2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點(diǎn)專題突破 專題4 動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的處理技巧學(xué)案.doc
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突破4 動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的處理技巧 1.動(dòng)態(tài)平衡 “動(dòng)態(tài)平衡”是指物體所受的力一部分是變力,是動(dòng)態(tài)力,力的大小和方向均要發(fā)生變化,但變化過(guò)程中的每一個(gè)定態(tài)均可視為平衡狀態(tài),所以叫動(dòng)態(tài)平衡,這是力平衡問(wèn)題中的一類難題.解決這類問(wèn)題的一般思路是:把“動(dòng)”化為“靜”,“靜”中求“動(dòng)”. 2. 基本思路 化“動(dòng)”為“靜”,“靜”中求“動(dòng)”。 3.分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的兩種方法 方法 特點(diǎn) 步驟 圖解法 三角形圖象法則適用于物體所受的三個(gè)力中,有一力的大小、方向均不變(通常為重力,也可能是其它力),另一個(gè)力的方向不變,大小變化,第三個(gè)力則大小、方向均發(fā)生變化的問(wèn)題。 先正確分析物體所受的三個(gè)力,將三個(gè)力的矢量首尾相連構(gòu)成閉合三角形。然后將方向不變的力的矢量延長(zhǎng),根據(jù)物體所受三個(gè)力中二個(gè)力變化而又維持平衡關(guān)系時(shí),這個(gè)閉合三角形總是存在,只不過(guò)形狀發(fā)生改變而已,比較這些不同形狀的矢量三角形,各力的大小及變化就一目了然了。 相似三角形法 相似三角形法適用于物體所受的三個(gè)力中,一個(gè)力大小、方向不變,其它二個(gè)力的方向均發(fā)生變化,且三個(gè)力中沒(méi)有二力保持垂直關(guān)系,但可以找到力構(gòu)成的矢量三角形相似的幾何三角形的問(wèn)題。 先正確分析物體的受力,畫出受力分析圖,將三個(gè)力的矢量首尾相連構(gòu)成閉合三角形,再尋找與力的三角形相似的幾何三角形,利用相似三角形的性質(zhì),建立比例關(guān)系,把力的大小變化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為幾何三角形邊長(zhǎng)的大小變化問(wèn)題進(jìn)行討論。 作輔助圓法 作輔助圓法適用的問(wèn)題類型可分為兩種情況:①物體所受的三個(gè)力中,開(kāi)始時(shí)兩個(gè)力的夾角為90,且其中一個(gè)力大小、方向不變,另兩個(gè)力大小、方向都在改變,但動(dòng)態(tài)平衡時(shí)兩個(gè)力的夾角不變。②物體所受的三個(gè)力中,開(kāi)始時(shí)兩個(gè)力的夾角為90,且其中一個(gè)力大小、方向不變,動(dòng)態(tài)平衡時(shí)一個(gè)力大小不變、方向改變,另一個(gè)力大小、方向都改變。 先正確分析物體的受力,畫出受力分析圖,將三個(gè)力的矢量首尾相連構(gòu)成閉合三角形,第一種情況以不變的力為弦作個(gè)圓,在輔助的圓中可容易畫出兩力夾角不變的力的矢量三角形,從而輕易判斷各力的變化情況。第二種情況以大小不變,方向變化的力為直徑作一個(gè)輔助圓,在輔助的圓中可容易畫出一個(gè)力大小不變、方向改變的的力的矢量三角形,從而輕易判斷各力的變化情況。 解析法 解析法適用的類型為一根繩掛著光滑滑輪,三個(gè)力中其中兩個(gè)力是繩的拉力,由于是同一根繩的拉力,兩個(gè)拉力相等,另一個(gè)力大小、方向不變的問(wèn)題。 對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析,建立平衡方程,求出應(yīng)變物理量與自變物理量的一般函數(shù)關(guān)系式,然后根據(jù)自變量的變化情況及變化區(qū)間確定應(yīng)變物理量的變化情況。 【典例1】如圖所示,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,A與豎直墻之間放一光滑圓球B,已知A的圓半徑為球B的半徑的3倍,球B所受的重力為G,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。設(shè)墻壁對(duì)B的壓力為F1,A對(duì)B的壓力為F2,則若把A向右移動(dòng)少許后,它們?nèi)蕴幱陟o止?fàn)顟B(tài),則F1、F2的變化情況分別是( ) A.F1減小 B.F1增大 C.F2增大 D.F2減小 【答案】 AD 甲 乙 【典例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(xì)繩,細(xì)繩跨過(guò)桿頂A處的光滑小滑輪,用力F拉住,如圖2-1所示?,F(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉,使桿BO與桿AO間的夾角θ逐漸減少,則在此過(guò)程中,拉力F及桿BO所受壓力FN的大小變化情況是( ) A.FN先減小,后增大 B.FN始終不變 C.F先減小,后增大 D.F始終不變 【答案】 B 【解析】 取BO桿的B端為研究對(duì)象,受到繩子拉力(大小為F)、BO桿的支持力FN和懸掛重物的繩子的拉力(大小為G)的作用,將FN與G合成,其合力與F等值反向,如圖所示, 【典例3】如圖所示,物體G用兩根繩子懸掛,開(kāi)始時(shí)繩OA水平,現(xiàn)將兩繩同時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90,且保持兩繩之間的夾角α不變,物體保持靜止?fàn)顟B(tài),在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,設(shè)繩OA的拉力為F1,繩OB的拉力為F2,則( )。 (A)F1先減小后增大 (B)F1先增大后減小 (C)F2逐漸減小 (D)F2最終變?yōu)榱? 【答案】 BCD 【解析】 取繩子結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)角,受到三根繩的拉力,如圖甲所示 甲 乙 【典例4】如圖所示,在水平天花板與豎直墻壁間,通過(guò)不計(jì)質(zhì)量的柔軟繩子和光滑的輕小滑輪懸掛重物G=40N,繩長(zhǎng)L=2.5m,OA=1.5m,求繩中張力的大小,并討論: (1)當(dāng)B點(diǎn)位置固定,A端緩慢左移時(shí),繩中張力如何變化? (2)當(dāng)A點(diǎn)位置固定,B端緩慢下移時(shí),繩中張力又如何變化? 【答案】 【解析】取繩子c點(diǎn)為研究對(duì)角,受到三根繩的拉力,如圖甲所示 甲 乙 丙 分別為F1、F2、F3,延長(zhǎng)繩AO交豎直墻于D點(diǎn),由于是同一根輕繩,可得:,BC長(zhǎng)度等于 【跟蹤短訓(xùn)】 1.如圖所示,一光滑小球靜止放置在光滑半球面的底端,用豎直放置的光滑擋板水平向右緩慢地推動(dòng)小球,則在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(該過(guò)程小球未脫離球面),木板對(duì)小球的推力F1、半球面對(duì)小球的支持力F2的變化情況正確的是( ). A.F1增大,F(xiàn)2減小 B.F1增大,F(xiàn)2增大 C.F1減小,F(xiàn)2減小 D.F1減小,F(xiàn)2增大 【答案】 B 【解析】 作出球在某位置時(shí)的受力分析圖,如圖所示, 在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,F(xiàn)1的方向不變,F(xiàn)2與豎直方向的夾角逐漸變大,畫力的動(dòng)態(tài)平行四邊形,由圖可知F1、F2均增大,選項(xiàng)B正確. 2.如圖所示,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FN1,球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镕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.FN1始終減小,F(xiàn)N2始終增大 B.FN1始終減小,F(xiàn)N2始終減小 C.FN1先增大后減小,F(xiàn)N2始終減小 D.FN1先增大后減小,F(xiàn)N2先減小后增大 【答案】 B 【解析】 方法一 解析法:如圖甲所示,因?yàn)镕N1=,F(xiàn)N2=FN2′=,隨θ逐漸增大到90,tan θ、sin θ都增大,F(xiàn)N1、FN2都逐漸減小,所以選項(xiàng)B正確。 甲 乙 3. 如圖所示,小球用細(xì)繩系住,繩的另一端固定于O點(diǎn).現(xiàn)用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體,小球在斜面上無(wú)摩擦地滑動(dòng),細(xì)繩始終處于直線狀態(tài),當(dāng)小球升到接近斜面頂端時(shí)細(xì)繩接近水平,此過(guò)程中斜面對(duì)小球的支持力FN以及繩對(duì)小球的拉力FT的變化情況是( ). A.FN保持不變,F(xiàn)T不斷增大 B.FN不斷增大,F(xiàn)T不斷減小 C.FN保持不變,F(xiàn)T先增大后減小 D.FN不斷增大,F(xiàn)T先減小后增大 【答案】 D 【解析】 選小球?yàn)檠芯繉?duì)象,其受力情況如圖所示, 用平行四邊形定則作出相應(yīng)的“力三角形OAB”,其中OA的大小、方向均不變,AB的方向不變,推動(dòng)斜面時(shí),F(xiàn)T逐漸趨于水平,B點(diǎn)向下轉(zhuǎn)動(dòng),可知FT先減小后增大,F(xiàn)N不斷增大,選項(xiàng)D正確. 4. 如圖所示裝置,兩根細(xì)繩拴住一球,保持兩細(xì)繩間的夾角不變,若把整個(gè)裝置順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)90,則在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,CA繩的拉力FA大小變化情況是 ,CB繩的拉力FB的大小變化情況是 。 【答案】 先增大后減小 一直減小 【解析】取球?yàn)檠芯繉?duì)象,由于球處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程,球的受力情況如圖../ - blogid=4958fdd20100l0ne&url=s12.sinaimg.cn/orignal/4958fdd2g8f05c443160b所示:重力mg,CA繩的拉力FA,CB繩的拉力FB,../ - blogid=4958fdd20100l0ne&url=s12.sinaimg.cn/orignal/4958fdd2g8f05c443160b這三個(gè)力的合力為零,根據(jù)平衡條件可以作出mg、FA、FB組成矢量三角形如圖所示。 5. 如圖所示,在拉力F作用下,小球A沿光滑的斜面緩慢地向上移動(dòng),在此過(guò)程中,小球受到的拉力F和支持力FN的大小變化是( ). A.F增大,F(xiàn)N減小 B.F和FN均減小 C.F和FN均增大 D.F減小,F(xiàn)N不變 【答案】 A 【解析】 設(shè)斜面傾角為α,拉力與斜面的夾角為β,對(duì)小球,由平衡條件得mgsin α=Fcos β,F(xiàn)sin β+FN=mgcos α;小球A沿光滑的斜面緩慢地向上移動(dòng),夾角β增大,則F增大,F(xiàn)N減小,故A正確.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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