出现平衡问题怎么调整?有关平衡问题的处理方法

有关平衡问题的处理方法高中物理力学知识是基础,平衡状态是物体的常见存在形式。物体的连接有的使用绳子连接,有的用轻杆连接,学生对这两种连接方式常常混为一谈。其实它们的本质是有关滑轮的问题,下面我就这方面...
  
出现平衡问题怎么调整?

有关平衡问题的处理方法

高中物理力学知识是基础,平衡状态是物体的常见存在形式。物体的连接有的使用绳子连接,有的用轻杆连接,学生对这两种连接方式常常混为一谈。其实它们的本质是有关滑轮的问题,下面我就这方面的问题作一总结。

我们都知道,通过动滑轮的轻绳的两端弹力大小相等,在平衡问题中如果直接应用这一结论能使问题简化.


1、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

分析:本题中光滑的小挂钩相当于动滑轮,平衡时绳子两端的拉力应该大小相等,题中的四种情况只有C满足,所以正确答案是
C.

例2(高考广东卷)13.图2为节日里悬挂灯笼的一种方式,
A、B点等高,O为结点,轻绳AO、BO长度相等,拉力分别为FA、FB,灯笼受到的重力为G.下列表述正确的是

C.FA与FB是一对平衡力D.FA与FB大小之和等于G

解析:本题中O为节点,不是滑轮,与例1不同,但是由于
A、B点等高且轻绳AO、BO长度相等,所以FA与FB大小相等。三力平衡问题,用正交分解法,设∠AOB=2θ,O点受到FA、FB、F三力作用,其中F=G,建立坐标系,列平衡方程得:

绳子被拉直时弹力方向沿绳的收缩方向,如果系统中有轻杆,杆所受弹力沿杆的方向吗


3、如图所示,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,,则滑轮受到绳子作用力为

分析:由于B点处是滑轮,它只是改变绳中力的方向,并未改变力的大小,滑轮两侧绳上拉力大小均是100N,夹角为,故而滑轮受绳子作用力即是其合力,大小为100N,正确答案是
C,方向斜向左下与AB杆成300,


4、如图所示,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。

分析:本题中轻杆的情况与上体不同,它与墙是通过铰链链接,只要杆所受弹力不沿杆的方向,就要发生转动,因而物体平衡时杆的弹力必沿杆的方向,由于悬挂物体质量为m,绳OC拉力大小是mg,将重力沿杆和OA方向分解,可求.

通过例3和例4我们可以得出结论:轻杆的弹力方向不一定沿杆的方向,关键要看轻杆的固定端能不能自由转动。

例5一轻杆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()

解析:取BO杆的B端为研究对象,受到绳子拉力(大小为F)、BO杆的支持力FN和悬挂重物的绳子的拉力(大小为G)的作用,将FN与G合成,其合力与F等值反向,如图2所示,将三个力矢量构成封闭的三角形(如图中画斜线部分),力的三角形与几何三角形OBA相似,利用相似三角形对应边成比例可得:(如图2所示,设AO高为H,BO长为L,绳长l,),式中G、H、L均不变,l逐渐变小,所以可知FN不变,F逐渐变小。正确答案为选项B

物体平衡时,如果所受各个分力都在同一平面上,可以建立坐标系,用平行四边形定则或者正交分解法求解,如果不在同一个平面上怎么处理?

例6(高考江苏卷)
3、如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机,三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成角,则每根支架中承受的压力大小为

分析:对照相机进行受力分析,受重力和三个支架的支持力,它们不在同一平面上,由于重力竖直向下,我们可以将支架的支持力沿竖直方向分解,这样就转化成我们能够处理的同一竖直面的问题了,。选D

通过上面的实例分析,我提出对这一类问题的处理方法:先分类,建立模型,引导学生找出解决这类问题的一般方法。

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