动态平衡中的三力问题方法一:三角形图解法
特点:三角形图象法则适用于物体所受的三个力中,有一力的大小、方向均不变(通常为重力,也可能是其它力),另一个力的方向不变,大小变化,第三个力则大小、方向均发生变化的问题
方法:先正确分析物体所受的三个力,将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形
然后将方向不变的力的矢量延长,根据物体所受三个力中二个力变化而又维持平衡关系时,这个闭合三角形总是存在,只不过形状发生改变而已,比较这些不同形状的矢量三角形,各力的大小及变化就一目了然了
1 如图 1 所示,一个重力 G 的匀质球放在光滑斜面上,斜面倾角为,在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球,使之处于静止状态
今使板与斜面的夹角缓慢增大,问:在此过程中,挡板和斜面对球的压力大小如何变化
解析:取球为讨论对象,如图 1—2 所示,球受重力 G、斜面支持力 F1、挡板支持力 F2
因为球始终处于平衡状态,故三个力的合力始终为零,将三个力矢量构成封闭的三角形
F1的方向不变,但方向不变,始终与斜面垂直
F2的大小、方向均改变,随着挡板逆时针转动时,F2的方向也逆时针转动,动态矢量三角形图 1-3 中一画出的一系列虚线表示变化的 F2
由此可知,F2先减小后增大,F1随增大而始终减小
同种类型:例 1
2 所示,小球被轻质细绳系着,斜吊着放在光滑斜面上,小球质量为 m,斜面倾角为 θ,向右缓慢推动斜面,直到细线与斜面平行,在这个过程中,绳上张力、斜面对小球的支持力的变化情况
(答案:绳上张力减小,斜面对小球的支持力增大)方法二:相似三角形法
βα图 1-1图 1-2βαGF1F2F1GF2图 1-3θ图 1-4F特点:相似三角形法适用于物体所受的三个力中,一个力大小、方向不变,其它二个力的方向均发生变化,且三个力中没有二力保持垂直关系,但可以找到力构成的矢量三角形相似的几何三角形的问题原理: