指南针教育1 相似三角形法在力学问题中的应用我们经常遇到这样的情形:物体在位置变化过程中始终受到三个共点力的作用而处于平衡状态,其中一个力是恒力, 另外两个力是变力
求解两个变力可以通过相似三角形法来进行,尤其在某些动态平衡问题中, 相似三角形法可以起到事半功倍的功效
所谓相似三角形法就是找出一个距离三角形 (三边均表示距离) 和一个力的三角形(三边分别表示力) 的相似关系, 根据相似三角形的特征——对应边成比例来求解则可化繁为简,举重若轻
例 1:光滑半球面上的小球被一通过定滑轮的力F 由 A 点缓慢拉到顶端的过程中,试分析绳的拉力 F 及半球面对小球的支持力FN的变化情况
下列说法正确的是:( ) A.FN增大, F 增大B.FN增大, F 减小C.FN不变, F 减小D.FN减小, F 增大解析:小球受重力 G、球面的支持力 FN和绳子的拉力 F 的作用而处于平衡状态
将重力分解为 F1、F2,根据几何知识可知: 距离三角形 O O A与力的三角形2G AF 相似
设球体的半径为R,定滑轮到球面顶端的距离为 h,绳长为 L,根据三角形相似得:12,Fm gFm gLhRRhR由以上两式得,绳子的拉力:1LFFm ghR球面弹力:2NRFFm ghRO指南针教育2 在球移动过程中始终处于平衡状态,h、R不变,L 变小,所以 F 减小,FN不变
故选 C 例 2: 一轻杆 BO,其 O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上,B 端挂一重物,且系一细绳,细绳跨过杆顶 A处的光滑小滑轮, 用力 F 拉住,如图所示
现将细绳缓慢往左拉, 使杆 BO与杆 AO间的夹角 θ 逐渐减小,则在此过程中,拉力F 及杆 BO所受压力 FN的大小变化情况是 ( ) A、FN先减小后增大B、FN始终不变C、F 先减小后增大 D、F 始终不变解析:取 BO杆的 B端为研究对象, 受到绳子的拉力F