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物理学科知识:动态平衡问题分析方法

来源:山西教师招聘网   时间:2019-12-02 15:08:51

一.考情分析

动态平衡问题的分析这类题型在教师资格笔试考试中通常以多选题和单选题的形式呈现,以历年考题来看出现的概率较大,这部分内容主要考察考生对于动态平衡问题的分析思路,主要涉及的知识点是共点力平衡和受力分析。本篇内容中我主要讲解动态平衡问题在不同条件下的分析方法,辅之以例题帮助理解这类问题的解题技巧。

二.分析思路

根据历年的考题可以总结,这类题型基本都以以物体受三个力的情概出现。对于这种问题的解决方法要看所受力的特点,大体总结为两种分析方法:

(2)三角形相似法(动态平衡)

适用条件:物体受到三个力。在绳、球形、支架、滑轮等问题中常见。

解题方法:①受力分析。②找出图中与三个力构成的三角形相似的三角形。③列出数学关系式,根据题意发生变化,观察三角形的边的变化从而确定物体受力的大小的变化。

1、图解法

适用条件:物体受到三个力,其中:一个力是恒力,一个力方向不变,另一个力方向改变。

解题方法:①受力分析。②把恒力和方向不变的力平行移动,与方向改变的力形成闭合三角形。③让第三个力根据题意发生变化,观察三角形的边的变化从而确定物体受力的大小的变化。

为了方便大家理解这种方法,下面给大家呈现一道题,结合题目进行分析,更加易于掌握这类解题技巧。本题目来自于2016年高考题,题目如下:

例1. 质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上,用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示,用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中( )

 

A.T逐渐变大,F逐渐变大 B.T保持不变,F逐渐变大

C.T逐渐变大,F逐渐变小 D.T逐渐变小,F逐渐变小

按照刚刚说过的图解法,这道题的解题思路如下。

解析:首先选取研究对象结点,对结点进行受力分析,受到竖直向下的拉力mg是恒力,水平向左的拉力F方向不变,和沿着OA方向的拉力T方向改变,符合图解法的条件,受力分析如下图:

 

由图可以看到F和T的变化情况,所以在O点向左移动的过程中,F逐渐变大,T逐渐变大,故A选项正确。

到这里相信大家已经掌握了图解法,接下来看第二种方法三角形相似法。

2、三角形相似法

适用条件:物体受到三个力。在绳、球形、支架、滑轮等问题中常见。

解题方法:①受力分析。②找出图中与三个力构成的三角形相似的三角形。③列出数学关系式,根据题意发生变化,观察三角形的边的变化从而确定物体受力的大小的变化。

为了方便大家理解这种方法,下面给大家呈现一道题,结合题目进行分析,更加易于掌握这类解题技巧。本题目来自于中公教育物理笔试基础班讲义,题目如下:

例2.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,另用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.逐渐增大 B.恒定不变 C.逐渐减小 D.先增大后减小

解析:以P点为研究对象,分析受力情况,受竖直向下的拉力G,斜向上拉力F,和杆OP的支持力N,可以运用三角形相似法,得到力F与重力的关系,再分析F的变化情况。以P点为研究对象,分析受力情况,根据平衡条件得:N和F的合力与重力G大小相等、方向相反,作出力的合成图如图:

由三角形相似法得

,当杆OP和竖直方向的夹角α(0<α<π)缓慢增大时,AP增大,而G、AO不变,得到F逐渐增大,A正确。

以上就是动态平衡问题的两种常用的分析方法,快去找两道题来牛刀小试一下,趁热打铁哦。

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