相似三角形法解决动态平衡问题首先选定研究对象,先正确分析物体的受力,画出受力分析图, 再寻找与力的三角形相似的几何三角形,利用相似三角形的性质,建立比例关系, 把力的大小变化转化为三角形边长的大小变化问题进行讨论
例题 1 如图所示, 杆 BC 的 B 端铰接在竖直墙上,另一端 C 为一滑轮, 重力为 G 的重物上系一绳经过滑轮固定于墙上A 点处,杆恰好平衡,若将绳的A 端沿墙向下移,再使之平衡(BC 杆、滑轮、绳的质量及摩擦均不计),则()A
绳的拉力增大,BC 杆受压力增大B
绳的拉力不变,BC 杆受压力增大C
绳的拉力不变,BC 杆受压力减小D
绳的拉力不变,BC 杆受压力不变思路分析:选取滑轮为研究对象,对其受力分析, 如图所示
绳中的弹力大小相等,即 T1=T2=G,T1、T2、F 三力平衡, 将三个力的示意图平移可以组成封闭三角形,如图中虚线所示,设 AC段绳子与竖直墙壁间的夹角为θ,则根据几何知识可得,杆对绳子的支持力F= 2Gsin θ2,当绳的 A 端沿墙向下移时,θ 增大, F 也增大,根据牛顿第三定律,BC 杆受压力增大
图中,矢量三角形与几何三角形ABC 相似,因此FmgBCAB,解得 F=ABBC·mg,当绳的 A 端沿墙向下移,再次平衡时,AB 长度变短,而BC 长度不变, F 变大,根据牛顿第三定律, BC 杆受压力增大
例题 2如图所示,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点处有一个光滑的小孔,质量为 m 的小球套在圆环上,一根细线的下端拴着小球,上端穿过小孔用手拉住
现拉动细线,使小球沿圆环缓慢上移,在移动过程中,手对线的拉力F 和轨道对小球的弹力N 的大小的变化情况是()A
F 大小将不变B
F 大小将增大C
N 大小将不变D
N 大小将增大对小球受力分析,其受到竖直向下的重力G,圆环对小球的弹力N 和线的拉力F 作用,小球