最新平衡中的“死结”与“活结”
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二、“死结”与“活结”及动态平衡问题易错分析“死结”与“活结”的比较(1)“死结”可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。
“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。
(2)“活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。
“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。
绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线。
典例1 如图所示,AO 、BO 、CO 是完全相同的绳子,并将钢梁水平吊起,若钢梁足够重时,绳子AO 先断,则( )A.θ=120°B.θ>120°C.θ<120°D.不论θ为何值,AO 总是先断答案 C 以结点O 为研究对象,受力情况如图所示,根据对称性可知,BO 绳与CO 绳拉力大小相等,由平衡条件得,F AO =2F BO cos θ2,当钢梁足够重时,AO 绳先断,说明F AO >F BO ,则有2F BO cos θ2>F BO ,解得θ<120°,故选项C 正确。
典例2 (多选)(2016课标Ⅰ,19,6分)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O 点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b 。
外力F 向右上方拉b,整个系统处于静止状态。
若F 方向不变,大小在一定范围内变化,物块b 仍始终保持静止,则( )A.绳OO'的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化答案BD 系统处于静止状态,连接a和b的绳的张力大小T1等于物块a的重力Ga,C项错误;以O'点为研究对象,受力分析如图甲所示,T1恒定,夹角θ不变,由平衡条件知,绳OO'的张力T2恒定不变,A项错误;以b为研究对象,受力分析如图乙所示,则F N +T1cos θ+F sin α-Gb=0f+T1sin θ-F cos α=0FN、f均随F的变化而变化,故B、D项正确。
“死结活结”问题及共点力的动态平衡“活结”与“死结”模型“死结”模型1. 质量为m 的物体用轻绳AB 悬挂于天花板上。
用水平向左的力F 缓慢拉动绳的中点O ,如图所示。
用T 表示绳OA 段拉力的大小,在O 点向左移动的过程中A. F 逐渐变大,T 逐渐变大B. F 逐渐变大,T 逐渐变小C. F 逐渐变小,T 逐渐变大D. F 逐渐变小,T 逐渐变小2. 如图所示,某健身爱好者手拉着轻绳,在粗糙的水平地面上缓慢地移动,保持绳索始终平行于地面。
为了锻炼自己的臂力和腿部力量,可以在O 点悬挂不同的重物C 则A.若健身者缓慢向右移动,绳OA 拉力变小B. 若健身者缓慢向左移动,绳OB 拉力变大C. 若健身者缓慢向右移动,绳OA 、OB 拉力的合力变大D. 若健身者缓慢向左移动,健身者与地面间的摩擦力变小“活结”模型【例4】 (多选)(2017·天津卷,8)如图14所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M 、N 上的a 、b 两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。
如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是( )A.绳的右端上移到b′,绳子拉力不变 B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小 D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移3.如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上:一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球。
在a和b之间的细线上悬挂一小物块。
平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。
不计所有摩擦。
小物块的质量为()A. B. C. m D. 2m4.如图所示,A、B两物体的质量分别为和,且,整个系统处于静止状态,滑轮的质量和一切摩擦均不计如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点,整个系统重新平衡后,物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角如何变化A. 物体A的高度升高,角变小B. 物体A的高度降低,角不变C. 物体A的高度升高,角不变D. 物体A的高度不变,角变小动态平衡5(角度变).如图所示,质量分别为M,m的两个物体系在一根通过轻滑轮的轻绳两端,M放在水平地面上,m被悬在空中,若将M沿水平地面向右缓慢移动少许后M仍静止,则( )A. 绳中张力变大B. 滑轮轴所受的压力变大C. M对地面的压力变大D. M所受的静摩擦力变大6.(大小变)一光滑的轻滑轮用细绳悬挂于O点,站在地面上的人用轻绳跨过滑轮拉住沙漏斗,在沙子缓慢漏出的过程中,人握住轻绳保持不动,则在这一过程中()A. 细线OO’与竖直方向夹角逐渐减小B. 细线OO’的张力逐渐增大C. 人对地面的压力将逐渐增大D. 人对地面的摩擦力将逐渐增大7.如图所示,光滑小球置于竖直墙壁和挡板间,挡板绕O点于图示位置缓慢转至水平的过程中,球对墙壁和挡板的压力如何变化( )A. 对墙壁的压力减小,对挡板的压力也减小B. 对墙壁的压力减小,对挡板的压力增大C. 对墙壁的压力减小,对挡板的压力先增大后减小D. 对墙壁的压力先增大后减小,对挡板的压力增大8.如图所示,一个球放在光滑斜面EF和挡板EQ中,挡板通过轴E固定在斜面上,斜面与水平面夹角为,当挡板由竖直位置转到水平位置的过程中,斜面对球的作用力,挡板对球的作用力的变化情况是( )A. 变小,先变小后变大B. 变大,先变小后变大C. 变大,变大D. 不变,变小9.如图所示,一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环,系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态,现将两环距离变小后书本仍处于静止状态,则A. 杆对A环的支持力变大B. B环对杆的摩擦力变小C. 杆对A环的力不变D. 与B环相连的细绳对书本的拉力变大10.如图所示,用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间,开始时OB绳水平。
二、“死结”与“活结”及动态平衡问题易错分析“死结”与“活结”的比较(1)“死结”可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。
“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。
(2)“活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。
“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。
绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线。
典例1如图所示,AO、BO、CO是完全相同的绳子,并将钢梁水平吊起,若钢梁足够重时,绳子AO先断,则( )A.θ=120°B.θ>120°C.θ<120°D.不论θ为何值,AO总是先断答案 C 以结点O为研究对象,受力情况如图所示,根据对称性可知,BO绳与CO绳拉力,当钢梁足够重时,AO绳先断,说明F AO>F BO,则有2F BO 大小相等,由平衡条件得,F AO=2F BO cos ??2>F BO,解得θ<120°,故选项C正确。
cos ??2典例2(多选)(2016课标Ⅰ,19,6分)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。
外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。
若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则( )A.绳OO'的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化答案BD 系统处于静止状态,连接a和b的绳的张力大小T1等于物块a的重力G a,C 项错误;以O'点为研究对象,受力分析如图甲所示,T1恒定,夹角θ不变,由平衡条件知,绳OO'的张力T2恒定不变,A项错误;以b为研究对象,受力分析如图乙所示,则F N+T1cos θ+F sin α-G b=0f+T1sin θ-F cos α=0F N、f均随F的变化而变化,故B、D项正确。
高一物理:平衡重难点问题(1)班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________一、知识清单1.“死结”与“活结”模型(1)活结模型:跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳为同一根细绳,其两端张力大小相等.(2)死结模型:如几个绳端有“结点”,即几段绳子系在一起,谓之“死结”,那么这几段绳子的张力不一定相等.2.“死杆”与“活杆”模型(1)“死杆”:即轻质固定杆,它的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得.(2)“活杆”:即一端有铰链相连的杆属于活动杆,轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向.3.绳杆组合问题4.活结移动问题5.定滑轮和动滑轮组合问题6. 轻环穿杆问题7. 自锁问题二、例题精讲8. (2011·海南)如图所示,墙上有两个钉子a 和b ,它们的连线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为l .一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a 点,另一端跨过光滑钉子b 悬挂一质量为m 1的重物.在绳子距a 端l /2的c 点有一固定绳圈.若绳圈上悬挂质量为m 2的钩码,平衡后绳的ac 段正好水平,则重物和钩码的质量比m 1/m 2为( ) A. 5 B .2 C.52 D. 29. 如图4为三种形式的吊车的示意图,OA 为可绕O 点转动的杆,重量不计,AB 为缆绳,当它们吊起相同重物时,杆OA 在三图中的受力F a 、F b 、F c 的关系是( ) A .F a >F c =F b B .F a =F b >F cC .F a >F b >F cD .F a =F b =F c 10.(2013•天心区校级模拟)如图,长为5m 的细绳的两端系于竖立在地面上相距为4m 的两杆的顶端A 、B .绳上挂一个光滑的轻质挂钩,其下连着一个重为12N 的物体,平衡时,绳中的拉力为( ) A .10N B .12N C .16N D .20N11.(多选)[2017·天津卷] 如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M 、N 上的a 、b 两点, 悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态.如果只人为改变一个条件, 当衣架静止时,下列说法正确的是( )A .绳的右端上移到b ′,绳子拉力不变B .将杆N 向右移一些,绳子拉力变大C .绳的两端高度差越小,绳子拉力越小D .若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移12.如图7所示,A 、B 两物体的质量分别为m A 、m B ,且m A >m B ,整个系统处于静止状态.滑轮的质量和一切摩擦均不计,如果绳一端由Q 点缓慢地向左移到P 点,整个系统重新平衡后,物体A 的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ变化情况是( ) A .物体A 的高度升高,θ角变大B .物体A 的高度降低,θ角变小C .物体A 的高度升高,θ角不变D .物体A 的高度不变,θ角变小13.如图4,AOB 为水平放置的光滑杆,∠AOB 等于60°,杆上分别套着两个质量都是m 的小环,两环由可伸缩的弹性绳连接,若在绳的中点C 施以沿∠AOB 的角平分线水平向右的拉力F ,缓慢地拉绳,待两环受力达到平衡时,绳对环的拉力T 跟F 的关系是( )A.T=F B.T >F C.T <F D.T=Fsin30°14.在机械设计中常用到下面的力学原理,如图所示,只要使连杆AB 与滑块m 所在平面间的夹角θ大于某个值,那么,无论连杆AB 对滑块施加多大的作用力,都不可能使之滑动,且连杆AB 对滑块施加的作用力越大,滑块就越稳定,工程力学上称为"自锁"现象.设滑块与所在平面间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,为使滑块能"自锁"应满足的条件是( ) A.μ≥tanθ B.μ≥cotθ C.μ≥sinθ D.μ≥cosθ三、自我检测15.(2014·海南)如图,一不可伸长的光滑轻绳,其左端固定于O 点,右端跨过位于O ′点的固定光滑轴悬挂一质量为M 的物体;OO ′段水平,长度为L ;绳子上套一可沿绳滑动的轻环.现在轻环上悬挂一钩码,平衡后,物体上升L .则钩码的质量为( ) A.22M B.32M C.2M D.3M16.如图2所示,杆BC 的B 端用铰链固定在竖直墙上,另一端C 为一滑轮.重物G 上系一绳经过滑轮固定于墙上A 点处,杆恰好平衡.若将绳的A 端沿墙缓慢向下移(BC 杆、滑轮、绳的质量及摩擦均不计),则( )A .绳的拉力增大,BC 杆受绳的压力增大B .绳的拉力不变,BC 杆受绳的压力增大 C .绳的拉力不变,BC 杆受绳的压力减小D .绳的拉力不变,BC 杆受绳的压力不变17.如图,将一根不能伸长、柔软的轻绳两端分别系于A 、B 两点上,一物体用动滑轮悬挂在绳子上,达到平衡时,两段绳子间的夹角为θ1,绳子张力为F 1;将绳子B 端移至C 点,待整个系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为θ2,绳子张力为F 2;将绳子B 端移至D 点,待整个系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为θ3,绳子张力为F 3;不计摩擦,则( )A .θ1=θ2=θ3B .θ1<θ2<θ3C .F 1>F 2>F 3D .F 1=F 2<F 318.(多选)如图所示,A 物体被绕过小滑轮P 的细线所悬挂,B 物体放在粗糙的水平桌面上;小滑轮P 被一根细线系于天花板上的O 点;O ′是三根线的结点,bO ′水平拉着B 物体,cO ′沿竖直方向拉着弹簧;弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略,整个装置处于静止状态.若悬挂小滑轮的细线OP 上的张力是20 3 N ,取g =10 m/s 2,则下列说法中正确的是( ) A .弹簧的弹力为10 N B .A 物体的质量为2 kgC .桌面对B 物体的摩擦力为10 3 ND .OP 与竖直方向的夹角为60°19.(2016·全国卷Ⅲ) 如图1-所示,两个轻环a 和b 套在位于竖直面内的一段固定圆弧上:一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m 的小球.在a 和b 之间的细线上悬挂一小物块.平衡时,a 、b 间的距离恰好等于圆弧的半径.不计所有摩擦.小物块的质量为( )A.m 2B.32m C .m D .2m20.如图12所示,粗糙斜面P 固定在水平面上,斜面倾角为θ,在斜面上有一个小滑块Q 。
平衡中的死结与活结一、“活结”与“死结”绳是物体间连接的一种方式,当多个物体用绳连接的时候,其间必然有“结”的出现,根据“结”的形式不同,可以分为“活结”和“死结”两种。
“活结”是绳子间的一种光滑连接,其特点是结的两端同一绳上的张力相等;而“死结”是绳子间的一种固定连接,结的两端绳子上的张力不一定相等。
例1.建筑工人要将建筑材料运送到高处,常在楼顶装置一个定滑轮(图-1中未画出),用绳AB通过滑轮将建筑材料提到某一高处,为了防止材料与墙壁相碰,站在地面上的工人还另外用绳CD拉住材料,使它与竖直墙面保持一定的距离L不变。
若不计两根绳的重力,在提起材料的过程中,绳AC和CD的拉力T1和T2的大小变化情况是()A.T1增大、T2增大B.T1增大、T2不变C.T1增大、T2减小D.T1减小、T2减小解析:三根绳子连接于C点不动,所以属于“死结”的问题,三根绳上的张力不相等,画出C点的受力如图-2所示,因材料在上升过程中与墙保持L的距离不变,所以上升过程中α和β均增大,由力的平行四边形定则可知,T1、T2均增大,所以正确答案为A。
例2.如图-3所示,相距4m的两根固定柱子拴上一根长5m的细绳,小滑轮及绳子的质量、摩擦均不计。
当滑轮上吊一重180N的重物时,求绳子中的张力?解析:因滑轮可以在绳上自由滑动,所以滑轮与绳接触的点为“活结”,跨过滑轮的两段绳子上的张力相等,画出其受力如图-4所示。
由几何关系知:,所以α=530,绳中的张力:F=N=150N。
二、“活杆”与“死杆”轻杆是物体间连接的另一种方式,根据轻杆与墙壁连接方式的不同,可以分为“活杆”与“死杆”。
所谓“活杆”,就是用铰链将轻杆与墙壁连接,其特点是杆上的弹力方向一定沿着杆的方向;而“死杆”就是将轻杆固定在墙壁上(不能转动),此时轻杆上的弹力方向不一定沿着杆的方向。
例3.如图-5所示,绳与杆均轻质,承受弹力的最大值一定,A端用铰链固定,滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计),B端吊一重物。
受力平衡问题中 死结 和 活结 模型ʏ孟德飞受力平衡问题中的绳模型是近年高考题中常考的模型㊂靠跨过滑轮或者绕过光滑杆㊁光滑钩等把绳子分成两段,且可以沿着绳子移动的结点称为 活结 ;而把绳子系在某位置且该结点不会沿绳子移动,这样把绳子分成两段的结点称为 死结 ㊂这类模型中的 死结 和 活结 问题考查的知识点丰富,题型变式多样,对同学们的思维能力要求高,是同学们学习的难点,同学们碰到这类问题时普遍有畏难情绪㊂但同学们如果掌握了该类问题的共性,也就是掌握其规律,再解答这类问题时就会容易得多㊂ 图1题型示例:如图1甲所示,右端固定有定滑轮的水平轻杆B C ,细绳左端固定在A 点,一质量为M 1的物体通过细绳挂在定滑轮上,其中øA C B =30ʎ;在图乙中,轻杆H G 一端用铰链(可让杆旋转)固定在竖直墙上,用固定在E 点的细绳拉住杆右端的G 点,也让E G 与水平方向成30ʎ,在G 点挂一质量为M 2的物体㊂求:(1)A C 绳与E G 段绳上的拉力之比;(2)绳在C 端对轻杆B C 的压力;(3)轻杆H G 所受到的压力㊂ 图2过程分析:(1)图甲中,物体M 1处于平衡状态,细绳A D 跨过定滑轮分成A C 段和C D 段,C 点是同一根上可移动的活结㊂由活结特点可知,绳子两端拉力相等且等于物体M 1的重力,即A C 段的拉力F T A C =F T C D =M 1g ㊂图乙中由F T EG s i n 30ʎ=M 2g ,得F T E G =2M 2g ㊂所以F T A C F T E G =M 12M 2㊂(2)要求绳在C 端对轻杆B C 的压力,需对结点C 进行受力分析㊂根据图2甲中的几何关系可知,三个力之间互成120ʎ的夹角㊂再根据平衡关系,可得F T A C =F N C =M 1g ,力的作用是相互的,压力方向与水平方向成30ʎ角指向左下方㊂(3)图乙中,对结点G 进行受力分析,根据共点力的受力平衡关系和几何关系,有F T E G s i n 30ʎ=M 2g ,F T E G c o s 30ʎ=F N G ,所以F N G =M 2g c o t 30ʎ=3M 2g ,压力方向水平向左㊂规律总结:在图2甲中,结点可以沿着绳子移动,这样的 活结 一般是由绳跨过滑轮或者绕过光滑杆㊁光滑钩等把绳子分成两段而形成的㊂因为两段绳实际上是同一根绳,在 活结 处由于弯曲而分开的两段绳上张力的大小相等㊂两分力和合力根据平行四边形定则构成菱形,菱形的对角线是两边夹角的角平分线㊂因此,两段绳子合力的方向就沿着两段绳子夹角的平分线㊂如图2乙所示,把绳子系在某位置且该结点不会沿绳子移动,这样把绳子分成两段的结点称为 死结㊂ 死结 两边的轻绳因结点不可移动而变成了两根受力相互独立的绳,要求解两段绳子上的弹力,要先根据力平行四边形定则进行力的合成与分解,再找几何关系来处理㊂因此,与 活结 不同的是,两段绳上张力不一定相等㊂综上所述,在受力平衡问题中, 死结活结 模型分析过程一般为:先明确研究对象,识别是符合 死结 还是 活结 模型;再根据 死结 活结 模型的解答规律来求解㊂在 活结 中,由结点分开的两段绳上张力的大小一定相等,且两段绳合力方向沿着其夹角的平分线㊂ 死结 分开的两段绳子要根据力平行四边形定则进行力的合成与分解,找出几何关系后分别求出两个力的大小和方向㊂作者单位:云南民族大学附属中学57基础物理 障碍分析 自主招生 2020年7 8月。
‘死结’和‘活结’“活杆”与“死杆”模型一、“活结”与“死结”绳是物体间连接的一种方式,当多个物体用绳连接的时候,其间必然有“结”的出现,根据“结”的形式不同,可以分为“活结”和“死结”两种.1. “活结”“活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点.“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的.绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线.“活结”的的特点:1.绳子的结点可随绳移动2.“活结”两侧绳子仍为一根绳,所以两侧绳子拉力一定相等2. “死结”“死结”可理解为把绳子分成两段,且不可沿绳子移动的结点。
“死结”一般是由绳子打结而形成的,“死结”两侧的绳子因打结而变成两根独立的绳子。
死结的特点:1.绳子的结点不可随绳移动2.“死结”两侧的绳子因打结而变成两根独立的绳子,因此由“死结”分开的两端绳子上的弹力不一定相等1.如图所示,将一细绳的两端固定于两竖直墙的A、B两点,通过一个光滑的挂钩将某重物挂在绳上,下面给出的四幅图中有可能使物体处于平衡状态的是( )2. (多选)如图所示,一根细线的两端分别固定在M 、N 两点,用小铁夹将一个玩具娃娃固定在细线上,使a 段细线恰好水平,b 段细线与水平方向的夹角为45°现将小铁夹的位置稍稍向 左移动一段距离,待玩具平衡后,关于a 、b 两段细线中的拉力,下列说法正确的是( )A.移动前,a 段细线中的拉力等于玩具所受的重力B.移动前,a 段细线中的拉力小于玩具所受的重力C.移动后,b 段细线中拉力的竖直分量不变D.移动后,b 段细线中拉力的竖直分量变小3.如图所示,一轻绳的两端分别固定在不等高的A 、B 两点,现用另一轻绳将一物体系于O 点,设轻绳AO 、BO 相互垂直,α>β,且两绳中的拉力分别为A F 、B F ,物体受到的重力为G ,下列表述正确的是( )A.A F 一定大于GB.A F 一定大于B FC.A F 一定小于B FD.A F 与B F 大小之和一定等于G4.如图所示,ACB 是一光滑的、足够长的、固定在竖直平面内的“∧”形框架,其中CA 、CB 边与竖直方向的夹角均为θ。
利用“死结”和“活结”的特性解决生活中的绳连体问题作者:***来源:《中学教学参考·理科版》2023年第11期[摘要]生活中经常会用到绳子,不管是晾晒衣物、提拉重物,还是大型机械、跨江桥梁等,都可以用绳子将两个或多个物体相连,对此,我们通常称其为绳连体问题。
利用物理建模,可将其归类为物理中的静态平衡问题。
通过归纳总结发现,解答绳连体问题时,运用静态平衡模型中“死结”与“活结”的特性进行分析解答,解题思路会更加明晰,正确率也有显著提高。
[关键词]绳连体问题;静态平衡;死结;活结[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058(2023)32-0054-04物体在共点力作用下的平衡是贯穿高中物理的重要知识,其中绳连体问题(轻绳与挂件模型)就是其中最常见的。
各类测验试卷和历年高考卷中常会结合生产生活实际设计试题,以体现“贴近学生的学习、生活实际”的原则。
解答这类试题的难点在于物理建模。
通过归纳,笔者发现可以运用静态平衡模型中“死结”和“活结”的特性对绳连体问题进行分析解答。
一、什么是“死结”和“活结”“死结”是指连接两个物体的绳子系成一个结,这个结不会松动或滑动,在这种情况下,结点两侧的轻绳是相互独立的。
因此,“死结”的最大特点是结点两侧轻绳上的弹力大小不一定相等。
“活结”是指连接两个物体的绳子系成的结可以松动或滑动,在这种情况下,连接的两个物体之间的相对位置可以改变。
“活结”的最大特点是结点两侧轻绳上的弹力大小始终相等。
学生对这两个概念并不陌生,但在平时练习过程中常会出错,究其原因,就是对“死结”和“活结”理解并不透彻,容易混淆误用。
【模型展示】如图1所示,在两个竖直放置的圆环的水平直径两端,各系有一根不可伸长的细绳。
图1甲中通过一个轻质的光滑滑轮悬挂物块,图1乙通过一根细绳系在绳子的中点处。
现将两个圆环沿着顺时针方向缓慢转动一个小角度,稳定后各段细绳拉力的变化情况如何?解析:图1甲所示的就是典型的“活结”问题。