共点力平衡作为每年高考的必考题,其解题思路和方法是我们一定要熟练掌握的。解决共点力平衡的基本思路如下:

1、确定研究对象(整体、单体、结点)

2、受力分析

3、选择方法(解析法、图解法、相似三角形法、正弦定理法)

4、列方程或画图

5、求解并讨论分析

上述方法虽然很多同学都知道,却不清楚什么时候该选什么方法。今天我们就来说一说如何怎样选出合适的方法从而快速解题。

一、解析法:几个力能构成直角三角形

解析法是我们最熟悉的一种。解析法的实质是解直角三角形。也就是说,我们会想法设法(比如利用力的合成与分解法或是正交分解法等)把已知力和未知力放到一个直角三角形里,利用三角函数知识解。那什么情况下我们会用解析法呢,当然是几个力能构成一个直角三角形的情况。下面我们就一起来看看。

【例题1】如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30度,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为 ( )

2020年高考物理,共点力平衡的常用方法,你都掌握了吗?

解析如下:

2020年高考物理,共点力平衡的常用方法,你都掌握了吗?

二、图解法:三力满足“一恒二定三变化”用此法

一恒指的是:三个力中有一个大小方向均不变的恒力(这个力常常由重力充当);

二定指的是:有一个力方向不变;

三变化指的是:第三个力大小方向都是变化的。

图解法指的是物体受同一平面内三个互不平行的力的作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接,构成一个矢量三角形。下面我们也来看一个例题。

【例题2】如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力N以及绳对小球的拉力T的变化情况是( )

2020年高考物理,共点力平衡的常用方法,你都掌握了吗?

A.N保持不变,T不断增大 B.N不断增大,T不断减小

C.N保持不变,T先增大后减小 D.N不断变大,T先减小后增大

解析见下图:

2020年高考物理,共点力平衡的常用方法,你都掌握了吗?

三、相似三角形法:一恒二三变(三力中只有一个恒力,其他两力方向都变化)

​相似三角形法:已知条件中涉及三角形的边长,且力三角形与长度三角形相似,可以用对应边成比例进行分析求解。

【例题3】如图所示,绳与杆均轻质,承受弹力的最大值一定,A端用铰链固定,滑轮在A点正上C(滑轮大小及摩擦均可不计),B端吊一重物。现施拉力F将B缓慢上拉(均未断),在AB杆达到竖直前 ,下列说法正确的是( )

2020年高考物理,共点力平衡的常用方法,你都掌握了吗?

A.绳子越来越容易断 B.绳子越来越不容易断

C.AB杆越来越容易断 D.AB杆越来越不容易断

2020年高考物理,共点力平衡的常用方法,你都掌握了吗?

四、拉密定理:恒力对恒角

拉密原理:同一平面内,当三个共点力的合力为零时,其中任意一个力与其它两个力夹角正弦的比值相等,即F1/sinα=F2/sinβ=F3/sinγ。其实质就是正弦定理的变形。

2020年高考物理,共点力平衡的常用方法,你都掌握了吗?

【例题4】(2017·新课标全国Ⅰ卷)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N。初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为()。现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中,下列说法正确的是( )

2020年高考物理,共点力平衡的常用方法,你都掌握了吗?

A.MN上的张力逐渐增大 B.MN上的张力先增大后减小

C.OM上的张力逐渐增大 D.OM上的张力先增大后减小

答案:AD,解析见下图

2020年高考物理,共点力平衡的常用方法,你都掌握了吗?

最后,我们再总结一下。

1、解析法:解直角三角形

2、图解法:一恒二定三变化,首尾相接图解法,力的大小看长短

3、相似三角形法:一恒二三变,相似比例法,力与对应边长同增减

4、拉密定理:恒力对恒角,拉密定理法,力与对应正弦同增减

解动态平衡的几种常用方法,你都掌握了吗?

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