高中物理《力的平衡问题》常用解题方法
高考力学平衡问题的解题方法
高考力学平衡问题的解题方法
高考中力学平衡问题一向是许多学生头疼的难题,因为它需要考生掌握一定的物理知
识和解题技巧。而在高考中,力学平衡问题是必考的内容之一,掌握解题方法至关重要。
下面将从题目分析和解题步骤两个方面来谈谈高考力学平衡问题的解题方法。
一、题目分析
在解答力学平衡问题时,首先要对题目进行仔细的分析,明确题目给出的物体、受力
和受力点的位置,以及要求求解的未知量。以下是解题时需要考虑的几个方面:
1. 物体的描述:要仔细阅读和理解题目中对物体的描述,包括形状、大小、重量等。同时要画出物体的示意图,以便更好地理解和分析题目。
2. 受力的方向和大小:要明确物体所受的各个力的方向和大小,包括重力、支持力、摩擦力等。有时需要根据题目描述和物体的特性自行推导出受力情况。
3. 受力点的位置:要确定物体所受的各个力的作用点的位置,有时还需要考虑这些
受力点对于整个物体的作用点。
4. 求解未知量:要清楚题目要求求解的未知量是什么,如平衡条件、支持力、摩擦
力等。
通过对题目进行充分的分析,可以更清晰地认识到问题的关键点,有利于更有效地解题。
二、解题步骤
在对题目进行了充分的分析之后,可以根据问题的特点采取相应的解题方法。下面将
介绍几种常见的高考力学平衡问题的解题步骤和技巧。
1. 利用平衡条件进行分析
在力学平衡问题中,物体处于静止状态,即受力平衡。这时可以利用平衡条件对物体
的受力情况进行分析。平衡条件一般包括力的合成条件和力的平衡条件。
力的合成条件指的是,在物体上作用的各个力可以合成为一个合力,这个合力的大小
高中物理力学平衡题解题方法
高中物理力学平衡题解题方法
力学是物理学的一个重要分支,它研究物体在受力作用下的运动和静止情况。
在高中物理学习中,力学是一个基础而又重要的模块。平衡题是力学中的一种常见类型,解题方法的熟练程度对学生理解和掌握力学的知识具有重要影响。
一、定义和原理
首先,我们需要了解平衡的概念。平衡是指物体处于力的作用下保持不动或匀
速直线运动的状态。根据牛顿第一定律,物体在平衡状态下受力和为零。这意味着,物体所受的合力为零,无论是作用在物体上的重力、摩擦力还是其他外力。
在解答平衡题时,我们需要应用力的平衡原理。该原理可以总结为“合力为零”,也就是说,在平衡状态下,物体所受的合力等于零。这是因为物体受到的外力与物体对外施加的反作用力相等且反向,使得合力为零。
二、解题步骤
在解决平衡题时,我们可以按照以下步骤进行操作:
1. 确定平衡点:物体在平衡状态下处于一个稳定的位置,这个位置被称为平衡点。我们需要找到物体的平衡点,并确定合力方向。
2. 绘制力的示意图:根据题目给出的条件,绘制物体所受外力的示意图。可以
使用箭头来表示力的大小和方向,以便我们更好地理解题目。
3. 分解力:大多数平衡题可以通过将力分解成垂直和水平两个分力来进行求解。这样可以减少问题的复杂性,使得求解更加简单和直观。
4. 建立方程:根据力的平衡原理,我们可以根据物体所受的力的大小和方向建
立方程。方程的基本形式可以表示为∑F=0,其中∑F表示物体所受的合力。
5. 求解未知量:根据建立的方程,我们可以解出未知量,从而得到我们想要的
答案。
三、实例说明
为了更好地理解解题方法,我们来看一个具体的例子。
解答共点力平衡问题的常用方法
解答共点力平衡问题的常用方法
物体的平衡问题,涉及力的概念、受力分析、力的合成与分解、列方程运算等多方面数学、物理知识和能力的应用,是高考中的热点。
一、共点力平衡问题的数学解法
1、相似三角形法:
如果在对力利用平行四边形定则运算的过程中,力三角形与几何三角形相似,则可根据相
似三角形对应边成比例等性质求解。
2、拉密定理
若在共点的三个力作用下,物体处于平衡状态,则各力
的大小分别与另外两个力夹角的正弦成正比。
3、正交分解法:
共点力平衡条件F合=0是矢量方程,通常用正交分解法把矢量运算转化为标量运算,给解题带来方便。
4、函数图象法:
利用函数图象分析和解答问题,关键是分析图象的物理意义,进行推理判断和计算。
二、共点力平衡问题的物理方法
1、离法与整体法
通常在分析外力对系统的作用时,用整体法:在分析系统内各物体间的相互作用时,用隔离法。二者常需交叉运用,从而优化解题思路和方法,使解题简洁明了。
2、动态平衡问题———图解法
利用图解法解决此类问题的基本方法是:对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析,依据某一参量的变化,在同一图中作出物体在平衡状态下的平衡力图(力的平行四边形),再由动态的力的四边形各边长度变化及角度变化,确定力的大小及方向的变化情况,
3、临界法:
从量变到质变的转变状态,叫临界状态。分析和解决临界问题,有两种基本方法:一是演绎法———从一般到特殊的推理方法;二是临界法———从特殊到一般的推理方法。因为临界状态总是比一般状态简单,所以解决临界问题,临界法比演绎法简单。一般,只要分清物理过程抓住临界状态,确定临界状态,建立临界方程,问题就迎刃而解了。
高中物理力学解题技巧总结
高中物理力学解题技巧总结
在高中物理学习过程中,力学是一个重要的分支,也是学生们常常遇到的难题
之一。为了帮助学生们更好地掌握力学解题技巧,本文将从常见的力学题型出发,提供一些实用的解题方法和技巧。
一、力的平衡问题
力的平衡问题是力学中最基础的题型之一。例如,有一根绳子悬挂在两个固定
点之间,一个物体悬挂在绳子上,我们需要求解物体所受的力以及绳子的张力。
解题技巧:
1. 画出物体受力图:将物体所受的所有力都画在图上,包括重力、绳子的张力等。
2. 列出力的平衡方程:根据力的平衡条件,将物体所受的所有力的合力为零,
列出平衡方程。
3. 解方程求解未知量:根据平衡方程,求解未知量,得到所需的结果。
举一反三:
类似的力的平衡问题还有很多,比如两个物体通过绳子相连,求解绳子的张力;物体在斜面上受力平衡,求解斜面的倾角等。通过掌握力的平衡问题的解题方法,可以更好地解决类似的问题。
二、运动学问题
运动学问题是力学中另一个常见的题型,需要根据物体的运动情况求解速度、
加速度等相关量。例如,一个物体以一定的速度沿直线运动,我们需要求解物体的加速度。
解题技巧:
1. 确定已知量和未知量:首先明确题目中给出的已知量和需要求解的未知量。
2. 应用运动学公式:根据已知量和未知量之间的关系,选择合适的运动学公式进行求解。
3. 代入数值求解:将已知量代入公式中,求解未知量。
举一反三:
类似的运动学问题还有很多,比如求解自由落体物体的速度、求解匀加速直线运动的位移等。通过掌握运动学问题的解题方法,可以更好地解决类似的问题。三、动力学问题
高考力学平衡问题的解题方法
高考力学平衡问题的解题方法
高考力学平衡问题是力学知识的重点和难点之一,解题方法也是备考关键。以下是一
些解题方法的建议。
1.画出力的示意图
平衡问题是一个力的平衡,因此必须明确物体上的每个力的方向和大小。在解题时,
画出物体上各个力的示意图,并用箭头表示各个力的方向和大小。通过这种方式,可以清
楚地了解各个力之间的作用关系。
2.应用牛顿第一定律
平衡问题中,物体处于静止状态或匀速直线运动,因此可以应用牛顿第一定律,即物
体静止或匀速直线运动的条件是合力为零。这样,即可列出各个力的合力方程,通过求解
可以得到未知量。
4.解题思路
解题时,应先确定物体所受的力和方向,然后再应用物体在平衡状态下的条件解题。
在确定各个力及其方向后,应根据题目的要求选择适当的物理量解题。
5.应用平衡条件
平衡条件是物体在平衡状态下所满足的条件,主要有三个方面:合力为零、力矩为零、重心在支撑物上。应根据题目要求选择合适的平衡条件解题。
6.解题技巧
解题时要有耐心,按照一定的思路和步骤去做,不要急于求解。同样重要的是要注意
单位的转换和计算的精度,以及注意各个物理量之间的关系。
高考力学平衡问题的解题方法需要灵活掌握,并且要善于理解题目,运用合适的解题
方法。只有不断练习和总结,才能在高考中应对各种难度的平衡问题。
物理动态平衡问题的基本解法五种
物理动态平衡问题的基本解法五种
物理动态平衡问题的基本解法有以下五种:
1. 力的平衡法:根据牛顿第二定律,物体的总受力为零时,物体处于力的平衡状态。可以通过分析物体受到的各个力的大小和方向来判断物体的平衡状态,并解出未知量。
2. 力矩的平衡法:根据物体的力矩(或力矩矩阵)的平衡条件来判断物体是否处于平衡状态。物体的力矩等于零时,物体处于力矩平衡状态。可以根据物体的几何形状和受力情况,建立力矩平衡方程来解决问题。
3. 动力学方法:使用动力学的方法来分析物体的运动状态和平衡条件。通过分析物体所受到的各个力和力矩,建立动力学方程组,解出未知量。
4. 能量守恒法:利用能量守恒定律来解决物体的平衡问题。通过分析物体所受到的各个力和物体的势能和动能之间的关系,建立能量守恒方程来解决问题。
5. 作图法:根据物体的几何形状和受力情况,通过作图来解决问题。可以根据物体的平衡条件和受力分析,将物体的受力情况转换为几何图形,然后通过几何推理和计算,解决问题。
高考力学平衡问题的解题方法9篇
高考力学平衡问题的解题方法9篇
第1篇示例:
高考力学平衡问题是高考物理中的一个重要知识点,也是考生们
备战高考物理的重点内容之一。在解题过程中,许多考生常常会遇到
困难和疑惑。本文将从基本概念入手,系统地介绍高考力学平衡问题
的解题方法,帮助考生更好地掌握该知识点。
要解决高考力学平衡问题,就要对平衡的概念有一个清晰的认识。在物理学中,平衡指的是物体在受到外力作用后,其加速度为零,即
物体处于静止状态或匀速直线运动状态。平衡分为静力平衡和动力平衡。静力平衡指物体受到多个力的作用后,力的合成为零;动力平衡
指物体在匀速直线运动时,受到的合外力为零。在解题过程中要根据
具体情况进行分析,选择合适的平衡条件。
解决高考力学平衡问题还需要掌握一些解题技巧。首先要善于画图,通过图示清晰地表达问题,有助于理清思路。其次要合理选择坐
标系和参照系,简化问题、减小计算难度。再次要善于拆分分析,将
复杂问题分解成若干小问题,逐个解决,最后再将结果合成整体答案。最后要注重实际问题的分析和应用,加强思维能力和解题能力。
解决高考力学平衡问题需要多加练习,不断总结和提高。通过大
量真题练习,熟悉题目的出题规律和考点,拓宽解题思路和方法。同
时有针对性地进行专项训练,提高解决特定类型问题的能力。并且要
不断总结和反思解题过程中的不足,加以改进,逐步提高解题水平。
在高考力学平衡问题的解题过程中,要善用平衡条件,运用解题
技巧,多进行练习,并不断总结提高。只有通过不懈的努力,才能够
在高考物理中取得优异的成绩。希望本文的介绍和方法对高考物理备
考的考生们有所帮助,祝愿大家都能够取得理想的成绩,实现自己的
高三物理求解平衡问题的九种方法
求解平衡问题的九种方法
一、力的合成法
物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,如此任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反;“力的合成法〞是解决三力平衡问题的根本方法.
例1如图1甲所示,重物的质量为m ,轻细绳AO 与BO 的A 端、B 端固定,平衡时AO 水平,B0与水平面的夹角为θ,AO 拉力1F 和BO 拉力2F 的大小是 () A 、1F mg = B.1cot F mg θ= C.2sin F mg θ= D.2sin mg
F θ
=
解析 根据三力平衡特点,任意两个力的合力与第三个力等大反向,可作出图1所示矢量图,由三角形知识可得
1cot F mg θ=,2sin mg
F θ
=.
所以正确选项为BD
二、正交分解法
物体受到三个或三个以上力的作用时,常用正交分解法列平衡方程求解:
0x F =合,0y F =合.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如
此.
例2 如图2甲所示,不计滑轮摩擦,A B 、两物体均处于静止状态.现加一水平力F 作用在B 上使B 缓慢右移,试分析B 所受力F 的变化情况.
解析 对物体B 受力分析如图2所示,建立如图直角坐标系,在x 轴上有
cos 0f A x F F F F θ=--=合①
在y 轴上有
sin 0N A B y F F F G θ=+-=合②
又f N F F μ=③
联立①②③得(cos sin )A B F F G θμθμ=-+. 可见,随着θ不断减小,水平力F 将不断增大. 三、整体法与隔离法
整体法是把两个或两个以上物体组成的系统作为一个整体来研究的分析方法;当只涉与研究系统而不涉与系统内部某些物体的受力和运动时,一般可采用整体法.
高考力学平衡问题的解题方法
高考力学平衡问题的解题方法
高考力学平衡问题是力学中的一个重要内容,也是高考物理试题中常见的考点。力学
平衡问题涉及力的平衡、力的分解、力的合成、杠杆原理等内容。下面,我们将针对高考
力学平衡问题的解题方法进行详细介绍,希望能帮助大家更好地掌握这一知识点。
1. 力的平衡
力的平衡是指物体在受到多个力的作用时,物体整体处于静止状态或匀速直线运动的
状态。在力的平衡问题中,我们需要通过受力分析来确定物体所受的各个力,然后利用力
的平衡条件进行计算。力的平衡条件是:合力为零,合力矩为零。在力的平衡问题中,我
们通常采用受力分析法和力的平衡条件一起进行求解。
2. 受力分析法
受力分析法是解决力学平衡问题的关键步骤之一。通过受力分析,我们可以清晰地了
解物体所受的各个力,包括重力、支持力、摩擦力等。在进行受力分析时,需要注意以下
几点:
(1)明确物体所受的力:首先要明确物体所受的各个力,包括外力和内力。外力主要包括重力、支持力、摩擦力等;内力主要包括弹力、拉力等。在力的平衡问题中,通常只
考虑外力的作用。
(2)确定坐标系:确定一个适当的坐标系,通常选择与力的方向垂直的坐标轴。在平衡问题中,常常需要考虑力的水平方向和垂直方向的分量,因此需要选取合适的坐标系。
(3)受力图的画法:在受力分析时,可以画出物体所受的各个力的受力图,清晰地表示出各个力的方向和大小。这有助于我们更好地理解问题,并进行后续的计算。
4. 力的分解与合成
在解决力学平衡问题时,我们常常需要对力进行分解和合成。力的分解是将一个力分
解为若干个分力的重要方法,力的合成是将若干个力合成为一个合力的重要方法。通过分
求解平衡问题的九种方法
求解平衡问题的九种方法
一、力的合成法
物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反;“力的合成法”是解决三力平衡问题的基本方法.
例1如图1甲所示,重物的质量为m ,轻细绳AO 与BO 的A 端、B 端固定,平衡时AO 水平,B0与水平面的夹角为θ,AO 拉力1F 和BO 拉力2F 的大小是 ( )
A 、1F m g = B. 1cot F m g θ= C. 2sin F m g θ= D. 2sin m g F θ
=
解析 根据三力平衡特点,任意两个力的合力与第三个力等大反向,可作出图1所示矢量图,由三角形知识可得
1c o t F m g θ=,2sin m g F θ
=
.
所以正确选项为BD 二、正交分解法
物体受到三个或三个以上力的作用时,常用正交分解法列平衡方程求解:
0x F =合,0y F =合.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2 如图2甲所示,不计滑轮摩擦,A B 、两物体均处于静止状态.现加一水平力F 作用在B 上使B 缓慢右移,试分析B 所受力F 的变化情况.
解析 对物体B 受力分析如图2所示,建立如图直角坐标系,在x 轴上有
cos 0f A x F F F F θ=--=合 ①
在y 轴上有
sin 0N A B y F F F G θ=+-=合 ②
又f N F F μ=③
联立①②③得(cos sin )A B F F G θμθμ=-+. 可见,随着θ不断减小,水平力F 将不断增大. 三、整体法与隔离法
高考力学平衡问题的解题方法
高考力学平衡问题的解题方法
高考力学平衡问题是物理学中常见的问题之一,在考试中常常会出现。平衡问题是指
物体处于不动或匀速直线运动的状态。在平衡问题中,我们需要考虑平衡力、受力分析、
平衡条件等多个方面。下面将介绍高考力学平衡问题的解题方法。
受力分析
首先,在解决平衡问题时,我们需要进行受力分析。受力分析是指对物体所受的各种
力进行全面分析,从而找出物体的平衡状态。受力分析包括摆图法和自由体图法。
摆图法是指将物体画为简化的示意图,并在图中标出力的方向,将所有力综合画在一起,并确定其方向和作用点。在摆图法中,我们一般需要进行三个步骤:
1. 画出物体示意图
2. 将作用在物体上的各个力画在图中
3. 进行力的合成,并确定合力的作用点和方向
自由体图法是指将物体从整体中隔离出来,而将所有与其相邻的物体和连接器官都抽
象成力,从而分析物体所受到的所有受力。自由体图法也包括三个步骤:
2. 在示意图上画出自由体图,并标出相互作用的力
3. 进行力的求和,并根据平衡条件来判断受力的情况
力的平衡条件
力的平衡条件是指物体受到的各个力所产生的合力为零,从而保证物体处于平衡状态。力的平衡条件包括以下几个方面:
1. 作用于物体的力合成为零
3. 物体受到的所有力的矢量和为零
4. 在相互作用力作用的平面内,各个力的和为零
以上平衡条件适用于平面内物体的平衡状态。对于三维空间的平衡问题,我们还需要
考虑轴心定理和力矩平衡条件。
轴心定理是指对于物体在平衡状态下,对任意一个轴心,沿该轴心的力矩之和为零。
轴心定理适用于圆柱体、球体等对称物体的平衡问题。
高中物理常见题型解法归纳:力的平衡问题求解的方法
高中物理常见题型解法归纳:力的平衡问
题求解的方法
物理中力的平衡问题是高中物理中常见的题型之一。正确解决这类问题需要掌握一些基本的求解方法。本文将归纳总结力的平衡问题的求解方法。
单个物体力的平衡问题
在解决单个物体力的平衡问题时,可以使用以下方法:
1. 分解力法:将已知的力按照水平和垂直方向分解,通过对沿着一条直线的合力和沿垂直方向的合力进行分析,求解未知力的大小和方向。分解力法:将已知的力按照水平和垂直方向分解,通过对沿着一条直线的合力和沿垂直方向的合力进行分析,求解未知力的大小和方向。
2. 受力分析法:将物体受到的所有力进行分析,并应用牛顿第二定律,即力的合力等于质量乘以加速度,来求解未知力。受力分
析法:将物体受到的所有力进行分析,并应用牛顿第二定律,即力
的合力等于质量乘以加速度,来求解未知力。
多个物体力的平衡问题
在解决多个物体力的平衡问题时,可以使用以下方法:
1. 受力分析法:首先进行各个物体的受力分析,然后利用牛顿
第二定律和力的平衡条件,即各个物体力的合力为零来求解未知力。受力分析法:首先进行各个物体的受力分析,然后利用牛顿第二定
律和力的平衡条件,即各个物体力的合力为零来求解未知力。
2. 力杆平衡法:根据力杆平衡条件,即力的合力和力的合力矩
均为零,来求解未知力。力杆平衡法:根据力杆平衡条件,即力的
合力和力的合力矩均为零,来求解未知力。
3. 平行四边形法则:对于平行四边形稳定的情况,可以利用平
行四边形法则,即力的平行四边形法则,来求解未知力。平行四边
形法则:对于平行四边形稳定的情况,可以利用平行四边形法则,
高中物理力的平衡问题解题技巧
高中物理力的平衡问题解题技巧
在高中物理学习中,力的平衡问题是一个非常重要的考点。解决力的平衡问题需要掌握一些技巧和方法,下面将以具体题目为例,详细介绍解题的思路和方法。
题目:一个物体在水平桌面上,受到一个斜向上的力F1和一个斜向下的力F2作用,如何确定物体是否处于平衡状态?
解题思路:
1. 分解力F1和F2:首先,我们需要将斜向上的力F1和斜向下的力F2分解成水平方向和垂直方向的分力。假设物体的质量为m,斜向上的力F1与水平方向的夹角为θ1,斜向下的力F2与水平方向的夹角为θ2。则F1在水平方向上的分力为F1x = F1*cosθ1,F1在垂直方向上的分力为F1y = F1*sinθ1;F2在水平方向上的分力为F2x = F2*cosθ2,F2在垂直方向上的分力为F2y = F2*sinθ2。
2. 求出水平方向和垂直方向上的合力:将物体处于平衡状态时,水平方向上的合力为零,即F1x + F2x = 0;垂直方向上的合力也为零,即F1y + F2y = 0。
3. 求解未知量:根据上述两个方程,我们可以求解出未知量。例如,如果题目给出了F1和F2的数值以及它们与水平方向的夹角,我们可以通过解方程组来求解出F1x、F1y、F2x和F2y的数值。
4. 判断平衡状态:最后,我们需要判断物体是否处于平衡状态。如果F1x +
F2x = 0且F1y + F2y = 0,那么物体就处于平衡状态。如果不满足这两个条件,则物体不处于平衡状态。
通过以上的解题思路,我们可以解决这类力的平衡问题。下面以一个具体的例子来说明。
物体平衡的几种常见解法经典
物体的平衡典型例题选讲
1、 二力平衡:
处于二力平衡的物体所受的两个力大小相等,方向相反,力的作用线在同一直线上。 2、 三力平衡:
A 、三力平衡时,任意两个力的合力F 都与第三个力等大反向,作用在同一直线上;
B 、三力平衡时,这三个力必在同一平面上,且三个力的作用线或作用线的延长线必交于一点;
C 、三力平衡时,表示三个力的矢量恰好构成一个首尾相连的闭合三角形。
3、三力交汇原理:一个物体如果受三个力作用而平衡,若其中两个力交于一点,则第三个力也必过这一点。
4、多力平衡:
任意一个力与其余各力的合力等值反向;这些力的矢量可构成一个首尾相连的闭合多边形。 5、物体平衡的条件:
物体所受的合力为0,即F 合 = 0 ,如果物体在*一方向上处于平衡状态,则该方向上的合力为0。 力的平衡常用方法: 一、力的合成法:
1、如图1甲所示,重物的质量为m ,轻细绳AO 与BO 的A 端、B 端固定,平衡时AO 水平,B0与水平面的夹角为θ,AO 拉力1F 和BO 拉力2F 的大小是 ()
A 、1F mg = B.1cot F mg θ= C.2sin F mg θ= D.2sin mg F θ
=
二、正交分解法:
1、如图,两竖直固定杆间相距4m ,轻绳系于两杆上的A 、B 两点,A 、B 间的绳长为5m .重G =80N 的物体p 用重力不计的光滑挂钩挂在绳上而静止,求绳中拉力T .
2、如图所示,小球质量为m ,两根轻绳BO 、CO 系好后,将绳固定在竖直墙上,在小球上加一个与水平方向夹角为的力F ,使小球平衡时,两绳均伸直且夹角为
力动态平衡问题的几种解法
三力动态平衡问题的几种解法
物体在几个力的共同作用下处于平衡状态,如果其中的某一个力或某几个力发生缓慢的变化,其他的力也随之发生相应的变化,在变化过程中物体仍处于平衡状态,我们称这种平衡为动态平衡。因为物体受到的力都在发生变化,是动态力,所以这类问题是力学中比较难的一类问题。因为在整个过程中物体一直处于平衡状态,所以过程中的每一瞬间物体所受到的合力都是零,这是我们解这类题的根据.
下面就举例介绍几种这类题的解题方法.
一,三角函数法
例1.(2014年全国卷1)如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系绕处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)。与稳定在竖直位置时相比,小球的高度()
A.一定升高B.一定降低
C.保持不变D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定
解析:设L0为橡皮筋的原长,k为橡皮筋的劲度系数,小车静止时,对小球受力分析得:F1=mg,弹簧的伸长,即小球与悬挂点的距离为,当小车的加速度稳定在一定值时,对小球进行受力分析如图:
得:,,解得:,弹簧的伸长:,则小球与悬挂点的竖直方向的距离为:,即小球在竖直方向上到悬挂点的距离减小,所以小球一定升高,故A正确,BCD错误.故选A.
点评:这种方法适用于有两个力垂直的情形,这样才能构建直角三角形,从而根据直角三角形中的边角关系解题.
二,图解法
例2.如图所示,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逐渐移至竖直的位置C的过程中,如图所示,OA绳受力大小变化情况是______,OB绳受力大小变化情况是______.
高二物理学习方法分享如何解决力的平衡问题
高二物理学习方法分享如何解决力的平衡问
题
在高中物理学习中,力的平衡问题是一个常见而重要的内容。解决
力的平衡问题需要我们理解力的合成与分解原理,掌握平衡条件,并
能够运用这些知识解决实际问题。为了帮助大家更好地掌握解决力的
平衡问题的方法,本文将分享一些学习物理的有效方法。
一、理解力的合成与分解原理
要解决力的平衡问题,首先需要理解力的合成与分解原理。力的合
成是指两个或两个以上力作用在同一物体上时,其合力等于它们的矢
量和。而力的分解则是指将一个力分解为两个或两个以上力的过程。
为了更好地理解这一原理,我们可以通过举例来说明。假设一个物
体受到两个力的作用,一个向左,一个向右。我们可以将这两个力分
别表示为矢量F1和矢量F2,然后将它们的矢量相加,得到它们的合力F。反之,如果已知合力F和其中一个力F1的大小和方向,我们可以
通过几何方法将合力F分解为两个分力F1和F2。
掌握了力的合成与分解原理,我们就可以更好地理解力的平衡问题。
二、掌握平衡条件
解决力的平衡问题还需要掌握平衡条件。根据牛顿第一定律的内容,当物体处于力的平衡状态时,物体所受合外力的矢量和为零。也就是说,平衡条件可以表述为ΣF=0,其中ΣF表示合外力的矢量和。
了解了平衡条件后,我们可以通过列方程解决力的平衡问题。以一
个常见的例子来说,一个物体受到竖直向上的重力和斜向上的拉力的
作用,要求求解拉力的大小。我们可以首先根据物体受力的情况列出
平衡条件ΣF=0,然后具体分析各个力的分量并代入方程,解得拉力的
大小。
掌握了平衡条件,我们可以有针对性地解决各种力的平衡问题。
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《力的平衡》常用解题方法【专题概述】
1 处理平衡问题的常用方法
2.一般解题步骤
(1)选取研究对象:根据题目要求,选取一个平衡体(单个物体或系统,也可以是结点)作为研究对象.
(2)画受力示意图:对研究对象进行受力分析,画出受力示意图.
(3)正交分解:选取合适的方向建立直角坐标系,将所受各力正交分解.
(4)列方程求解:根据平衡条件列出平衡方程,解平衡方程,对结果进行讨论.
3.应注意的两个问题
(1)物体受三个力平衡时,利用力的分解法或合成法比较简单.
(2)解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合,需要分解的力尽可能少.物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法
【典例精讲】
方法1 直角三角形法
用直角三角法解答平衡问题是常用的数学方法,在直角三角形中可以利用勾股定理、正弦函数、余弦函数等数学知识求解某一个力,若力的合成的平行四边形为菱形,可利用菱形的对角线互相垂直平分的特点进行求解.
【典例1】如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m 的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g ,若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为
A.2 sin αmg
B.2 cos αmg
C.21
mgtan α
D.21
mgcot α
【答案】 A
直角三角形,且∠OCD 为α,则由21mg =F N sin α可得F N =2sin αmg
,故A 正确.
方法2 相似三角形法
物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,画出其中任意两个力的合力与第三个力等值反向的平行四边形中,可能有力三角形与题设图中的几何三角形相似,进而得到力三角形与几何三角形对应边成比例,根据比值便可计算出未知力的大小与方向.
【典例2】 如图所示,一个重为G 的小球套在竖直放置的半径为R 的光滑圆环上,一个劲度系数为k ,自然长度为L(L<2R)的轻质弹簧,一端与小球相连,另一端固定在圆环的最高点,求小球处于静止状态时,弹簧与竖直方向的夹角φ.
【答案】arccos kR -G kL
【解析】对小球B 受力分析如图所示,由几何关系有△AOB ∽△CDB ,
【典例3】如图所示,不计重力的轻杆OP 能以O 点为圆心在竖直平面内自由转动,P 端用轻绳PB 挂一重物,而另一根轻绳通过滑轮系住P 端.在力F 的作用下,当杆OP 和竖直方向的夹角α(0<α<π)缓慢增大时,力F 的大小应( )
A .恒定不变
B .逐渐增大
C .逐渐减小
D .先增大后减小
【答案】B 【解析】
由三角形相似得:PQ F =OQ mg ,F =OQ PQ
mg ,α逐渐增大,即PQ 增大,由上式知F 逐渐增大,B 正确.
方法3:正弦定理法
三力平衡时,三力合力为零.三个力可构成一个封闭三角形,若由题设条件寻找到角度关系,则可由正弦定理列式求解.
【典例4】一盏电灯重力为G,悬于天花板上A点,在电线O处系一细线OB,使电线OA与竖直方向的夹角为β=30°,如图所示.
现保持β角不变,缓慢调整OB方向至OB线上拉力最小为止,此时OB与水平方向的夹角α等于多少?最小拉力是多少?
G
【答案】30°2
【解析】对电灯受力分析如图所示,据三力平衡特点可知:OA、OB对O点的作用力T A、T B的合力T与G等大反向,即T=G①
【名师点评】相似三角形法和正弦定理法都属于数学解斜三角形法,只是已知条件不同而已.若已知三角形的边关系选用相似三角形法,已知三角形的角关系,选用正弦定理法.【典例5】如图所示,质量为m的小球置于倾角为30°的光滑斜面上,劲度系数为k的轻质弹簧一端系在小球上,另一端固定在墙上的P点,小球静止时,弹簧与竖直方向的夹角为30°,则弹簧的伸长量为()
A.k mg
B.2k 3mg
C.3k 3mg
D.k 3mg 【答案】 C
物体受三个共面非平行外力作用而平衡时,这三个力必为共点力.
【典例6】 如图所示,重为G 的均匀链条挂在等高的两钩上,链条悬挂处与水平方向成θ角,试求:
(1) 链条两端的张力大小; (2) 链条最低处的张力大小. 【答案】(1)2sin θG (2)2Gcot θ
【解析】(1)整个链条受三个力作用而处于静止,这三个力必为共点力,由对称性可知,链条两端受力必大小相等,受力分析如图甲.
由平衡条件得:2F sin θ=G F =2sin θG .
(2)在求链条最低处张力时,可将链条一分为二,取一半链条为研究对象.受力分析如图乙所示,由平衡条件得水平方向所受力为
F ′=F cos θ=2sin θ
G cos θ=2G
cot θ. 方法5:图解法
【典例7】如图所示,用一根长为l 的细绳一端固定在O 点,另一端悬挂质量为m 的小球A ,为使细绳与竖直方向成30°角且绷紧,小球A 处于静止,对小球施加的最小的力是 ( ).
A .mg
B .23
mg C .21mg D .33mg 【答案】C
【典例8】如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O 点.现用水平力F 缓慢推
动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力F N以及绳对小球的拉力F T的变化情况是().
A.F N保持不变,F T不断增大
B.F N不断增大,F T不断减小
C.F N保持不变,F T先增大后减小
D.F N不断增大,F T先减小后增大
【答案】D
【总结提升】
1直角三角形分析物体动态平衡问题时,一般物体只受三个力作用,且其中三个力的方向都没有发生变化,并且所构成的三角形是一个直角三角形,此时就可以用直角三角形解平衡了。
2 图解法的适用情况
图解法分析物体动态平衡问题时,一般物体只受三个力作用,且其中一个力大小、方向均不变,另一个力的方向不变,第三个力大小、方向均变化。
(3)用力的矢量三角形分析力的最小值问题的规律: