共点力平衡之动态平衡问题

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共点力平衡之动态平衡问题

(一)共点力的平衡

1.平衡状态:在共点力的作用下,物体处于静止或匀速直线运动的状态.

2.共点力作用下物体的平衡条件:合力为零,即=

F0.

(二)物体的动态平衡问题

物体在几个力的共同作用下处于平衡状态,如果其中的某个力(或某几个力)的大小或方向,发生变化时,物体受到的其它力也会随之发生变化,如果在变化的过程中物体仍能保持平衡状态,我们称之为动态平衡。解决这类问题的一般思路是:把“动”化为“静”,“静”中求“动”。

分析方法:

(1)三角形图解法

如果物体在三个力作用下处于平衡状态,其中只有一个力的大小和方向发生变化,而另外两个力中,一个大小、方向均不变化;一个只有大小变化,方向不发生变化的情况。

例1.半圆形支架BAD上悬着两细绳OA和OB,结于圆心O,下悬重为G

的物体,使OA绳固定不动,将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置缓慢移到竖直位置C的过程中(如图),分析OA绳和OB绳所受力的大小如何变化。

练习1.如图所示,质量为m 的小球被轻绳系着,光滑斜面倾角为θ,向左

缓慢推动劈,在这个过程中( ) A .绳上张力先增大后减小 B .斜劈对小球支持力减小

C .绳上张力先减小后增大

D .斜劈对小球支持力增大 (2)相似三角形法

例2.一轻杆BO ,其O 端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO 上,B 端挂一重物,且系一细绳,细绳跨过杆顶A 处的光滑小滑轮,用力F 拉住,如图2-1所示。现将细绳缓慢往左拉,使杆BO 与杆AO 间的夹角θ逐渐减少,则在此过程中,拉力F 及杆BO 所受压力FN 的大小变化情况是( )

A .FN 先减小,后增大 B.FN 始终不变C .F 先减小,后增大 D.F 始终不变

练习2.光滑的半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,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。现缓慢的拉绳,在小球沿球面由A 到B 的过程中,半球对小球的支持力N 和绳对小球的拉力T 的大小变化情况是:

F

B

O

θ 图2-1

A.N 变大,T 变小

B.N 变小,T 变大

C.N 变小,T 先变大后变小

D.N 不变,T 变小

(3)平衡方程式法

例3.人站在岸上通过定滑轮用绳牵引低处的小船,若水的阻力不变,则船在匀速靠岸的过程中,下列说法中正确的是( ) A.绳的拉力不断增大 B.绳的拉力保持不变 C.船受到的浮力保持不变 D.船受到的浮力不断减小 E.小船受的合力不断增大

练习3.如图所示,某人通过定滑轮拉住一重物,当人向右跨出一步后,人与物仍保持静止,则( ) A .地面对人的摩擦力减小 B .地面对人的摩擦力增大 C .人对地面的压力增大 D .人对地面的压力减小 (三)警示易错试题

警示1::注意“死节”和“活节”问题。 1、如图33所示,长为5m 的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m 的两杆的顶端

F

A

B

C

O

A

图33

B α α

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,问:

①绳中的张力T为多少?

②A点向上移动少许,重新平衡后,绳与水平面夹角,绳中张力如何变化?

2、如图34所示,AO、BO和CO三根绳子能承受的最大拉力相等,O 为结点,OB与竖直方向夹角为θ,悬挂物质量为m。

求○1OA、OB、OC三根绳子拉力的大小。

②A点向上移动少许,重新平衡后,绳中张

力如何变化?

警示2:注意“死杆”和“活杆”问题。

3、如图37所示,质量为m的物体用细绳OC

悬挂在支架上的O点,轻杆OB可绕B点转动,求细绳OA中张力T大小和轻杆OB受力N大小。

4、如图38所示,水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有小滑轮B,一轻绳一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10kg

的重物,∠=︒

CBA30,则滑轮受到绳子作用

力为:

A. 50N

B. 503N

C. 100N

D. 1003N θ

O

B

A

C

图34

图37

A

θ

B

O

C

mg

30o

A

B C

m

图38

达标练习

A组基础巩固

1.如图,用细绳将重球悬挂在竖直光滑墙上,当绳伸长时()A.绳的拉力变小,墙对球的弹力变大

B.绳的拉力变小,墙对球的弹力变小

C.绳的拉力变大,墙对球的弹力变小

D.绳的拉力变大,墙对球的弹力变大

2.如图所示,把球夹在竖直墙AC和木板BC之间,不计摩擦,

球对墙的压力为FN1,球对板的压力为FN2.在将板BC逐

渐放至水平的过程中,下列说法中,正确的是()

A.FN1和FN2都增大B.FN1和FN2都减小

C.FN1增大,FN2减小D.FN1减小,FN2增大

3.电灯悬挂于两墙之间,如图所示,使接点A上移,但保持O点位置

不变,则A点上移过程中,绳OB的拉力( )

A.逐渐增大B.逐渐减小

C.先增大,后减小D.先减小,

后增大

4.如图所示某屋顶为半球形,一人在半球形

屋顶上向上缓慢爬行,他在向上爬的过程中