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巧解四力作用下物体的平衡问题

2021-09-10赖世锵

数理化解题研究·高中版 2021年4期

摘 要:力的平衡是高中物理一个重要内容和高考的热点.在处理这一问题时,对物体受力分析,并建构物理模型,用数学方法或图解法来求解,通过巧解把复杂的问题简单化.

关键词:平衡;物理模型;图解法;全反力;摩擦角

中图分类号:G632文献标识码:A文章编号:1008-0333(2021)10-0083-03

在处理力的动态平衡时,我们往往会采取正交分解的方法,建立平衡方程,讨论边、角等变化来判断力的变化,有时问题较复杂时,可将复杂的问题转换成物理模型,变物理问题为数学问题.有时,未免数学运算过于繁琐,此时,可用图解法求解力的平衡问题.可作出平行四边形或矢量三角形,通过其中一力的大小或方向变化,判断其他力的大小与方向的变化,往往用于三力平衡.若四力作用下物体平衡问题,如何建构物理模型,能否用图解法来处理,下面我们一起来探讨这一问题.

原题 (广州市2020届高三年级阶段训练题)水平固定的轻杆AB长为3L,两端系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳,绳上套着一质量为m的小铁环,静止时位置如图1(甲)所示.现用一水平向左的力F将小铁环由图甲位置缓慢拉至如图1(乙)所示位置.已知重力加速度为g,设绳的拉力为T,则().

A.在乙所示位置T=32mg

B.在乙所示位置F=33mg

C.此过程T大小保持不变

D.此过程F先增大后减小

方法一 在F作用下,将小铁块缓慢拉至乙图所示位置,对小铁块受力分析,由于轻绳上套着小铁环,铁环两边绳子拉力大小相等,用正交分解法即可求出在乙所……

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