一道動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的兩種解法_第1頁(yè)
一道動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的兩種解法_第2頁(yè)
一道動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的兩種解法_第3頁(yè)
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精品文檔-下載后可編輯一道動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的兩種解法高中階段,動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題是力學(xué)中常見(jiàn)的一類(lèi)問(wèn)題,一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn),但是又是高考的重要考點(diǎn),今天筆者就一道動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題闡述一下解決這類(lèi)問(wèn)題的一般常用方法.

圖1

如圖1所示,直角尺POQ豎直放置,其中OP部分豎直,OQ部分水平.一小球C被兩根細(xì)線系于直角尺上AB兩點(diǎn),AC水平.現(xiàn)讓直角尺繞O點(diǎn)的水平軸在豎直平面內(nèi)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)90°,則()

(A)AC線上拉力一直增大

(B)BC線上拉力一直減小

(C)AC線上拉力先增大后減小

(D)BC線上拉力先減小后增大

解法1:(作圖法)

作圖法即在同一圖中做出物體在若干狀態(tài)下力的平衡圖(力的平行四邊形),再由動(dòng)態(tài)力的平行四邊形各邊長(zhǎng)度變化及角度變化確定力的大小及方向的變化情況,通常使用在三力平衡或等效為三力作用下的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題,主要適用于以下三種情況:

(1)三個(gè)力中有一個(gè)力為恒力(通常為重力),有一個(gè)力的方向恒定

(2)三個(gè)力中有一個(gè)力為恒力,其余兩個(gè)力的方向夾角恒定

(3)三個(gè)力中有一個(gè)力為恒力,有一個(gè)力的大小恒定

解析:

圖2

此題取小球?yàn)閷?duì)象,受三個(gè)力作用,分別是重力G,兩個(gè)繩的拉力,由于在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中繩始終拉直且繩長(zhǎng)不變,所以倆繩的夾角不變,重力是恒力,符合上述三種情況的第二種,可以用作圖法.直角尺順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò),可等效為重力逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò),如圖2所示:由圖可知TB一直在減小,

TA先增大后減小,當(dāng)重力G和TB垂直時(shí)TA最大.所以此題正確答案為(B)(C).

圖3

解法2:(解析法)

解析法即對(duì)物體受力分析后,利用平衡條件列出方程,解出所判斷量的表達(dá)式,利用有關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)討論表達(dá)式得出答案,主要方法有正玄定理、余弦定理和相似法.此題給的條件比較少,考慮用正玄定理,旋轉(zhuǎn)到任意位置,夾角如圖3:其中

β不變,γ一直減小,α一直增大先是銳角后是鈍角.

由正玄定理得

Gsinβ

=TB

sinγ

=TAsinα=定值

,由于γ一直減小,sinγ所以TB一直在減?。划?dāng)

α

α增大,sinα減小,TA減小,當(dāng)α=9

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