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高一物理必修一新,第三章3.5共点力的平衡知识点详解

高中物理知识点 更新时间:发布时间: 百科书网 趣学号
力学是高一学生学习物理基础,也是他们学习过程中遇到的一大难点。但其实共点力平衡问题并没有学生们想象的那么难,只要理清解题的步骤,做好每一步,再难的题目都是可以做出来的。下面是考高分网高中物理老师给大家带来高一物理必修一新,第三章3.5共点力的平衡知识点详解,一起来看吧!

 

 



 

 

 

01共点力平衡的概念

 

所谓共点力平衡,讲的就是在共点力的作用下,物体处于静止或者匀速直线运动的状态,当物体处于静止状态的时候,叫做静态平衡,而当物体处于匀速直线运动状态的时候,叫做动态平衡。这两种状态都是平衡状态,所以物体受到的合外力都是零。

共点力平衡的题型也可以分为静态平衡和动态平衡两类。其中静态平衡主要是通过力的合成和分解进行求解,这里不多赘述;而动态平衡问题是学生普遍错的比较多,也比较难以理解的,接下来将主要分析这类问题的题型和解法。

 

02共点力动态平衡问题的解法一:解析法

 

解析法是对研究对象进行受力分析,画出受力分析图,并根据物体的平衡条件列出方程,得到力与力之间的函数关系,一般会涉及到一个变化角度的三角函数。

解析法比较适合题目中有明显角度变化的题型,比如:

【例1】如图所示,小船用绳牵引靠岸,设水的阻力不变,在小船匀速靠岸的过程中,有()

 



 

共点力动态平衡问题的解法二:图解法

图解法是对研究对象进行受力分析,再根据平行四边形法则或是三角形定则画出不同情况下的矢量图,然后根据有向线段的长度与方向变化,判断各个力的大小和方向的变化。

图解法比较常用,尤其适合受到三个力作用处于平衡状态的题型。图解法根据不同的适用情境,可以分为矢量三角形法、相似三角形法以及辅助圆法。

 

01矢量三角形法

 

受三个力平衡的物体,将三个力首尾相连刚好可以得到一个三角形,三角形三条边的长度和方向分别表示对应力的大小和方向。

矢量三角形法适用于受到的三个力中,一个力大小方向都不变,一个力大小改变方向不变,第三个力大小方向都改变的情况,

 

解题思路为:

1.画三角

2.定方向

3.找变化

【例2】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()

 





 

02相似三角形法

 

相似三角形法适用于一个力大小方向不变,另外两个力大小变化的情况,能用相似三角形法解的题目,往往会有非常明显的几何关系存在。

解题思路为:

1.画出力构成的矢量三角形

2.找与力的三角形相似的几何三角形

3.写出两相似三角形的比例式进行判断

【例3】如图所示,为质量均可忽略的轻绳与轻杆组成系统,轻杆A端用铰链固定,滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计),轻杆B端吊一重物G.现将绳的一端拴在杆的B端,用拉力F将B端缓慢释放(均未断)到AB杆转到水平位置前,以下说法正确的是()

 





 

03辅助圆法

 

辅助圆法适用于一个力大小方向不变,另外两个力方向变化但夹角不变的情况,不同于适用相似三角形法的题目,适用辅助圆法的题目往往没有明显的几何长度可以利用,而是由两个力的夹角不变,利用初中的圆周角定理,“在同圆或等圆中,同弧或等弧对应的圆周角相等”,当给这三个力组成的矢量三角形外接一个圆时,那个大小方向不变的力就是所谓的“同弧”所对的弦,而那个大小不变的夹角就是“同弧对应的圆周角”,移动角的端点在圆弧上的位置,就可以模拟动态变化过程中力的大小变化。

 

解题思路如图:

 

1.画出力构成的三角形

2.画出该三角形的外接圆

3.找到起点和终点判断变化

【例4】如图所示,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N,初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为α(α>90°).现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变.在OM由竖直被拉到水平的过程中()

 







 

如何学好共点力动态平衡问题

 

无论是解析法还是图解法,两种方法的使用对学生的数学能力都有较高的要求,因此学好数学是学好物理的第一步;

其次物理知识点之间的关联性非常强,后面的内容往往需要前面的知识为基础,因此像受力分析、正交分解一类的基本知识需要做到熟练!熟练!再熟练!遇到不懂的内容要及时解决,不要让问题积累下来,避免问题滚雪球一样越积越多;

最后,物理是一门注重理解的学科,同学们在学习的过程中要学会多加思考。

 

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高一物理必修一新,第三章3.5共点力的平衡知识点详解


高一物理必修一新,第三章3.5共点力的平衡知识点详解

 

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