专题二动态平衡的处理方法及极值问题剖析.doc

专题二 动态平衡的处理方法及极值问题 【必备知识梳理】 一．共点力 物体同时受几个力的作用，如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点，这几个力叫共点力．能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。 二、平衡状态 物体保持静止或匀速运动状态（或有固定转轴的物体匀速转动）． 注意：这里的静止需要二个条件，一是物体受到的合外力为零，二是物体的速度为零，仅速度为零时物体不一定处于静止状态，如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻，物体速度为零，但物体不是处于静止状态，因为物体受到的合外力不为零． 共点力的平衡：如果物体受到共点力的作用，且处于平衡状态，就叫做共点力的平衡。 共点力的平衡条件：为使物体保持平衡状态，作用在物体上的力必须满足的条件，叫做两种平衡状态：静态平衡v=0;a=0 动态平衡v≠0;a=0 ①瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态. 如:竖直上抛最高点.只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态. ②.物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡。 三、共点力作用下物体的平衡条件 （1）物体受到的合外力为零．即F合=0 其正交分解式为F合x=0 ；F合y=0 （2）某力与余下其它力的合力平衡（即等值、反向）。 二力平衡：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，并作用于同一物体 (要注意与一对作用力与反作用力的区别)。 三力平衡：三个力的作用线(或者反向延长线)必交于一个点,且三个力共面.称为汇交共面性。其力大小符合组成三解形规律。 三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量形；任意两个力的合力与第三个力等大、反向(即是相互平衡) 推论：①非平行的三个力作用于物体而平衡，则这三个力一定共点。 ②几个共点力作用于物体而平衡，其中任意几个力的合力与剩余几个力（一个力）的合力一定等值反向 三力汇交原理：当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时，这三个力必交于一点； 说明： ①物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中的一个力,则这个力必与剩下的（N-1）个力的合力等大反向。 ②若采用正交分解法求平衡问题，则其平衡条件为：FX合=0，FY合=0； 求解平衡问题的一般步骤：选对象，画受力图，建坐标，列方程。 四、平衡的临界问题 由某种物理现象变化为另一种物理现象或由某种物理状态变化为另一种物理状态时，发生转折的状态叫临界状态，临界状态可以理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态。平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要发生变化的状态。往往利用“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。 五、平衡的极值问题 极值是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出遭到的最大值或最小值。可分为简单极值问题和条件极值问题。 【例】用绳将重球挂在光滑的墙上，设绳子的拉力为T，墙对球的弹力为N，如图所示，如果将绳的长度加长，则 A．T、N均减小 B．T、N均增加 C．T增加，N减小 D．T减小，N增加 【答案】A 【解析】 试题分析：设绳子和墙面夹角为θ，对小球进行受析： 把绳子的拉力T和墙对球的弹力为N合成F，由于物体是处于静止的，所以物体受力平衡， 所以物体的重力等于合成F，即F=G，根据几何关系得出：，N=mgtanθ．先找到其中的定值，就是小球的重力mg，mg是不变的，随着绳子加长，细线与墙壁的夹角θ减小，则cosθ增大， 减小；tanθ减小，mgtangθ减小；所以T减小，N减小． 故选A 考点：共点力动态平衡 点评：动态平衡是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题．解决这类问题的一般思路是：用不变化的力表示变化的力． 【即学即练】2008年1月以来，中国南方大部分地区和西北地区东部出现了建国以来罕见的持续大范围低温、雨雪和冰冻的极端天气。南方是雨雪交加，不仅雪霜结冰，而且下雨时边刮风边结冰，结果造成输电线路和杆塔上面的冰层越裹越厚，高压电线覆冰后有成人大腿般粗，电力线路很难覆冰，而致使输配电线路被拉断或频频跳闸。现转化为如下物理模型：长为125m的输电线的两端分别系于竖立在地面上相距为100m的两杆塔的顶端A、B。导线上悬挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为300N的物体，不计摩擦，平衡时，导线中的张力T1，现使A点缓慢下移一小段，导线中的张力为T2，则下列说法正确的是（ ） A．T1T2 B．T1T2 C．T1=T2 D．不能确定 【答案】C 【解析】选挂钩为研究对象，受力如图所示。设绳与水平面夹角为α，由平衡条件有 2Tsinα＝G，其中G＝300N，若将绳延长，不难得到sinα＝3/5，则可得T＝250N。因此应该选择答案C。 1．一根水平粗糙的直横杆上，套有两个质量均为m的小铁环，