人教版高中物理必修一第12講 動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題 同步課程講義

高一上物理（必修一）秋季課程講義（共15講）第12講動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題一．知識(shí)要點(diǎn)（含答案及詳解）一．知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1圖解法通過(guò)平行四邊形的鄰邊和對(duì)角線長(zhǎng)短的關(guān)系或變化情況，做一些較為復(fù)雜的定性分析，適用于以下情況：物體受三個(gè)力，三個(gè)力中一個(gè)力是恒力，一個(gè)力的方向不變，由于第三個(gè)力的方向變化，而使該力和方向不變的力的大小發(fā)生變化，但二者合力不變。知識(shí)點(diǎn)2相似三角形法當(dāng)物體受三個(gè)共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài)時(shí)，若三力中有二力的方向發(fā)生變化，而無(wú)法直接用圖解法得出結(jié)論時(shí)，可以用表示三力關(guān)系的矢量三角形和題中的其他三角形相似對(duì)應(yīng)邊成比例，建立關(guān)系求解。二．習(xí)題演練二．習(xí)題演練例1.如圖所示，兩根等長(zhǎng)的繩子AB和BC吊一重物靜止，兩根繩子與水平方向夾角均為60°.現(xiàn)保持繩子AB與水平方向的夾角不變，將繩子BC逐漸緩慢地變化到沿水平方向，在這一過(guò)程中，繩子BC的拉力變化情況是()A．增大 B．先減小，后增大C．減小 D．先增大，后減小【解答】解：以結(jié)點(diǎn)B為研究對(duì)象，分析受力情況，根據(jù)平衡條件得知，繩OA的拉力TAB與繩BC的拉力FBC的合力與重力大小相等、方向相反，作出將繩子BC逐漸緩慢地變化到沿水平方向過(guò)程中三個(gè)位置力的合成圖如圖，則由幾何知識(shí)得知，繩子BC拉力先減小后增大。故選：B。自練11.如圖所示，滑輪本身的質(zhì)量可忽略不計(jì)，滑輪軸O安裝在一根輕木桿B上，一根輕繩AC繞過(guò)滑輪，繩與滑輪間的摩擦不計(jì)，A端固定在墻上，且繩保持水平，C端下面掛一個(gè)重物，BO與豎直方向夾角θ=45°，系統(tǒng)保持平衡．若保持滑輪的位置不變，改變?chǔ)鹊拇笮?，則滑輪受到木桿的彈力大小變化的情況是（）A．只有角θ變小，彈力才變小B．只有角θ變大，彈力才變大C．不論角θ變大或變小，彈力都變大D．不論角θ變大或變小，彈力都不變2.如圖所示，用與豎直方向成θ角（θ＜45°）的傾斜輕繩a和水平輕繩b共同固定一個(gè)小球，這時(shí)繩b的拉力為T1．現(xiàn)保持小球在原位置不動(dòng)，使繩b在原豎直平面內(nèi)逆時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)θ角固定，繩b的拉力變?yōu)門2；再轉(zhuǎn)過(guò)θ角固定，繩b的拉力為T3，則（）A．T1=T3＞T2 B．T1＜T2＜T3C．T1=T3＜T2 D．繩a的拉力增大例2.一輕桿BO，其O端用光滑鉸鏈固定在豎直輕桿AO上，B端掛一重物，且系一細(xì)繩，細(xì)繩跨過(guò)桿頂A處的光滑小滑輪，用力F拉住，如圖所示．現(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉，使桿BO與桿AO間的夾角θ逐漸減小，則在此過(guò)程中，拉力F及桿BO所受壓力FN的大小變化情況是()A．FN先減小，后增大 B．FN始終不變C．F先減小，后增大 D．F始終不變【解答】解：設(shè)物體的重力為G．以B點(diǎn)為研究對(duì)象，分析受力情況，作出力圖，如圖。作出力FN與F的合力F2，根據(jù)平衡條件得知，F(xiàn)2＝F1＝G．由△F2FNB∽△ABO得＝得到FN＝G式中，BO、AO、G不變，則FN保持不變。同理：＝得到F＝G，式中，AO、G不變，但是AB逐漸減小，所以F逐漸減小。故B正確，ACD錯(cuò)誤；故選：B。自練21.如圖所示，兩球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連，球B用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn)，球A固定在O點(diǎn)正下方，且點(diǎn)O、A之間的距離恰為L(zhǎng)，系統(tǒng)平衡時(shí)繩子所受的拉力為F1.現(xiàn)把A、B間的彈簧換成勁度系數(shù)為k2的輕彈簧，仍使系統(tǒng)平衡，此時(shí)繩子所受的拉力為F2，則F1與F2的大小之間的關(guān)系為()A．F1>F2 B．F1＝F2 C．F1<F2 D．無(wú)法確定例3.．如圖所示，兩細(xì)繩栓一小球使其恰在圓環(huán)的圓心O位置．已知兩繩夾角∠AOB＞90°，讓圓環(huán)在豎直面內(nèi)繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸緩慢地逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)OA由豎直位置緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置的過(guò)程中，OA的作用力FA和OB的作用力FB的變化情況是（）A．FA先增大后減小，F(xiàn)B先增大后減小 B．FA先增大后減小，F(xiàn)B增大 C．FA增大，F(xiàn)B先增大后減小 D．FA增大，F(xiàn)B增大【解答】解：以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力情況如圖，采用合成法，由圖看出，F(xiàn)A的大小先增大后減小，F(xiàn)B的大小在增大。故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選：B。自練31.如圖所示，斜面頂端固定有半徑為R的輕質(zhì)滑輪，用不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩將半徑為r的球沿斜面緩慢拉升．不計(jì)各處摩擦，且R＞r．設(shè)繩對(duì)球的拉力為F，斜面對(duì)球的支持力為N，則關(guān)于F和N的變化情況，下列說(shuō)法正確的是（）A．F一直增大，N一直減小B．F一直增大，N先減小后增大C．F一直減小，N保持不變 D．F一直減小，N一直增大2.如圖，三根輕細(xì)繩懸掛兩個(gè)質(zhì)量相同的小球保持靜止，A、D間細(xì)繩是水平的，現(xiàn)對(duì)B球施加一個(gè)水平向右的力F，將B緩緩拉到圖中虛線位置，這時(shí)三根細(xì)繩張力TAC、TAD、TAB的變化情況是（）A．都變大 B．TAD和TAB變大，TAC不變C．TAC和TAB變大，TAD不變 D．TAC和TAD變大，TAB不變3.小物塊P沿著光滑半圓曲面下滑，從A點(diǎn)下滑到最低點(diǎn)B的過(guò)程中，其重力G的切向分量G1，如圖所示．G1的大小變化情況正確的是（）A．逐漸增大 B．逐漸減小 C．先增大后減小 D．先減小后增大第12講動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題答案詳解自練11．【解答】解：對(duì)滑輪受力分析，受兩個(gè)繩子的拉力和桿的彈力；滑輪一直保持靜止，合力為零，故桿的彈力與兩個(gè)繩子的拉力的合力等值、反向、共線；由于兩個(gè)繩子的拉力大小等于重物的重力，大小不變，方向也不變，故兩個(gè)拉力的合力為mg，與水平方向成45°斜向右下方；若保持滑輪的位置不變，改變?chǔ)鹊拇笮。喪芰η闆r不變，故滑輪受到木桿的彈力大小不變；故A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤，C錯(cuò)誤，D正確；故選：D。2．【解答】解：以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力：重力、a、b兩繩的拉力T1、T2．根據(jù)平衡平衡條件得知，T1和T2的合力方向豎直向上，大小與重力相等，保持不變，作出b繩在三個(gè)不同位置時(shí)，兩個(gè)拉力的變化，如圖，可圖得到，T1＝T3＞T2。由圖看出，繩a的拉力減小。故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。自練21．【解答】解：以小球B為研究對(duì)象，分析受力情況，由平衡條件可知，彈簧的彈力N和繩子的拉力F的合力F合與重力mg大小相等，方向相反，即F合＝mg，作出力的合成如圖，由三角形相似得：＝又由題，OA＝OB＝L，得，F(xiàn)＝F合＝mg，可見(jiàn)，繩子的拉力F只與小球B的重力有關(guān)，與彈簧的勁度系數(shù)K無(wú)關(guān)，所以得到F1＝F2。故選：B。自練31．【解答】解：對(duì)球受力分析，受重力、支持力和拉力，如圖所示：由于細(xì)線與斜面的夾角不斷增加，故F一直增大，N一直減??；故選：A。2．【解答】解：以B為研究對(duì)象受力分析，由分解法作圖如圖：由圖可以看出，當(dāng)將B緩緩拉到圖中虛線位置過(guò)程，繩子與與豎直方向夾角變大，繩子的拉力大小對(duì)應(yīng)圖中1、2、3三個(gè)位置大小所示，即TAB逐漸變大，F(xiàn)逐漸變大；再以AB整體為研究對(duì)象受力分析，設(shè)AC繩與水平方向夾角為α，則豎直方向有：TACsinα＝2mg得：T