求解動(dòng)態(tài)平衡類試題的七種方法

1、求解動(dòng)態(tài)平衡類試題的七種方法動(dòng)態(tài)平衡是與靜止相對(duì)而言的，物體緩慢運(yùn)動(dòng)（移動(dòng)）或者勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，即使有時(shí)合力不完全為零，也可近似地把物體當(dāng)作平衡來(lái)處理，可以認(rèn)為物體依然處于平衡狀態(tài)，解決動(dòng)態(tài)平衡的基本思路還是合力為零一、力的合成法A例1、一只質(zhì)量為m的螞蟻，在半徑為R的半球形碗內(nèi)爬行，在距碗底高R/2的A點(diǎn)停下來(lái)，則螞蟻在A點(diǎn)受到的摩擦力大小為（ ）A、 B、 C、 D、解：設(shè)支持力F與水平線的夾角為，則，受力如圖，F(xiàn)與f的合力與G等大反向，故，所以B正確二、力的分解法例2、如圖所示，電燈的重力G，如果保持A、O位置不變，當(dāng)B點(diǎn)逐漸向上移動(dòng)到O點(diǎn)的正上方時(shí)，AO、BO繩的拉力大小是如何變化的？

2、解析：OC繩的拉力效果有兩個(gè)，一是沿AO繩拉緊AO的效果，另一個(gè)是沿BO繩使BO繩拉緊的效果。根據(jù)OC繩拉力的效果，用平行四邊形定則，作出OC繩的拉力和兩個(gè)分力在OB繩方向變化時(shí)的幾個(gè)平行四邊形，如圖1所示。由圖可知，當(dāng)B點(diǎn)位置逐漸變化到B/、B/的過(guò)程中，表示大小的線段的長(zhǎng)度在逐漸減小。故在不斷減小；表示大小的線段的長(zhǎng)度先減小后增大，故是先減小后增大。三、正交分解法AB例3、如圖所示，滑輪固定在天花板上，細(xì)繩跨過(guò)滑輪連接物體A和B，物體B靜止于水平地面上，用 f和 FN分別表示地面對(duì)物體B的摩擦力和支持力，現(xiàn)將B向左移動(dòng)一小段距離，下列說(shuō)法正確的是：（ ）A、f 和 FN都變大； B、f 和

3、 FN都變??；ABGfFNFF1F2C、f 增大， FN減小； D、f 減小， FN 增大；解：正交分解F，水平方向，左移B，角增大，減小，F(xiàn)不變，所以f減??；豎直方向，增大，增大，F(xiàn)N減小，故選B四、正弦定理法例4、如圖所示，一個(gè)重為G的小環(huán)套在豎直放置的半徑為R的光滑大圓環(huán)上，一個(gè)勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為L(zhǎng)(L<2R)的輕彈簧，一端固定在大圓環(huán)頂點(diǎn)A，另一端與小環(huán)相連，小環(huán)在大圓環(huán)上可無(wú)摩擦滑動(dòng)，環(huán)靜止于B點(diǎn)時(shí)，則彈簧與豎直方向的夾角為多少？OR2FNG解析：選小環(huán)為研究對(duì)象，其受力情況如圖所示：重力G，豎直向下；彈簧對(duì)小環(huán)的拉力F，沿彈簧向上；大環(huán)對(duì)小環(huán)的彈力N，其作用線過(guò)圓心O。由于

4、小環(huán)處于平衡狀態(tài)；G，N，F(xiàn)三個(gè)力合力為零，如圖，設(shè)彈簧與豎直方向夾角為。由幾何關(guān)系可以看出G與N夾角為2，F(xiàn)與N夾角為180o 。根據(jù)正弦定理，有 （1） 由胡克定律，有 （2） 由（1）（2）解得 OF五、相似三角形法例5、如圖所示，固定在水平面上的光滑半球，球心O的正上方固定一個(gè)小定滑輪，細(xì)繩一端拴一小球，小球置于半球面上的A點(diǎn)，另一端繞過(guò)定滑輪.今緩慢拉繩使小球從A點(diǎn)滑到半球頂點(diǎn)，則此過(guò)程中，小球?qū)Π肭虻膲毫及細(xì)繩的拉力F大小變化情況是（C）A. 變大，F(xiàn)變大 B. 變小，F(xiàn)變大OFFNGABC. 不變，F(xiàn)變小 D. 變大，F(xiàn)變小解析：力的幾何，因此有 得，不變；由，與成正比，上移過(guò)

5、程中減小，減小，選C六、隔離法和整體法例6、如圖所示，輕繩的一端系在質(zhì)量為m的物體上，另一端系在一個(gè)圓環(huán)上，圓環(huán)套在粗糙水平橫桿上，現(xiàn)用水平力F拉繩上一點(diǎn)，使物體靜止在圖中實(shí)線位置。然后改變F的大小，使其緩慢下降至圖中虛線位置，圓環(huán)仍在原來(lái)位置不動(dòng)，則在這一過(guò)程中，水平拉力F，環(huán)對(duì)橫桿的摩擦力f和環(huán)對(duì)桿的壓力N的變化情況是：（ ）FFMN第6題圖A、F逐漸增大，f保持不變，N逐漸增大B、F逐漸增大，f逐漸增大，N保持不變C、F逐漸減小，f逐漸減小，N逐漸增大 D、F逐漸減小，f逐漸減小，N保持不變解析：由于緩慢下降，每個(gè)時(shí)刻都處于平衡狀態(tài)，把物體與環(huán)當(dāng)作整體，豎直方向受重力和支持力平衡，重力不

6、變，支持力不變，所以N不變；水平方向F與f平衡，所以兩者大小相等，隔離物體有，隨著的減小，減小，F(xiàn)減小，f也減小，D正確七、矢量三角形法GF2F1例7、重G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間。若擋板逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，在該過(guò)程中，斜面和擋板對(duì)小球的彈力的大小F1、F2各如何變化？ F1F2G解析：由于擋板是緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的，可以認(rèn)為每個(gè)時(shí)刻小球都處于平衡狀態(tài)，因此所受合力為零。應(yīng)用三角形定則，G、F1、F2三個(gè)矢量應(yīng)組成封閉三角形，其中G的大小、方向始終保持不變；F1的方向不變；F2的起點(diǎn)在G的終點(diǎn)處，而終點(diǎn)必須在F1所在的直線上，由作圖可知，擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°過(guò)程，F(xiàn)2矢量也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，因此F1逐漸變小，F(xiàn)2先變小后變大.（當(dāng)F2F1，即擋板與斜面垂直時(shí)，F(xiàn)2最?。┢鋵?shí)，七種方法的本質(zhì)是相同的，只是在具體應(yīng)用中要靈活。例如上面的例4，給出另外兩種解法。FFNG解1：小環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其受力情況如圖所示.解2：小球受力如圖所示，有豎直向下的重力G，彈簧的彈力F， 圓環(huán)的彈力N，N沿半徑方向背離圓心OOR2FNGABCD利用合成法，將重力G和彈力N合成，合力F合應(yīng)與彈簧彈力