《高考物理二轮复习专题力与物体的平衡2共点力作用下物体的动态平衡学案》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理二轮复习专题力与物体的平衡2共点力作用下物体的动态平衡学案(5页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、2共点力作用下物体的动态平衡1动态平衡:是指平衡问题中的一部分是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化,所以叫动态平衡,这是力平衡问题中的一类难题2基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”3基本方法:图解法和解析法考点1“解析法”分析动态平衡问题例1如图所示,绳子质量、滑轮摩擦不计,物体M静止在倾角为的斜面上,若倾角增大,物体M仍然静止(连接M一端的绳子始终与斜面平行)下列判断正确的是()A绳子的拉力可能增大B斜面对地面的正压力增大C物体M受到的静摩擦力可能增大D物体M受到斜面的作用力可能增大解析对物体m受力分析,受重力和拉力,由二力平衡得到:Tmg,绳子拉力一定不变,故A错误;对M、
2、m和斜面的整体可知,地面对整体的支持力等于M、m和斜面体的重力之和,故斜面对地面的正压力不变,选项B错误;对物体M受力分析,受重力、支持力、拉力和静摩擦力;如果静摩擦力沿斜面向上,如图:根据平衡条件得到fTMgsin 0;NMgcos 0解得:fMgsin TMgsin mg;NMgcos 当变大时,f变大,N变小;如果静摩擦力沿斜面向下,同理可得到:fTMgsin mgMgsin ;NMgcos ;当变大时,f变小,N变小;综上所述可知,选项C正确;斜面对M的作用力应是N与f的合力,也是Mg与T的合力;增大时,Mg与T的大小不变,夹角增大,合力应变小D错误;故选C.答案C考点2“图解法”分析
3、动态平衡问题例2如图所示,质量为m的小球用细线拴住放在光滑斜面上,斜面足够长,倾角为的斜面体置于光滑水平面上,有水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动,小球沿斜面缓慢升高(细绳尚未到达平行于斜面的位置)在此过程中()A绳对小球的拉力减小B斜面体对小球的支持力减少C水平推力F减小D地面对斜面体的支持力不变解析对小球受力分析如图所示,重力的大小方向不变,平移另两个力构成一首尾相连的闭合的三角形,滑块左移会引起FT的方向及大小的变化而FN的方向不变,且合力为0,则三力依然为闭合三角形,如图所示:则FT与FN相垂直时FT最小,此时细线和斜面平行,则闭合三角形发生如图所示变化,则细绳尚未到达平行于斜面的
4、位置时,FT逐渐变小,FN逐渐变大故选项A正确,B错误;对斜面体分析,受推力、支持力、重力和压力,根据平衡条件,有:FFNsin ,NMgFNcos ,由于FN增加,故支持力N和推力F均增加,故C、D错误;故选A.答案A考点3“相似三角形法”分析动态平衡问题例3如图所示,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔质量为m的小球套在圆环上一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住现拉动细线,使小球沿圆环缓慢上移,在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力FN的大小变化情况是()AF不变,FN增大BF不变,FN减小CF减小,FN不变 DF增大,FN减小解析小球沿圆环缓慢上移可看作处于平
5、衡状态,对小球进行受力分析,作出受力示意图如图所示,由图可知OABGFA即:,当A点上移时,半径不变,AB长度减小,故F减小,FN不变,故C正确答案C方法总结1图解法:如果物体受到三个力的作用,其中一个力的大小、方向均不变,并且还有另一个力的方向不变,此时可用图解法,画出不同状态下力的矢量图,判断各个力的变化情况2解析法:如果物体受到多个力的作用,可进行正交分解,利用解析法,建立平衡方程,根据自变量的变化确定因变量的变化3相似三角形法:此法是图解法的特例,一般研究对象受绳(杆)、或其它物体的约束,且物体受到三个力的作用,其中的一个力大小、方向均不变,另外两个力的方向都发生变化经典习题练习1如图
6、所示,斜面体置于粗糙水平面上,斜面光滑小球被轻质细线系住放在斜面上细线另一端跨过定滑轮,用力拉细线使小球沿斜面缓慢移动一段距离,斜面体始终静止移动过程中()A细线对小球的拉力变大B斜面对小球的支持力变大C斜面对地面的压力变大D地面对斜面的摩擦力变大解析:选A.AB、设小球和斜面的质量分别为m和M,绳子与斜面的夹角为.取球研究:小球受到重力mg、斜面的支持力N和绳子的拉力T,则由平衡条件得斜面方向:mgsin Tcos 垂直斜面方向:NTsin mgcos 使小球沿斜面缓慢上移时,增大,其他量不变,由式知,T变大由知,N变小,故A正确,B错误CD、对斜面分析受力:重力Mg、地面的支持力N和摩擦力
7、f,小球压力N,由平衡条件得fNsin ,N变小,则f变小,NMgNcos ,N变小,则N变小,由牛顿第三定律得知,斜面对地面的压力也变小,故C、D错误2 (多选)如图所示,质量分布均匀的光滑小球O,放在倾角均为的斜面体上,斜面体置于同一水平面上,且处于平衡,则下列说法中正确的是()A甲图中斜面体对球O弹力最大B丙图中斜面体对球O弹力最小C乙图中挡板MN对球O弹力最小D丙图中挡板MN对球O弹力最小解析:选AD.将甲、乙、丙、丁四种情况小球的受力图作在同一幅图上,如图,根据平衡条件得知,丁图中斜面体对小球的弹力为零,挡板对小球的弹力等于其重力G.斜面体对小球的弹力和挡板对小球的弹力的合力与重力大
8、小相等、方向相反,即得到三种情况下此合力相等,根据平行四边形定则得知,丙图中挡板MN对球O弹力FN挡最小,甲图中斜面体对球O弹力FN斜最大故B、C错误,A、D正确3 (多选)如图所示,质量均为m的小球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连,B球用长为L的细绳悬于O点,A球固定在O点正下方,当小球B平衡时,绳子所受的拉力为T1,弹簧的弹力为F1;现把A、B间的弹簧换成原长相同但劲度系数为k2(k2k1)的另一轻弹簧,在其他条件不变的情况下仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为T2,弹簧的弹力为F2,则下列关于T1与T2、F1与F2大小之间的关系正确的是()AT1T2BT1T2CF1F2 DF1F2解析:选BC.以小球B为研究对象,分析受力情况,如图所示由平衡条件可知,弹簧的弹力F和绳子的拉力T的合力F合与重力mg大小相等,方向相反,即F合mg,由三角形相似得:.当弹簧劲度系数变大时,弹簧的压缩量减小,故AB长度增加,而OB、OA的长度不变,故T1T2,F2F1;故A、D错误,B、C正确5