『壹』 如何用三力平衡的方法解決四個力平衡的動態分析
方法一:三角形圖解法.
特點:三角形圖象法則適用於物體所受的三個力中,有一力的大小、方向均不變(通常為重力,也可能是其它力),另一個力的方向不變,大小變化,第三個力則大小、方向均發生變化的問題.
方法:先正確分析物體所受的三個力,將三個力的矢量首尾相連構成閉合三角形.然後將方向不變的力的矢量延長,根據物體所受三個力中二個力變化而又維持平衡關系時,這個閉合三角形總是存在,只不過形狀發生改變而已,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瞭然了.
方法二:相似三角形法.
特點:相似三角形法適用於物體所受的三個力中,一個力大小、方向不變,其它二個力的方向均發生變化,且三個力中沒有二力保持垂直關系,但可以找到力構成的矢量三角形相似的幾何三角形的問題
原理:先正確分析物體的受力,畫出受力分析圖,將三個力的矢量首尾相連構成閉合三角形,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,建立比例關系,把力的大小變化問題轉化為幾何三角形邊長的大小變化問題進行討論.
方法三:作輔助圓法
特點:作輔助圓法適用的問題類型可分為兩種情況:①物體所受的三個力中,開始時兩個力的夾角為90°,且其中一個力大小、方向不變,另兩個力大小、方向都在改變,但動態平衡時兩個力的夾角不變.②物體所受的三個力中,開始時兩個力的夾角為90°,且其中一個力大小、方向不變,動態平衡時一個力大小不變、方向改變,另一個力大小、方向都改變,
原理:先正確分析物體的受力,畫出受力分析圖,將三個力的矢量首尾相連構成閉合三角形,第一種情況以不變的力為弦作個圓,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輔助圓,在輔助的圓中可容易畫出一個力大小不變、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.
方法四:解析法
特點:解析法適用的類型為一根繩掛著光滑滑輪,三個力中其中兩個力是繩的拉力,由於是同一根繩的拉力,兩個拉力相等,另一個力大小、方向不變的問題.
原理:先正確分析物體的受力,畫出受力分析圖,設一個角度,利用三力平衡得到拉力的解析方程式,然後作輔助線延長繩子一端交於題中的界面,找到所設角度的三角函數關系.當受力動態變化是,抓住繩長不變,研究三角函數的變化,可清晰得到力的變化關系.
『貳』 物理中解決動態平衡有哪幾種方法
動態平衡問題,就是通過控制某一物理量,使物體的狀態發生緩慢變化。
分析動態平衡問題通常有兩種方法。
1、解析法:對研究對象的任一狀態進行受力分析,建立平衡方程,求出應變參量與自變參量的一般函數式,然後根據自變參量的變化確定應變參量的變化。
2、圖解法:對研究對象進行受力分析,再根據平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態下的力的矢量圖(畫在同一個圖中),然後根據有向線段(表示力)的長度,變化判斷各個力的變化情況。
『叄』 構建矢量三角形解決動態平衡問題
摘要: 動態平衡問題是高考的熱點,也是普通高中學習的難點。本文通過對幾個典型例題的分析研究,總結出解決動態平衡問題的矢量三角形法。
關鍵詞:動態平衡 矢量三角形 圖解法 相似三角形法
一、動態平衡及矢量三角形
物體的平衡狀態是指物體處於靜止或勻速直線運動狀態,物體處於平衡狀態的條件是合外力為零。動態平衡是指繩子、桿或物體本身的緩慢變化,物體變化過程中的每個瞬間可以看成是平衡態,滿足合力為零。
物體在三個力作用下處於動態平衡時,可根據物體的受力情況構建矢量三角形。如圖1所示,物體受到重力、繩子拉力與桿的支持力,根據受力情況,將拉力與支持力平移,構建矢量三角形,即三個力收尾相接。
二.矢量三角形解決動態平衡問題的方法
1.圖解法
圖解法是指根據物體的受力情況,畫出矢量三角形,再通過已知力的方向或大小的變化情況,畫出未知力的圖示,從而判斷其變化情況。
類型一.已知一個力的大小方向,第二個力的方向,判斷第二個力的大小以及第三個力的大小方向變化情況
例1.如圖2一小球放置在木板與豎直牆面之間.設牆面對小球的壓力大小為FN1,木板對小球的壓力大小為FN2.以木板與牆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( )
A.FN1始終減小,FN2始終增大
B.FN1始終減小,FN2始終減小
C.FN1先增大後減小,FN2始終減小
D.FN1先增大後減小,FN2先減小後增大
解析: 對小球受力分析如圖3所示,重力恆定,牆壁的支持力方向恆定,平移重力與牆壁的支持力,構建矢量三角形。當木板轉到水平位置的過程中,牆壁的支持力FN1始終減小,木板的支持力FN2始終減小,故選項B正確。
類型二、已知一個力的大小方向,第二個力的大小,判斷第二個力的方向以及第三個力的大小方向變化情況
例2.如圖4所示重量為G的小球,用一細線懸掛於天花板上的O點.現用一大小恆定的外力F(F<G)慢慢將小球拉起,在小球可能的平衡位置中,細線與豎直方向最大夾角θ滿足的關系是()
分析: 對小球受力分析,如圖5所示受重力、細線拉力T和已知拉力F。根據平衡條件,三個力可以構成首尾相連的矢量三角形,其中重力不變,外力F的大小不變,即其圍成一個圓,拉力T變小。當拉力F與細線的拉力T垂直時,細繩與豎直方向的夾角最大,有 ,故B正確.
2、相似三角形法
相似三角形法是指在動態平衡中,根據物體的受力情況建立矢量三角形,找到與這個三角形相似的幾何三角形,根據相似三角形列出比例式,再根據題意判斷各個力的大小變化情況。在找相似三角形中,常常需要畫輔助線才能找到。
例3.如圖6所示光滑的半圓環沿豎直方向固定,M點為半圓環的最高點,N點為半圓環上與半圓環的圓心等高的點,直徑MH沿豎直方向,光滑的定滑輪固定在M處,另一小圓環穿過半圓環用質量不計的輕繩拴接並跨過定滑輪.開始小圓環處在半圓環的最低點H點,第一次拉小圓環使其緩慢地運動到N點,第二次以恆定的速率將小圓環拉到N點.滑輪大小可以忽略,則下列說法正確的是( )
A.第一次輕繩的拉力逐漸增大
B.第一次半圓環受到的壓力逐漸減小
C.小圓環第一次在N點與第二次在N點時,輕繩的拉力相等
D.小圓環第一次在N點與第二次在N點時,半圓環受到的壓力相等
解析:小圓環沿半圓環緩慢上移過程中,如圖7所示小圓環受重力G、拉力FT、彈力FN三個力處於平衡狀態。由圖可知 ,在小圓環緩慢上移的過程中,半徑R不變,MN的長度逐漸減小,故輕繩的拉力FT逐漸減小,小圓環所受的彈力FN大小不變,由牛頓第三定律得半圓環所受的壓力的大小不變,A、B錯誤.。
『肆』 解決共點力平衡的問題是哪六種方法
一、共點力平衡問題的數學解法
1、相似三角形法:
如果在對力利用平行四邊形定則運算的過程中,力三角形與幾何三角形相似,則可根據相
似三角形對應邊成比例等性質求解.
2、拉密定理
若在共點的三個力作用下,物體處於平衡狀態,則各力
的大小分別與另外兩個力夾角的正弦成正比.
3、正交分解法:
共點力平衡條件F合=0是矢量方程,通常用正交分解法把矢量運算轉化為標量運算,給解題帶來方便.
4、函數圖象法:
利用函數圖象分析和解答問題,關鍵是分析圖象的物理意義,進行推理判斷和計算.
二、共點力平衡問題的物理方法
1、離法與整體法
通常在分析外力對系統的作用時,用整體法:在分析系統內各物體間的相互作用時,用隔離法.二者常需交叉運用,從而優化解題思路和方法,使解題簡潔明了.
2、動態平衡問題———圖解法
利用圖解法解決此類問題的基本方法是:對研究對象在狀態變化過程中的若干狀態進行受力分析,依據某一參量的變化,在同一圖中作出物體在平衡狀態下的平衡力圖(力的平行四邊形),再由動態的力的四邊形各邊長度變化及角度變化,確定力的大小及方向的變化情況,