共点力动态平衡分类及解题方法总结
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秘籍02共点力的静态平衡、动态平衡、临界和极值问题、整体法和隔离法一、共点力的平衡1.平衡状态:物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态。
【注意】“静止”和“v=0”的区别和联系当v=0时:①a=0时,静止,处于平衡状态②a≠0时,不静止,处于非平衡状态,如自由落体初始时刻2.共点力平衡的条件(1)条件:在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。
(2)公式:F合=03.三个结论:①二力平衡:二力等大、反向,是一对平衡力;②三力平衡:任两个力的合力与第三个力等大、反向;③多力平衡:任一力与其他所有力的合力等大、反向。
二、静态平衡与动态平衡的处理方法1.静态平衡与动态平衡静态平衡v=0,a=0;静止与速度v=0不是一回事。
物体保持静止状态,说明v=0,a=0,两者同时成立。
若仅是v=0,a≠0,如自由下落开始时刻的物体,并非处于平衡状态。
动态平衡v≠0,a=0。
瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态,如竖直上抛最高点。
只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态。
物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡。
2.静态平衡的分析思路和解决方法方法内容合成法物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反。
分解法物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件。
正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件。
力的三角形法对受三个力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三个力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。
3.动态平衡的分析思路和解决方法方法内容解析法对研究对象的任一状态进行受力分析,建立平衡方程,求出已知力与未知力的函数式,进而判断各个力的变化情况图解法①分析物体的受力及特点;②利用平行四边形定则,作出矢量四边形;③根据矢量四边形边长大小作出定性分析;相似三角形法①分析物体的受力及特点;②利用平行四边形定则,作三力矢量三角形;③根据矢量三角形和几何三角形相似作定性分析;拉密定理法①分析物体的受力及特点;②利用平行四边形定则,作三力矢量三角形;③利用正弦或拉密定理作定性分析;三、共点力平衡中的临界极值问题1.临界或极值条件的标志有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点。
专题:共点力作用下物体的平衡及动态平衡问题分析◎ 知识梳理1.共点力的判别:同时作用在同一物体上的各个力的作用线交于一点就是共点力。
这里要注意的是“同时作用”和“同一物体”两个条件,而“力的作用线交于一点”和“同一作用点”含义不同。
当物体可视为质点时,作用在该物体上的外力均可视为共点力:力的作用线的交点既可以在物体内部,也可以在物体外部。
,2.平衡状态:对质点是指静止状态或匀速直线运动状态,对转动的物体是指静止状态或匀速转动状态。
(1)二力平衡时,两个力必等大、反向、共线;(2)三力平衡时,若是非平行力,则三力作用线必交于一点,三力的矢量图必为一闭合三角形;(3)多个力共同作用处于平衡状态时,这些力在任一方向上的合力必为零;(4)多个力作用平衡时,其中任一力必与其它力的合力是平衡力;(5)若物体有加速度,则在垂直加速度的方向上的合力为零。
3.平衡力与作用力、反作用力共同点:一对平衡力和一对作用力反作用力都是大小相等、方向相反,作用在一条直线上的两个力。
【注意】①一个力可以没有平衡力,但一个力必有其反作用力。
②作用力和反作用力同时产生、同时消失;对于一对平衡力,其中一个力存在与否并不一定影响另一个力的存在。
4.正交分解法解平衡问题正交分解法是解共点力平衡问题的基本方法,其优点是不受物体所受外力多少的限制。
解题依据是根据平衡条件,将各力分解到相互垂直的两个方向上。
正交分解方向的确定:原则上可随意选取互相垂直的两个方向;但是,为解题方便通常的做法是:①使所选取的方向上有较多的力;②选取运动方向和与其相垂直的方向为正交分解的两个方向。
在直线运动中,运动方向上可以根据牛顿运动定律列方程,与其相垂直的方向上受力平衡,可根据平衡条件列方程。
③使未知的力特别是不需要的未知力落在所选取的方向上,从而可以方便快捷地求解。
解题步骤为:选取研究对象一受力分析一建立直角坐标系一找角、分解力一列方程一求解。
◎ 例题评析【例9】如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。
高中物理共点力动态平衡问题常见题型总结一、共点力平衡的概念所谓共点力平衡,讲的就是在共点力的作用下,物体处于静止或者匀速直线运动的状态,当物体处于静止状态的时候,叫做静态平衡,而当物体处于匀速直线运动状态的时候,叫做动态平衡。
这两种状态都是平衡状态,所以物体受到的合外力都是零。
共点力平衡的题型也可以分为静态平衡和动态平衡两类。
其中静态平衡主要是通过力的合成和分解进行求解,这里不多赘述;而动态平衡问题是学生普遍错的比较多,也比较难以理解的,接下来将主要分析这类问题的题型和解法。
二、共点力动态平衡问题的解法一:解析法解析法是对研究对象进行受力分析,画出受力分析图,并根据物体的平衡条件列出方程,得到力与力之间的函数关系,一般会涉及到一个变化角度的三角函数。
解析法比较适合题目中有明显角度变化的题型,比如:【例1】如图所示,小船用绳牵引靠岸,设水的阻力不变,在小船匀速靠岸的过程中,有()A.绳子的拉力不断减小B.绳子的拉力不断增大C.船受的浮力减小D.船受的浮力不变这个题是比较常见的拉小船的问题,解题的时候可以先对小船进行受力分析,小船受到重力mg,水的浮力Fn,拉力F以及水的阻力f,在这四个力中,重力mg和水的阻力f是不变的,Fn方向不变,大小改变,F大小和方向都在变。
由于小船处于匀速直线运动中,所以受力平衡,设拉力与水平方向的夹角为θ,有:Fcosθ=f ①;Fn+Fsinθ=mg ②;再根据小船在靠岸过程中θ增大,则cosθ减小,sinθ增大,由①得F=f/cosθ,F增大;由②得Fn=mg-Fsinθ,F和sinθ都在增大,所以Fn减小。
最后答案选BC。
三、共点力动态平衡问题的解法二:图解法图解法是对研究对象进行受力分析,再根据平行四边形法则或是三角形定则画出不同情况下的矢量图,然后根据有向线段的长度与方向变化,判断各个力的大小和方向的变化。
图解法比较常用,尤其适合受到三个力作用处于平衡状态的题型。
三个共点力作用下的动态平衡问题一.要点精讲1.共点力作用于物体的同一点或作用线相交于一点的几个力。
2.平衡状态物体保持静止或匀速直线运动的状态。
3.共点力的平衡条件(1)F 合=0或者⎩⎪⎨⎪⎧F x =0,F y =0。
(2)平衡条件的推论①二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反。
②三力平衡:如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等,方向相反;并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形。
③多力平衡:如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等,方向相反。
4.静态平衡与动态平衡:(1)静态平衡模型物体保持静止或匀速直线运动的状态,物体受到的各个力不变。
(2)动态平衡模型①物体受到的力在发生动态变化,但物体保持静止或匀速直线运动的状态②物体“缓慢”运动时,可把物体看作平衡状态处理,物体所受合力为0. 动态平衡问题较难!二.解决动态平衡问题的思路与法:1.解决问题切入思路 (1)解析法对研究对象进行受力分析,先画出受力示意图,再根据物体的平衡条件列式求解,得到因变量与自变量的函数表达式(通常为三角函数关系),最后根据自变量的变化确定因变量的变化。
(2)图解法不需要列式计算,通过画图分析求解。
对于三个力作用下的平衡问题,通常①一个力大小、方向均不变,另一个力方向不变,通常画闭合三角形。
②一个力是恒力,另两个力方向的夹角保持不变的情况,可构造圆,来解决。
恒力对应的圆心角不变。
③当一个力是恒力,另一个力大小不变时,也可画圆来分析处理。
三.精选例题题型1:一恒两向变(一力不变,两力方向都变)——相似三角形把一光滑圆环固定在竖直平面内,在光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔,如图所示。
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,使小球沿圆环缓慢下移。
随笔原理:根据三力平衡,任意两个力的合力与第三个力分析:对金属球受力分析,可和拉力F的合力与重力mg使金属丝拉紧,所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解,作出mgF T等大反向.如图3.由几何关系可得解得:F=mg tanθ.由所得结果可见,当金属球的质量m一定时,风力F只θ有关.因此,偏角的大小就可以指示出风力的大的力平衡时,多采用正交分解法,其优点是求解较方便二、动态平衡动态平衡是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢地变化,物体在这一变化过程中始终处于一系列的平衡状态中,这种平衡称为动态平衡.这一类题常用的解法求出因变参量与自变参量的一般函数式,然后根据自变参量的变化确定因变参量的变分析:对物块受力分析,建立墙面对球的压,设木板对球的压力大图1图2图3图4图5 图6200┆好日子2021年1期┆201教学随笔所以,随θ逐渐增大到90°的过程中,tan θ、sin θ都增大,F N 1、F N 2都逐渐减小。
方法二:图解法原理:对研究对象进行受力分析,再根据平行四边形定则或三角形法则画出不同状态下的力的矢量图(画在同一个图中),然后根据有向线段(表示力)的长度变化判断各个力的变化情况.分析:取小球为研究对象,小球受到重力G 、竖直墙面对小球的压力F N 1和木板对小球的支持力F N 2′(大小等于F N 2)三个力作用,如图7所示.F N 1和F N 2′的合力为G ′,G ′=G ,则G ′恒定不变,当木板向下转动时,F N 1、F N 2′变化如图7所示,则F N 1、F N 2′都减小,即F N 1、F N 2都减小.原理:物体受到三个力的作用而处于平衡状态时,画出的其中任意两个力的合力与第三个力等大反向的平行四边形中,可能有力的三角形与题设图中的几何三角形相似,从而得到力的三角形与几何三角形对应边成比例,根据比值可分析力的变化或计算出未知力的大小。
分析:小球受力如图9所示,根据平衡条件知,小球所受半球的支持力F N ′(与小球对半球的压力F N 大小相等)与和细线拉力F T 的合力F 跟重力G 是一对平衡力,即F =G .图8。
求解共点力平衡问题的十一种方法(附详细答案)求解共点力平衡问题的方法共点力平衡问题是高考中的热点,涉及多方面的数学和物理知识,对于刚入学的高一新生来说是一大难点。
以下介绍几种解决共点力平衡问题的方法。
1.力的合成法当物体在三个共点力的作用下处于平衡状态时,任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反。
例如,如图所示,质量为m的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为θ(A、B点可以自由转动)。
设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2,则正确的结果是F1=mgsinθ,F2=mgcosθ。
2.力的分解法在实际问题中,一般根据力产生的实际作用效果分解。
例如,如图所示,在倾角为θ的斜面上,放一质量为m的光滑小球,球被竖直的木板挡住,则球对挡板的压力和球对斜面的压力分别是多少?3.正交分解法解多个共点力作用下物体平衡问题的方法,常用正交分解法列平衡方程求解。
为方便计算,建立坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原则。
例如,如图所示,重力为500N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N的物体,当绳与水平面成60°角时,物体静止。
不计滑轮与绳的摩擦,求地面对人的支持力和摩擦力。
4.相似三角形法根据平衡条件并结合力的合成与分解的方法,把三个平衡力转化为三角形的三条边,利用力的三角形与空间的三角形的相似规律求解。
5.其他方法例如,如图所示,固定在水平面上的光滑半球半径为R,球心的正上方C处固定一个小定滑轮,细线一端拴一小球置于半球面上A点,另一端绕过定滑轮,缓慢地拉向B点,则此过程中小球对半球的压力大小FN、细线的拉力大小FT的变化情况是FN不变、FT变小。
6.长度问题例如,如图所示,两根长度相等的轻绳下端悬挂一质量为m物体,上端分别固定在天花板M、N两点,M、N之间距离为S。
已知两绳所能承受的最大拉力均为T,则每根绳长度不得短于S/√2.五、用图解法处理动态平衡问题三角形法是一种处理物体平衡问题的方法,适用于受三力作用而平衡的物体。
「核心物理3」高中物理之共点力动态平衡核心知识讲解附例
题讲解
共点力动态平衡
1.试题模型:
①一个物体从一个位置移动到另一个位置,这个过程中某些力的大小和方向会发生变化,求变化力的大小;②物体处于静止状态,某个力发生变化,求其他力的变化情况。
2.解题思路:
①首先是受力分析;
②找到不变力(一般为重力)和变化条件(一般是角度的变化);
③然后正交分解(一般分为水平和竖直两个方向,或分解为运动方向和垂直运动方向);
④最后根据不变力和变化条件来分析某个变化力的大小,列式时依然从两个方向分别平衡的思路列方程组。
3.用到的知识:
受力分析、力的分解、力的平衡。
4.考题猜想:
题目中的物体处于静止或匀速直线运动状态,要求求某个力的大小或者通过求力之间的夹角以进一步求其他物理量。
共点力动态平衡中受力分析的三种类型和五种方法关键词:共点力动态平衡;受力分析方法;相对平面直角坐标系物体在共点力作用下的动态平衡问题,是高中物理教学中的一个重要内容,它是学生学习的难点,甚至有些年轻教师在解决此类问题时尚不能得心应手。
为此本人经多年教学积累和归纳,把此类问题总结成三种类型和五种基本方法。
供广大读者共享。
动态平衡中受力分析的问题,一般指物体在三个力的作用下处于缓慢运动状态,这三个力中有两个力是变力,一个恒力。
本文所说的三种类型是指两个变力变化的三种类型,五种方法是针对这三种类型的五种基本方法:类型一:两个变力中,一个力的方向不变,另一个力的大小、方向都在变。
例题一:如图1,小球被细线栓在天花板上,其右下方水平地面上有一上表面光滑的三角形物块,物块受水平力F作用向左缓慢移动,的变化情试分析小球与物块上表面接触后,小球所受细线拉力T与斜面支持力FN况。
*这种类型题目处理的基本方法:利用平行四边形定则画图分析。
由于小球受三个力作用处于平衡状态,故三个力的合力为零。
即细线拉力T与斜面支持力F的合力方向竖直向上,大小等于重力。
N的有向线段为邻边画平行四边形,如图以合力为对角线,代表T与FN的方向不变,在物块向左缓慢移动过程中,T与竖直方向间的夹2所示,由于FN不断增大,T不断减小,直到细线与斜面平行时,T达到最角不断增大,因此FN小,若细线与竖直方向的夹角还能增大,则T会再增大。
类型二:两个变力的方向都在变,两个变力间的夹角也在变。
例题二:一个质量为m小球通过定滑轮用细线栓着放在光滑的半圆柱上,轻拉细线使小球缓慢沿半圆柱面上移,试判断小球在上移过程中所受的拉力F和支持力FN如何变化?*这类题目处理的基本方法:三角形相似的方法。
本着与例一相同的原因,本例中F与FN的合力大小等于重力,方向竖直向上,画出平行四边形,如图3,得到力的三角形∆ACD与几何三角形∆OAB相似,对应边成比例,故:FN不变,拉力F不断减小。
共点力动态平衡问题分类及解题方法一、总论1、动态平衡问题的产生——三个平衡力中一个力已知恒定,另外两个力的大小或者方向不断变化,但物体仍然平衡,典型关键词——缓慢转动、缓慢移动……2、动态平衡问题的解法——解析法、图解法解析法——画好受力分析图后,正交分解或者斜交分解列平衡方程,将待求力写成三角函数形式,然后由角度变化分析判断力的变化规律;图解法——画好受力分析图后,将三个力按顺序首尾相接形成力的闭合三角形,然后根据不同类型的不同作图方法,作出相应的动态三角形,从动态三角形边长变化规律看出力的变化规律。
3、动态平衡问题的分类——动态三角形、相似三角形、圆与三角形(2类)、其他特殊类型二、例析1、第一类型:一个力大小方向均确定,一个力方向确定大小不确定,另一个力大小方向均不确定——动态三角形【例1】如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。
设墙面对球的压力大小为F N1,球对木板的压力大小为F N2。
以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。
不计摩擦,在此过程中A .F N1始终减小,F N2始终增大B .F N1始终减小,F N2始终减小C .F N1先增大后减小,F N2始终减小D .F N1先增大后减小,F N2先减小后增大解法一:解析法——画受力分析图,正交分解列方程,解出F N1、F N2随夹角变化的函数,然后由函数讨论;【解析】小球受力如图,由平衡条件,有 联立,解得:θsin 2N mg F =,θtan 1N mg F = 木板在顺时针放平过程中,θ角一直在增大,可知F N1、F N2都一直在减小。
选B 。
解法二:图解法——画受力分析图,构建初始力的三角形,然后“抓住不变,讨论变化”,不变的是小球重力和F N1的方向,然后按F N2方向变化规律转动F N2,即可看出结果。
【解析】小球受力如图,由平衡条件可知,将三个力按顺序首尾相接,可形成如右图所示闭合三角形,其中重力mg 保持不变,F N1的方向始终水平向右,而F N2的方向逐渐变得竖直。
则由右图可知F N1、F N2都一直在减小。
【拓展】水平地面上有一木箱,木箱与地面间的动摩擦因数为μ(0<μ<1)。
现对木箱施加一拉力F ,使木箱做匀速直线运动。
设F 的方向与水平地面的夹角为θ,如图所示,在θ从0逐渐增大到90°的过程中,木箱的速度保持不变,则A .F 先减小后增大B .F 一直增大C .F 一直减小D .F 先增大后减小解法一:解析法——画受力分析图,正交分解列方程,解出F 随夹角θ变化的函数,然后由函数讨论;【解析】木箱受力如图,由平衡条件,有 F N F mgF fθ F N2 mgF N1F N1 F mg θ其中 N f F F μ=联立,解得:θμθμsin cos +=mg F 由数学知识可知)cos(12αθμμ-+=mg F ,其中μα1tan = 当μαθ1arctan ==时,F 最小,则θ从0逐渐增大到90°的过程中,F 先减小后增大。
选A 。
解法二:图解法——可将弹力和滑动摩擦力合成为一个力,这个力的方向是确定的,然后按“动态三角形法”的思路分析。
【解析】小球受力如图,将支持力F N 和滑动摩擦力F f 合成为一个力F 合,由N f F F μ=可知,μβ=tan 。
由平衡条件可知,将三个力按顺序首尾相接,可形成如右图所示闭合三 角形,其中重力mg 保持不变,F 合的方向始终与竖直方向成β角。
则由右图可知,当θ从0逐渐增大到90°的过程中,F 先减小后增大。
2、第二类型:一个力大小方向均确定,另外两个力大小方向均不确定,但是三个力均与一个几何三角形的三边平行——相似三角形【例2】半径为R 的球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,滑轮到球面B 的距离为h ,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A 点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图所示,现缓慢地拉绳,在使小球由A 到B 的过程中,半球对小球的支持力N F 和绳对小球的拉力T F 的大小变化的情况是A 、N F 变大,T F 变小B 、N F 变小,T F 变大C 、N F 变小,T F 先变小后变大D 、N F 不变,T F 变小解法一:解析法(略)解法二:图解法——画受力分析图,构建初始力的三角形,然后观察这个力的三角形,发现这个力的三角形与某个几何三角形相似,可知两个三角形对应边长比边长,三边比值相等,再看几何三角形边长变化规律,即可得到力的大小变化规律。
【解析】小球受力如图,由平衡条件可知,将三个力按顺序首尾相接,可形成如右图所示闭合三角形。
很容易发现,这三个力与O AO '∆的三边始终平行,即力的三角形与几何三角形O AO '∆相似。
则有。
其中,mg 、R 、h 均不变,L 逐渐减小,则由上式可知,N F 不变,TF 变小。
3、第三类型:一个力大小方向均确定,一个力大小确定但方向不确定,另一个力大小方向均不确定——圆与三角形【例3】在共点力的合成实验中,如图,用A ,B 两只弹簧秤把橡皮条上的节点拉到某一位置O ,这时两绳套AO ,BO 的夹角小于90°,现在保持弹簧秤A 的示数不变而改变其拉力方向使α角变小,那么要使结点仍在位置O ,就应该调整弹簧秤B 的拉力的大小及β角,则下列调整方法中可行的是A 、增大B 的拉力,增大β角 B 、增大B 的拉力,β角不变C 、增大B 的拉力,减小β角D 、B 的拉力大小不变,增大β角解法一:解析法(略) F N F mgF f F 合 θ β F F 合mg β F N mg F f oA B βαBAβ α OF Nmg F f O O ’F T2 mg F T1α解法二:图解法——画受力分析图,构建初始力的三角形,然后“抓住不变,讨论变化”——保持长度不变F A 将F A 绕橡皮条拉力F 端点转动形成一个圆弧,F B 的一个端点不动,另一个端点在圆弧上滑动,即可看出结果。
【解析】如右图,由于两绳套AO 、BO的夹角小于90°,在力的三角形中,F A 、F B 的顶角为钝角,当顺时针转动时,F A 、F B 的顶角逐渐减小为直角然后为锐角。
由图可知,这个过程中F B 一直增大,但β角先减小,再增大。
故选ABC 。
4、第四类型:一个力大小方向均确定,另两个力大小方向均不确定,但是另两个力的方向夹角保持不变——圆与三角形(正弦定理)【例4】如图所示装置,两根细绳拴住一球,保持两细绳间的夹角θ=120°不变,若把整个装置顺时针缓慢转过90°,则在转动过程中,CA 绳的拉力F T1,CB 绳的拉力F T2的大小变化情况是A 、F T1先变小后变大B 、F T1先变大后变小C 、F T2一直变小D 、F T2最终变为零解法一:解析法1——让整个装置顺时针转过一个角度α,画受力分析图,水平竖直分解,由平衡条件列方程,解出F T1、F T2随α变化的关系式,然后根据的变化求解。
【解析】整个装置顺时针转过一个角度后,小球受力如图所示,设AC 绳与竖直方向夹角为α,则由平衡条件,有联立,解得 θαθsin )sin(1T -=mg F ,θαsin sin 2T mg F = α从90°逐渐减小为0°,则由上式可知:F T1先变大后变小,F T2一直变小。
解法二:解析法2——画受力分析图,构建初始力的三角形,在这个三角形中,小球重力不变,F T1、F T2的夹角(180°-θ)保持不变,设另外两个夹角分别为α、β,写出这个三角形的正弦定理方程,即可根据α、β的变化规律得到F T1、F T2的变化规律。
【解析】如图,由正弦定理有 整个装置顺时针缓慢转动90°过程的中θ角和mg 保持不变,α角从30°增大,β角从90°减小,易知F T1先变大后变小,F T2一直变小。
解法三:图解法——画受力分析图,构建初始力的三角形,由于这个三角形中重力不变,另两个力的夹角(180°-θ)保持不变,这类似于圆周角与对应弦长的关系,因此,作初始三角形的外接圆(任意两边的中垂线交点即外接圆圆心),然后让另两个力的交点在圆周上按F T1、F T2的方向变化规律滑动,即可看出结果。
【解析】如右图,力的三角形的外接圆正好是以初态时的F T2为直径的圆周,易知F T1先变大到最大为圆周直径,然后变小,F T2一直变小。
答案为:BCD5、其他类型【例5】如图所示.用钢筋弯成的支架,水平虚线MN 的上端是半圆形,MN 的下端笔直竖立.一不可伸长的轻绳通过动滑轮悬挂一重物G .现将轻绳的一端固定于支架上的A 点,另一端从C 点处沿支架缓慢地向最高点B 靠近(C 点与A 点等高),则绳中拉力A .先变大后不变B .先不变后变大C .先不变后变小D .保持不变 FF B F A F F BF A β α F T2 mg F T1 mg F T1 F T2 mg F T1 F T2 β αθ A CM N B G解法一:解析法——分两个阶段画受力分析图,绳端在CN 段、NB 段,在CN 段,正交分解列方程易算得左右两侧绳与水平方向夹角相同,再由几何关系易知这个夹角保持不变,则易看出结果;在NB 段,左右两侧绳与水平方向夹角也相同,但这个夹角逐渐增大,由方程易看出结果。
(解析略)解法二:图解法——画滑轮受力分析图,构建力的三角形,如前所述分析夹角变化规律,可知这是一个等腰三角形,其中竖直向下的拉力大小恒定,则易由图看出力的变化规律。
【解析】如右图,滑轮受力如图所示,将三个力按顺序首尾相接,形成一个等腰三角形。
由实际过程可知,这个力的三角形的顶角先保持不变,然后增大,则绳中张力先保持不变,后逐渐减小。
选C 。
三、练习1、如图1所示,一光滑水球静置在光滑半球面上,被竖直放置的光滑挡板挡住,现水平向右缓慢地移动挡板,则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面且球面始终静止),挡板对小球的推力F 、半球面对小球的支持力F N 的变化情况是( )A .F 增大,F N 减小B .F 增大,F N 增大C .F 减小,F N 减小D .F 减小,F N 增大【解析】小球受力如图,由平衡条件可知,将三个力按顺序首尾相接,可形成如上图所示闭合三角形,其中重力mg 保持不变,F 的方向始终水平向左,而F N 的方向逐渐变得水平。
则由上图可知F 、F N 都一直在增大。
故B 正确 2、如图2所示是一个简易起吊设施的示意图,AC 是质量不计的撑杆,A 端与竖直墙用铰链连接,一滑轮固定在A 点正上方,C 端吊一重物。