高中物理力學常考的一種模型,是力的動態平衡問題,動態平衡是指物體從一個受力平衡狀態到另一個平衡狀態的過程。特點是一般題目中會出現“緩緩”“緩慢”“慢慢”等關鍵詞,這些關鍵字就說明物體處于動態平衡狀態。
這類體型總的說來有以下幾種類型。
1、物體受三力,有一力是恒力,一力方向不變。
一般來說這個恒力就是重力,如下面這個高考題就是這種類型的動態平衡問題題目。
如圖,一小球放置在木板與豎直墻面之間,設墻面對球的壓力大小為N1,球對木板的壓力大小為N2,以木板與墻連接點所形成的水平直線為軸,將木板從圖示位置開始緩慢地轉到水平位置,不計摩擦,在此過程中(? ?B? ?)
A.N1始終減小,N2始終增大
B.N1始終減小,N2始終減小
C.N1先增大后減小,N2始終減小
D.N1先增大后減小,N2先減小后增大
解析:對這種類型的題目,就是受力分析建立動態三角形,根據動態三角形邊長變化情況,得出各個力的變化情況。由下圖可知,小球對墻的壓力N1不斷減小,小球對木板的壓力N2不斷減小,故B正確
方法:畫出球的受力示意圖
1、恒力G不動
2、反向延長方向不變的力N1
3、平移第三個力N2,構造一個矢量三角形
4、板移動后再構造一個矢量三角形
2、物體受三力,一力是恒力,另外兩個力大小方向均不確定。這類動態平衡問題需要用到相似三角形
(多選)如圖所示,豎直桿CB頂端有光滑輕質滑輪,輕質桿OA自重不計,可繞O點自由轉動,OA=OB.當繩緩慢放下,使∠AOB由0°逐漸增大到180°的過程中(不包括0°和180°.下列說法正確的是( C D)
A.繩上的拉力先逐漸增大后逐漸減小
B.桿上的壓力先逐漸減小后逐漸增大
C.繩上的拉力越來越大,但不超過2G
D.桿上的壓力大小始終等于G
3、物體受三力,一個力是恒力,另兩個力是變力但兩力夾角不變。將受力分析放在圓中處理。
(2017全國卷1第21題)(多選)如圖,柔軟輕繩ON的一端O固定,其中間某點M拴一重物,用手拉住繩的另一端N,初始時,OM豎直且MN被拉直,OM與MN之間的夾角為 α( )。現將重物向右上方緩慢拉起,并保持夾角 α不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中( AD )
A、MN上的張力逐漸增大
B、MN上的張力先增大后減小
C、OM上的張力逐漸增大
D、OM上的張力先增大后減小
解析:以重物為研究對象,受重力mg,OM繩上拉力F1,MN上拉力F2,由題意知,三個力合力始終為零,矢量三角形如下圖所示,F2緩慢沿著圓周轉動到F2水平的過程中,MN上的張力F1逐漸增大,OM上的張力F2先增大后減小。
高中物理如何受力分析