浅谈动态平衡问题的处理

来源 :中学生数理化·学研版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cheng2008YING
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  摘要:在高中物理课程中,力学是学习其他章节的基础,同时也是高考中占比重较大的知识板块.学生在学习这部分知识的时候,正是刚进入高中阶段学习的时候,常常感觉到非常吃力,尤其是在受力分析中对一些动态分析问题的处理上感觉束手无策,并且常常出错.针对于这种情况,笔者通过多年的教学经验总结出一些行之有效的处理此类问题的方法,希望对初学者有所帮助,对一些刚从事教学工作的教师有所启示.
  关键词:物理;力学;平衡;动态;正交分解;缓慢
  一、常规处理——正交分解法
  图1
  图2
  例1如图1所示,物体M处于静止状态,绳子OB保持不变,A点逐渐向A′点靠近的过程中,求各绳的拉力变化情况.
  (如果想竖直方向靠拢又会如何变化?)
  解:确定研究对象为O点.
  如图2,其受力分析如下:
  T1y=T1sinθ=G,
  T1x=T1cosθ.
  当θ↓→sinθ↓→T1↑
  cosθ↑→T1x↑
  (向A′点靠拢)
  当θ↑→sinθ↑→T1↓
  →cosθ↓→T1x↓
  (向竖直方向靠拢)
  二、极限法
  在某些选择题中,为了比较方便快速的解决问题得到准确结果,我们可以采用极限的办法来处理动态平衡问题.
  例2如图3所示,物体静止于倾角可调节的斜面上,试分析倾角变化时物体对斜面的压力和摩擦力如何变化?
  (1)当θ减小,物体对杆的压力和摩擦力变化情况:
  解:确定研究对象为物体m,且处于静止状态.
  受力分析如图4.
  极限处理:θ减小就是要把斜面放平,那就干脆放到水平状态.
  结果:N增大到了G;f减小到了0.
  (2)当θ增大,物体对杆的压力和摩擦力变化情况:受力分析依然如图4.
  极限处理:θ增大就是要把斜面立直,在理智的过程中有一刻物体会由静止变为运动,即由静摩擦力变为滑动摩擦;而当滑动后就成为了非静态过程,我们不作考虑了.另外,支持力的变化可把斜面立直看,此时斜面与物体间没有挤压也就没有了支持力.
  结果:N减小;f增大.
  极限法源于常规解法,所以该题也可以用第一种常规解法,但在解决选择题时后者更方便.
  三、作图法
  (1)物体受三个力处于静止(动态平衡或说明缓慢移动),其中一个力的方向改变,另一个力大小和方向都不变,第三个力的方向不变.
  将此法用于例1,如图5.
  进行受力分析,如图6.
  利用图像的办法处理,分以下三步走:
  第一,找不变力的平衡力.
  即如图6中G的平衡力G′.
  第二,平移方向不变的力即T2的作用线与G′、T1构成矢量三角形.
  第三,旋转方向改变的力即T1的方向交作用线于1、2、3点,明显可以看出T1、T2的变化情况:T1增大、T2增大.
  (2)物体受三个力处于静止(动态平衡或说明缓慢移动),其中两个力的方向都变化,但夹角始终不变,第三个力恒定.
  将此法用于例2,如图7:
  按照三步走方法处理如下:
  显然:当放平时,N变为N1,增大,f变为f1,减小;
  当立起时,N变为N2,减小,
  f变为f2,增大.
  以上三种方法各有特点,可以根据题目要求进行合理选择解决方法,切不可死搬硬套;而且,上述方法难免有不足之处还希望读者指正.
  作者单位:内蒙古科技大学附属中学
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