求解共点力平衡问题得十一种方法(附详细答案)

求解共点力平衡问题得十一种方法共点力平衡问题,涉及力得概念、受力分析、力得合成与分解、列方程运算等多方面数学、物理知识与能力得应用,就是高考中得热点。

对于刚入学得高一新生来说,这个部分就是一大难点。

一、力得合成法物体在三个共点力得作用下处于平衡状态,则任意两个力得合力一定与第三个力大小相等,方向相反;1、(2008年·广东卷)如图所示,质量为m得物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB与竖直方向得夹角为θ(A、B点可以自由转动)。

设水平横梁OA与斜梁OB作用于O点得弹力分别为F1与F2,以下结果正确得就是( ) A、F1=mgsinθB、F1= C、F2=mgcosθD、F2=二、力得分解法在实际问题中,一般根据力产生得实际作用效果分解。

2、如图所示,在倾角为θ得斜面上,放一质量为m得光滑小球,球被竖直得木板挡住,则球对挡板得压力与球对斜面得压力分别就是多少？3.如图所示,质量为m得球放在倾角为α得光滑斜面上,试分析挡板AO与斜θ面间得倾角β多大时,AO所受压力最小。

三、正交分解法解多个共点力作用下物体平衡问题得方法物体受到三个或三个以上力得作用时,常用正交分解法列平衡方程求解: ,、为方便计算,建立坐标系时以尽可能多得力落在坐标轴上为原则、4、如图所示,重力为500N得人通过跨过定滑轮得轻绳牵引重200N得物体,当绳与水平面成60°角时,物体静止。

不计滑轮与绳得摩擦,求地面对人得支持力与摩擦力。

四、相似三角形法根据平衡条件并结合力得合成与分解得方法,把三个平衡力转化为三角形得三条边,利用力得三角形与空间得三角形得相似规律求解、5、固定在水平面上得光滑半球半径为R,球心0得正上方C处固定一个小定滑轮,细线一端拴一小球置于半球面上A点,另一端绕过定滑轮,如图5所示,现将小球缓慢地从A点拉向B点,则此过程中小球对半球得压力大小、细线得拉力大小得变化情况就是 ( )A、不变、不变B、不变、变大C,不变、变小 D、变大、变小6、两根长度相等得轻绳下端悬挂一质量为m物体,上端分别固定在天花板M、N两点,M、N之间距离为S,如图所示。

已知两绳所能承受得最大拉力均为T,则每根绳长度不得短于____ 。

五、用图解法处理动态平衡问题对受三力作用而平衡得物体,将力矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接得封闭力三角形,进而处理物体平衡问题得方法叫三角形法;力三角形法在处理动态平衡问题时方便、直观,容易判断、7、如图4甲,细绳AO、BO等长且共同悬一物,A点固定不动,在手持B点沿圆弧向C点缓慢移动过程中,绳BO得张力将 ( )A、不断变大B、不断变小C、先变大再变小D、先变小再变大六.矢量三角形在力得静态平衡问题中得应用若物体受到三个力(不只三个力时可以先合成三个力)得作用而处于平衡状态,则这三个力一定能构成一个力得矢量三角形。

三角形三边得长度对应三个力得大小,夹角确定各力得方向。

8.如图所示,光滑得小球静止在斜面与木版之间,已知球重为G,斜面得倾角为θ,求下列情况下小球对斜面与挡板得压力？(1)、挡板竖直放置(2)、挡板与斜面垂直七、对称法研究对象所受力若具有对称性,则求解时可把较复杂得运算转化为较简单得运算,或者将复杂θθ得图形转化为直观而简单得图形、所以在分析问题时,首先应明确物体受力就是否具有对称性、9、如图10甲所示,重为G得均匀链条挂在等高得两钩上,链条悬挂处与水平方向成角,试求;(1)链条两端得张力大小、(2)链条最低处得张力大小、八、整体法与隔离法通常在分析外力对系统得作用时,用整体法;在分析系统内各物体(各部分)间相互作用时,用隔离法.解题中应遵循“先整体、后隔离”得原则。

10、有一直角支架AOB,AO 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,AO 上套有小环P,OB 上套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可忽略,不何伸长得细绳相连,并在某一位置平衡,如图所示,现将P 环向左移一小段距离,两环再将达到平衡,那么将移动后得平衡状态与原来得平衡状态比较,AO 杆对P 环得支持力与细绳拉力得变化情况就是:( )A 、不变、变大B 、不变、变小C 、变大、变大D 、变大、变小11、在粗糙水平面上有一个三角形木块a,在它得两个粗糙斜面上分别放有质量为m 1与m 2得两个木块b 与c,如图所示,已知m 1＞m 2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块( )A.有摩擦力作用,摩擦力得方向水平向右B.有摩擦力作用,摩擦力得方向水平向左C.有摩擦力作用,但摩擦力得方向不能确定D.没有摩擦力得作用九、正弦定理法 正弦定理:在同一个三角形中,三角形得边长与所对角得正弦比值相等;在中有同样,在力得三角形中也满足上述关系,即力得大小与所对角得正弦比值相等、12、不可伸长得轻细绳AO 、BO 得结点为0,在0点悬吊电灯L,OA 绳处于水平,电灯L静止,如图所示,保持0点位置不变,改变OA 得长度使A 点逐渐上升至C 点,在此过程中绳OA 得拉力大小如何变化?十.拉密原理法拉密原理:如果在三个共点力作用下物体处于平衡状态,那么各力得大小分别与另外两个力所夹角得正弦成正比、在图8所示情况下,原理表达式为13、 如图9甲所示装置,两根细绳拉住一个小球,保持两绳之间夹角不变;若把整个装置顺时针缓慢转动,则在转动过程中,CA 绳拉力大小得变化情况就是 ,CB 绳拉力大小得变化情况就是 、十一、解析法:求共点力作用下物体平衡得极值问题得方法根据物体得平衡条件列方程,在解方程时采用数学知识求极值。

通常我们会用到得数学知识有:二次函数极值、均分定理求极值、讨论分式极值、三角函数极值以及几何b c a m 1 m 2N 1 N 2,θN 2N 1, mg 法求极值14、重为G 得木块与水平地面间得动摩擦因数为μ,一人欲用最小得力F 使得木块做匀速运动,则此最小作用力得大小与方向如何？第三章 相互作用专题练习(一)参考答案求解共点力平衡问题得常见方法1、【解析】根据三力平衡特点,任意两个力得合力与第三个力等大反向,可作出如图所示矢量图,由三角形知识可得F 1=mgtanθ,F 2=mg/cosθ,故D 正确,A 、B 、C 错误。

2、【解析】小球受到重力mg 、斜面得支持力N 1、竖直木板得支持力N 2得作用、将重力mg 沿N 1、N 2反方向进行分解,分解为N 1,、N 2,,如图所示、由平衡条件得:N 1= N 1,=mg/cosθ N 2= N 2,=mgtanθ、 3、 【解析】当挡板与斜面得夹角β由图示位置变化时,F N1大小改变,但方向不变,始终与斜面垂直;F N2得大小、方向均改变(图中画出一系列虚线表示变化得F N2)。

由图可瞧出,当F N2与F N1垂直即β=90°时,挡板AO 所受压力最小,最小压力F N2min=mgsinα。

4、【解析】人与重物静止,所受合力皆为零,对物分析得到,绳拉力F 等于物重200N;人受四个力作用,将绳得拉力分解,即可求解。

如图所示,将绳得拉力分解得水平分力:Fx=Fcos60°=200×N=100N竖直分力:Fy=Fsin60°=200×N =100N在x 轴上,F′与Fx 二力平衡,所以静摩擦力F′=Fx =100N在y 轴上,三力平衡得地面对人支持力 F N =G －Fy =(500－100)N=100(5－)N5、解析 小球受力如图5乙所示,根据平衡条件知,小球所受支持力与细线拉力得合力跟重力就是一对平衡力,即、根据几何关系知,力三角形与几何三角形相似、设滑轮到半球顶点B 得距离为h,线长AC 为L,则有,由于小球从A点移向B 点得过程中,均不变,减小,故大小不变,减小、所以正确答案为C 选项、G θ N 2 N 1 G N 2 N 1 G N 1N 2G N 2 N 1 θ 6、分析:绳子越短,两条绳夹角越大,绳子张力越大。

对图3作辅助线OE ⊥MN ,对D 点受力分析如图所示,∵ △DBC ∽△ONE ,有,其中,,则7、解析 选0点为研究对象,受、、三力作用而平衡,此三力构成一封闭得动态三角形如图4乙、容易瞧出,当与垂直即时,取最小值,所以D 选项正确、8、分析与解答:小球受力如图所示,小球在重力、斜面得支持力与挡板得支持力三个力共同得作用下处于平衡状态,因其中两力之与恰好与第三力大小相等方向相反,故这三个力可构成力得三角形,由矢量三角形得边角关系可知:当挡板竖直放置时: N 1=Gtg θ N 2=G/cos θ当挡板与斜面垂直放置时:N 1=Gsin θ N 2=Gcos θ这样比我们建立直角坐标,再利用正交分解法来求解就简单多了。

9、解析 (1)在求链条两端得张力时,可把链条当做一个质点处理、两边受力具有对称性使两端点得张力F 大小相等,受力分析如图10乙所示、取链条整体为质点研究对象、由平衡条件得竖直方向,所以端点张力为(2)在求链条最低点张力时,可将链条一分为二,取一半研究,受力分析如图10丙所示,由平衡条件得水平方向所受力为即为所求、10、解析 采取先“整体”后“隔离”得方法、以P 、Q 、绳为整体研究对象,受重力、AO 给得向上弹力、OB 给得水平向左弹力、由整体处于平衡状态知AO 给P 向右静摩擦力与OB 给得水平向左弹力大小相等;AO 给得竖直向上弹力与整体重力大小相等、当P 环左移一段距离后,整体重力不变,AO 给得竖直向上弹力也不变、再以Q 环为隔离研究对象,受力如图3乙所示,Q 环所受重力G 、OB 给Q 弹力F 、绳得拉力处于平衡,P 环向左移动一小段距离得同时移至位置,仍能平衡,即竖直分量与G 大小相等,应变小,所以正确答案为B 选项、11、【解析】由于三物体均静止,故可将三物体视为一个物体,它静止于水平面上,必无摩擦力作用,故选D.12、解析取0点为研究对象,0点受灯得拉力F(大小等于电灯重力G)、OA绳得拉力、OB绳得拉力,如图7乙所示、因为三力平衡,所以、得合力与等大反向、由正弦定理得,即,由图知不变,由小变大, 增大到后再减小,所以据式知先变小后变大,当时,有最小值、13、解析在整个装置缓慢转动得过程中,可以认为小球在每一位置都就是平衡得、小球受到三个力得作用,如图9乙所示,根据拉密原理有,由于不变, 由逐渐变为,会逐渐变小直到为零,所以逐渐变小直到为零;由于由钝角变为锐角,先变大后变小,所以先变大后变小、14、【解析】:解析法。

木块在运动中受到摩擦力得作用,要减小摩擦力,应当使作用力F斜向上与水平方向得夹角为θ时,F得值最小。

木块受力分析如图所示,由平衡条件可知:F cosθ－μ f N=0,F sin θ+f N－G=0 ,解得:F=μG/cos+μsinθ令tanψ=μ,sinψ=μ/() ,cosψ=1/() ,cosθ+μsinθ=()(cosθcosψ+ sin θsinψ)= ()cos(θ－ψ),可见,当θ=ψ=arctanμ时,F有最小值为Fmin=μG/()。