另一端繞過定滑輪,后用力拉住,使小球靜止.現緩慢地拉繩,在使小球沿球面由A 到半球的頂點B 的過程中,半球對小球的支持力N 和繩對小球的拉力T 的大小變化情況是( D 。 (AN 變大,T 變小,(BN 變小,T 變大(CN 變小,T 先變小后變大 (DN 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,通過不計質量的柔軟繩子和光滑的輕小滑輪懸掛重物G =40N ,繩長

5、L =2.5m ,OA =1.5m ,求繩中張力的大小,并討論: (1當B 點位置固定,A 端緩慢左移時,繩中張力如何變化? (2當A 點位置固定,B 端緩慢下移時,繩中張力又如何變化? 解析:取繩子c 點為研究對角,受到三根繩的拉力,如圖3-2所示分別為F 1、F 2、F 3,延長繩AO 交豎直墻于D 點,由于是同一根輕繩,可得:21F F =,BC 長度等于CD ,AD 長度等于繩長。設角OAD 為;根據三個力平衡可得:sin 21GF =;在三角形AOD 中可知,ADOD=sin 。如果A 端左移,AD 變?yōu)槿鐖D3-3中虛線A D 所示,可知A D 不變,OD 減小,sin 減小,F 1

6、變大。如果B 端下移,BC 變?yōu)槿鐖D3-4虛線B C 所示,可知AD 、OD 不變,sin 不變,F 1不變。圖2-3圖3-1圖3-2圖3-3 圖3-4二 物體受四個力及以上例 4 .如圖所示,當人向左跨了一步后人與物體保持靜止,跨后與垮前相比較,下列說法錯誤的是: 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: 如圖所示,小船用繩牽引.設水平阻力不變,在小船勻速靠岸的過程中 A 、繩子的拉力不斷增大 B 、繩子的拉力保持不變 C 、船受的浮力減小 D 、船受的浮力不變三 連接體問題例5 有一個直角支架AOB ,AO 是水平放置,表

7、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)質量均為m ,兩環(huán)間由一根質量可以忽略.不可伸長的細繩相連,并在某一位置平衡,如圖所示.現將P 環(huán)向左移一小段距離,兩環(huán)再次達到平衡,那么移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)相比較,AO 桿對P 的支持力F N 和細繩上的拉力F 的變化情況是:B A .F N 不變,F 變大B .F N 不變,F 變小C .F N 變大,F 變大D .F N 變大,F 變小 跟蹤練習: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 現用水平力F 拉著繩子上的一點O ,使小球B 從圖示實線位置緩慢上

8、升到虛線位置,但圓環(huán)A 始終保持在原位置不動,則在這一過程中,環(huán)對桿的摩擦力F f 和環(huán)對桿的壓力F N 的變化情況( B A .F f 不變,F N 不變B .F f 增大,F N 不變C .F f 增大,F N 減小D .F f 不變,F N 減小 四 與靜摩擦有關例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 用輕繩連接并跨過滑輪(不計滑輪的質量和摩擦,P 懸于空中,Q 放在斜面上,均處于靜止狀態(tài)。當用水平向左的恒力推Q 時,P 、Q 仍靜止不動,則 (abdA.Q 受到的摩擦力可能變小B.Q 受到的摩擦力可能變大C.輕繩上拉力一定變小D.輕繩上拉力一定不變 跟蹤練習如

9、圖所示,A 是一質量為M 的盒子,B 的質量為M 2,A 、B 用細繩相連,跨過光滑的定滑輪,A 置于傾角=30的斜面上,B 懸于斜面之外而處于靜止狀態(tài)?，F在向A 中緩慢加入沙子,整個系統始終保持靜止,則在加入沙子的過程中 BD A .繩子拉力逐漸減小 B .A 對斜面的壓力逐漸增大C .A 所受的摩擦力逐漸增大D .A 所受的合力不變課后練習: 1. 如圖所示,電燈懸掛于兩墻之間,更換繩OA ,使連接點A 向上移,但保持O 點位置不變,則A 點向上移時,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2.如圖所示,電燈懸于兩壁之間,保持O 點及OB

10、 繩的位置不變,而將繩端A 點向上移動,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,質量不計的定滑輪用輕繩懸掛在B 點,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,若改變B 點位置使滑輪位置發(fā)生移動,但使A 段繩子始終保持水平,則可以判斷懸點B 所受拉力F T 的大小變化情況是:B A .若B 向左移,F T 將增大 B .若B 向右移,F T 將增大C .無論B 向左、向右移,F T 都保持不變D .無論B 向左、向右移,F T 都減小B4.如圖所示,繩子的

11、兩端分別固定在天花板上的A 、B 兩點,開始在繩的中點O 掛一重物G ,繩子OA 、OB 的拉力分別為F 1、F 2。若把重物右移到O 點懸掛(B O A O 11F F ,22F F B. 11F F ,11F F ,22F F D. 22F F 5.重力為G 的重物D 處于靜止狀態(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。現保持角不變,改變角,使角緩慢增大到90,在角增大過程中,AC 的張力T 1,BC 的張力T 2的變化情況為 : A .T 1逐漸增大,T 2也逐漸增大 B .T 1逐漸增大,T 2逐漸減小 C .T 1逐漸增大,T 2先增大后減小 D .T 1

12、逐漸增大,T 2先減小后增大 D 6.如圖所示,均勻小球放在光滑豎直墻和光滑斜木板之間,木板上端用水平細繩固定,下端可以繞O 點轉動,在放長細繩使板轉至水平的過程中(包括水平: A .小球對板的壓力逐漸增大且恒小于球的重力 B .小球對板的壓力逐漸減小且恒大于球的重力 C .小球對墻的壓力逐漸增大D .小球對墻的壓力逐漸減小 D 7.如圖所示,在粗糙水平地面上放著一個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 ,整個裝置處于靜止狀態(tài)。現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。設地面對A 的摩擦力為F 1,B 對A 的作用力為F 2,地面對A 的支持力為F 3 。在此過程中: D A .F 1緩慢減小,F 3緩慢增大 B .F 1緩慢增大,F 3保持不變C .F 2緩慢增大,F 3緩慢增大D .F 2緩慢減小,F 3保持不變 8.如圖所示,在粗糙水平地面上放著一個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 ,整個裝置處于靜止狀態(tài),若把A 向右移動少許后,它們仍處于靜止狀態(tài),則(BC 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B9.如圖所示，一根自然長度為 l0 的輕彈簧