专题突破(二) 动态平衡问题
1.动态平衡
通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”这个词语.
2.处理动态平衡问题的一般思路
(1)平行四边形定则是基本方法,但也要根据实际情况采用不同的方法.若出现直角三角形,常用三角函数表示合力与分力的关系.
(2)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:
①若已知F合的方向、大小及一个分力F1的方向,则另一个分力F2的最小值的条件为F1⊥F2;
②若已知F合的方向及一个分力F1的大小、方向,则另一个分力F2的最小值的条件为F2⊥F合.
3.求解动态平衡问题的几种方法
方法
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步 骤
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解析法
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①选某一状态对物体进行受力分析
②将物体受的力按实际效果分解或正交分解
③列平衡方程得出未知量与已知量的关系式
④根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况
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图解法
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①选某一状态对物体进行受力分析
②根据平衡条件画出平行四边形或矢量三角形
③根据已知量的变化情况,画出平行四边形的边角变化情况
④确定未知量大小、方向的变化
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相似三
角形法
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①选取某一状态对物体进行受力分析
②根据对物体的受力分析作出矢量三角形
③找出与矢量三角形相似的几何三角形
④利用几何知识确定未知量的变化
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一、解析法
例1 如图所示,物体P、Q用轻绳连接后跨过定滑轮,物体P静止在倾角为37°角的斜放木板上,Q悬挂着.已知P、Q的质量mP、mQ大小的关系为mQ=mP,今将斜放木板的倾角从37°增到60°,物体P仍保持静止而没有滑动,若不计滑轮处的摩擦,sin 37°=0.6,则下列说法中正确的是( )
A.绳子的张力变大
B.物体P受到的静摩擦力将变小
C.物体P对斜板的压力将变大
D.滑轮受到绳子的作用力将变大
[解析] 物体P保持静止状态,绳子的张力等于Q的重力,则绳子的张力将不变,故A错误;木板的倾角为37°时,物体P受到的静摩擦力方向平行斜面向下,大小为:f1=mQg-mPgsin 37°=mPg-mPg=0.15mPg;木板的倾角为60°时,物体P受到的静摩擦力的方向平行斜面向上,大小为:f2=mPgsin 60°-mQg=mPg-mPg=mPg=0.116mPg,可知物块P受到的摩擦力先减小到零,后增大到0.116mPg,故B错误;开始时斜面对P的支持力为:N1=mPgcos 37°=0.8mPg,后来斜面对P的支持力为;N2=mPgcos 60°=0.5mPg,所以物体对斜板的压力将变小,故C错误;斜放木板的倾角从37°增到60°时,绳子之间的夹角减小,由于绳子的拉力大小不变,所以绳子的合力增大,则滑轮受到绳子的作用力将变大,故D正确.
[答案] D