4.解題途徑:
當(dāng)物體在兩個(gè)共點(diǎn)力作用下平衡時(shí),這兩個(gè)力一定等值反向;當(dāng)物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下平衡時(shí),往往采用平行四邊形定則或三角形定則;當(dāng)物體在四個(gè)或四個(gè)以上共點(diǎn)力作用下平衡時(shí),往往采用正交分解法。
[例13]重G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間。若擋板逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置,在該過(guò)程中,斜面和擋板對(duì)小球的彈力的大小F1、F2各如何變化?
解:由于擋板是緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的,可以認(rèn)為每個(gè)時(shí)刻小球都處于靜止?fàn)顟B(tài),因此所受合力為零。應(yīng)用三角形定則,G、F1、F2三個(gè)矢量應(yīng)組成封閉三角形,其中G的大小、方向始終保持不變;F1的方向不變;F2的起點(diǎn)在G的終點(diǎn)處,而終點(diǎn)必須在F1所在的直線上,由作圖可知,擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°過(guò)程,F2矢量也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°,因此F1逐漸變小,F2先變小后變大。(當(dāng)F2⊥F1,即擋板與斜面垂直時(shí),F2最小)
[例14]重G的均勻繩兩端懸于水平天花板上的A、B兩點(diǎn)。靜止時(shí)繩兩端的切線方向與天花板成α角。求繩的A端所受拉力F1和繩中點(diǎn)C處的張力F2。
解:以AC段繩為研究對(duì)象,根據(jù)判定定理,雖然AC所受的三個(gè)力分別作用在不同的點(diǎn)(如圖中的A、C、P點(diǎn)),但它們必為共點(diǎn)力。設(shè)它們延長(zhǎng)線的交點(diǎn)為O,用平行四邊形定則作圖可得:,。
[例15]有一個(gè)直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙, OB豎直向下,表面光滑。AO上套有小環(huán)P,OB上套有小環(huán)Q,兩環(huán)質(zhì)量均為m,兩環(huán)由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連,并在某一位置平衡(如圖所示)。現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離,兩環(huán)再次達(dá)到平衡,那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)比較,AO桿對(duì)P環(huán)的支持力FN和摩擦力f的變化情況是
A.FN不變,f變大 B.FN不變,f變小
C.FN變大,f變大 D.FN變大,f變小
解:以兩環(huán)和細(xì)繩整體為對(duì)象求FN,可知豎直方向上始終二力平衡,FN=2mg不變;以Q環(huán)為對(duì)象,在重力、細(xì)繩拉力F和OB壓力N作用下平衡,設(shè)細(xì)繩和豎直方向的夾角為α,則P環(huán)向左移的過(guò)程中α將減小,N=mgtanα也將減小。再以整體為對(duì)象,水平方向只有OB對(duì)Q的壓力N和OA 對(duì)P環(huán)的摩擦力f作用,因此f=N也減小。答案選B。
[例16]A的質(zhì)量是m,A、B始終相對(duì)靜止,共同沿水平面向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)a1=0和a2=0.75g時(shí),B對(duì)A的作用力FB各多大?
解:一定要審清題:B對(duì)A的作用力FB是B對(duì)A的支持力和摩擦力的合力。而A所受重力G=mg和FB的合力是F=ma。
當(dāng)a1=0時(shí),G與 FB二力平衡,所以FB大小為mg,方向豎直向上。
當(dāng)a2=0.75g時(shí),用平行四邊形定則作圖:先畫(huà)出重力(大小和方向),再畫(huà)出A所受合力F的大小和方向,再根據(jù)平行四邊形定則畫(huà)出FB。由已知可得FB的大小FB=1.25mg,方向與豎直方向成370角斜向右上方。
[例17] 如圖所示,兩物體A和B,質(zhì)量分別為M和m。用跨過(guò)定滑輪的輕繩相連,A靜止于水平地面上,不計(jì)定滑輪與各個(gè)接觸物體之間的摩擦。物體A對(duì)輕繩的作用力的大小和地面對(duì)物體A的作用力的大小分別是多少?
分析與解答:本題的關(guān)鍵詞語(yǔ)有:“靜止”、“輕繩”、“不計(jì)……摩擦”。
對(duì)B進(jìn)行受力分析:豎直向下的重力和豎直的向上輕繩對(duì)物體B的拉力。
對(duì)A進(jìn)行受力分析:豎直向下的重力、豎直向上的輕繩對(duì)物體A的拉力和豎直向上的地面對(duì)物體A的支持力。其中輕繩對(duì)物體A和輕繩對(duì)物體B的拉力是相等的。
根據(jù)物體A和物體B都處于靜止?fàn)顟B(tài)可知,輕繩對(duì)物體B的拉力等于物體B的重力;輕繩對(duì)物體B的拉力等于物體B對(duì)輕繩的拉力(這是一對(duì)作用力和反作用力),輕繩對(duì)物體A的作用力等于輕繩中的張力,即等于物體B的重力。
對(duì)于物體A,根據(jù)平衡知識(shí)可知,物體A受到的重力等于輕繩對(duì)物體A的拉力與地面對(duì)物體A的支持力的和。又輕繩對(duì)物體A的拉力等于物體B的重力,所以,地面對(duì)物體A的支持力等于物體A的重力減去輕繩對(duì)物體A的拉力,即等于物體A的重力減去物體B的重力。
[續(xù)問(wèn)](1)物體A對(duì)地面的壓力(等于地面對(duì)物體A的支持力);(2)物體B對(duì)輕繩的拉力(等于物體B的重力);(3)另一段輕繩對(duì)天花板的拉力(等于兩倍物體B的重力)。
[變形]連接物體A的輕繩與豎直線之間有一夾角θ,整個(gè)裝置仍處于靜止?fàn)顟B(tài)。
這時(shí)輕繩中的拉力仍等于物體B的重力,物體A將受到地面水平方向的摩擦力作用,大小等于物體B的重力乘以θ角的正弦;地面對(duì)物體A的支持力等于物體A受到的重力減去物體B的重力與θ角的余弦的積。地面對(duì)物體A的作用力自己可以推導(dǎo);若定滑輪的質(zhì)量不計(jì),還可以求另一段輕繩對(duì)天花板的作用力的大小和方向{方向與豎直線的夾角為θ/2;大小為2mgcos(θ/2)}。
[例18]重力為G的物體A受到與豎直方向成α角的外力F后,靜止在豎直墻面上,如圖所示,試求墻對(duì)物體A的靜摩擦力。
分析與解答:
這是物體靜力平衡問(wèn)題。首先確定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,畫(huà)出受力圖。A受豎直向下的重力G,外力F,墻對(duì)A水平向右的支持力N,以及還可能有靜摩擦力f。這里對(duì)靜摩擦力的有無(wú)及方向的判斷是極其重要的。物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí),它們之間就有靜摩擦力;物體間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí),它們之間就沒(méi)有靜摩擦力。那么有無(wú)靜摩擦力的鑒別,關(guān)鍵是對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的理解。我們可以假設(shè)接觸面是光滑的,若不會(huì)相對(duì)運(yùn)動(dòng),物體將不受靜摩擦力,若有相對(duì)運(yùn)動(dòng)就有靜摩擦力。
(注意:這種假設(shè)的方法在研究物理問(wèn)題時(shí)是常用的方法,也是很重要的方法。)
正確的答案應(yīng)該是:
當(dāng) Fcosα=G時(shí),物體A在豎直方向上受力已經(jīng)平衡,故靜摩擦力為零;
當(dāng) Fcosα<G時(shí),物體有向下滑動(dòng)的趨勢(shì),故靜摩擦力f的方向向上,大小為G-F·cosα;
當(dāng) Fcosα>G時(shí),物體有向上滑動(dòng)的趨勢(shì),故靜摩擦力f的方向向下,大小為 Fcosα-G。
注意:墻對(duì)物體的支持力為N,N=F·sinα,但不能用f=μN(yùn)來(lái)計(jì)算靜摩擦力。f=μN(yùn)只適用于滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算,在高中學(xué)習(xí)的范圍,我們認(rèn)為最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等。
[例19]如圖示,大小為20N、30N和40N的三個(gè)力作用于物體一點(diǎn)上,夾角互為120°,求合力的大小和方向。
分析與解答:不在一條直線上的共點(diǎn)力合成應(yīng)遵從平行四邊形法則。
方法一:設(shè)F1=20N,F(xiàn)2=30N,F(xiàn)3=40N,可用代數(shù)法(公式法)求解。先求出F1和F2的合力F12的大小和方向,然后再將F12與F3合成求出大小和方向,此法計(jì)算準(zhǔn)確誤差小但過(guò)于繁雜。
方法二:利用作圖法求解,沒(méi)有繁雜的計(jì)算,但作圖誤差不可避免,大小和方向都會(huì)產(chǎn)生誤差。
方法三:可用分解后再合成,化復(fù)雜為簡(jiǎn)單,選取平面直角坐標(biāo)系如圖所示。將F2、F1沿坐標(biāo)軸方向分解[分解的矢量越少越好,這就是選取坐標(biāo)系的原則]:
ΣFx=F1x+F2x+F3x=-F1cos30°+F2cos30°+0=-20×+30×=5N
ΣFy=F1y+F2y+F3y=-F1sin30°+F2sin30°-F3=20×+30×-40=-15N
∑F===10N
tanθ===,即θ=-600
F與x軸正方向夾角為600,如圖所示。
方法四:利用已知的結(jié)論進(jìn)行解題往往更簡(jiǎn)捷,特別是在填空、選擇題中發(fā)揮明顯的優(yōu)勢(shì)。
三個(gè)大小相等互為120°角的三個(gè)共點(diǎn)力的合力為零,這一點(diǎn)很容易證明,如果我們把F2、F3中的20N與F1進(jìn)行合成,合力便為零,此題就簡(jiǎn)化為一個(gè)10N和一個(gè)20N的兩個(gè)力夾角為120°的合成問(wèn)題,這時(shí)不管是用計(jì)算法還是作圖法都會(huì)覺(jué)得很方便且容易得多。
方法五:若仍用方法四中的思路,而是每個(gè)力中取30N,F(xiàn)3則再將加上-10N,F(xiàn)1再加10N即可,這樣此題就簡(jiǎn)化成兩個(gè)夾角為60°、大小均為10N的兩個(gè)力的合成問(wèn)題,利用直角三角形的知識(shí)即可解決,不必經(jīng)分解后再合成的迂回步驟?梢(jiàn)一題多解是訓(xùn)練思維的好方法,是提高能力的有效措施。
[例20]如圖所示,一塊木塊被兩塊木板夾在中間靜止不動(dòng),在兩側(cè)對(duì)兩木板所加水平方向力的大小均為N,木塊的質(zhì)量為m。
(1)木塊與木板間的靜摩擦力是多少?
(2)若木塊與木板間的最大靜摩擦系數(shù)為μ,欲將木塊向下或向上抽出,則所需的外力F各多大?
分析與解答:
(1)由于木塊處于平衡狀態(tài),且木塊兩側(cè)均分別與木板接觸,所以木塊兩側(cè)均受向上的靜摩擦力,其大小的總和與重力相等,如圖所示,即2f=mg,所以木塊與木板間的靜摩擦力為f=mg/2。
(2)若對(duì)木塊施加一向下的外力F,木塊仍處于平衡狀態(tài),則木塊所受的靜摩擦力方向仍向上,且隨著外力F的增大而增大,如圖所示。當(dāng)靜摩擦力增大到最大靜摩擦力時(shí),本塊開(kāi)始相對(duì)于木板滑動(dòng),這時(shí)可將木塊從木板中抽出,有:F+mg=2fmax,其中fmax為最大靜摩擦力,且fmax=μN(yùn),所以F=2μN(yùn)-mg。
(3)當(dāng)對(duì)木塊加一向上的力F時(shí),開(kāi)始木塊所受靜摩擦力方向向上,且隨F的增加而減小。當(dāng)F增大到一定值時(shí),恰好使木塊的靜摩擦力為零。這時(shí)若F繼續(xù)增加,則木塊受的靜摩擦力向下,且隨F的增大而增大,當(dāng)F增大到一定程度,木塊的靜摩擦力為最大靜摩擦力,這時(shí),木塊將被向上抽出,如圖所示。有:F=mg+2fmax,其中fmax為最大靜摩擦力,且fmax=μN(yùn),所以F=mg+2μN(yùn)。
所以欲將木塊向下抽出,至少需加2μN(yùn)-mg的外力,欲將木塊向上抽出,至少需加2μN(yùn)+mg的外力。
[例21]用繩將球A掛在光滑豎直墻上,如圖所示。(1)現(xiàn)施加外力將球A繞球心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度,外力撤去后,球的運(yùn)動(dòng)情況如何?(2)墻面光滑,繩子變短時(shí),繩的拉力和球?qū)Φ膲毫⑷绾巫兓?/p>
分析與解答:
(1)因?yàn)閴κ枪饣,繩子的作用力一定過(guò)球心。取球?yàn)檠芯繉?duì)象,受力圖如圖所示。N為墻對(duì)球的力,方向水平向右;重力mg方向豎直向下;繩拉力T沿繩的方向,θ為繩與墻的夾角。因?yàn)樾∏蜢o止,所以N、T、mg的合力為零,即T、N的合力F大小等于mg,方向豎直向上,T=mg/cosθ,N=mgtanθ。
當(dāng)球A受到外力矩使其順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度后,重力mg和墻對(duì)球的支持力方向不變且均過(guò)球心,而繩對(duì)球A的作用力T不再過(guò)球心,且此力T對(duì)球A中心產(chǎn)生一使球A逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的效果,墻面光滑無(wú)摩擦力。所以外力撤去后,球A在力T對(duì)球A的作用下使球A繞球心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)球A轉(zhuǎn)動(dòng)到原平衡位置時(shí),球A具有轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能而繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)到一定角度后速度為零,而后球A向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),再次轉(zhuǎn)動(dòng)到平衡位置時(shí),球A仍具有轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能而繼續(xù)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)為速度為零后又重復(fù)上述過(guò)程。
(2)研究變量的問(wèn)題,我們要緊緊抓住被研究變量與不變量之間的關(guān)系,這是研究此類問(wèn)題的一般思路和方法.由受力圖可知:
T=mg/cosθ ①
N=mgtanθ 、
墻面光滑,當(dāng)繩子變短時(shí),θ角增大,式①中cosθ將變小,但其在分母上故整個(gè)分式變大,即T增大;式②中tanθ隨θ變大而增大,故N也增大。
此題也可用圖解法求解,因?yàn)門(mén)、N的合力F大小為mg,方向豎直向上,N的方向也已知總是垂直于墻(這些都是不變的量)。即已知合力和一個(gè)分力的方向求另一個(gè)分力。根據(jù)矢量合成的三角形法則,由圖可知,當(dāng)θ增大時(shí),N變?yōu)镹′,T變?yōu)門(mén)′,都將增大。
3.三力匯交原理:物體在三個(gè)互不平行的力的作用下處于平衡,則這三個(gè)力必為共點(diǎn)力。(表示這三個(gè)力的矢量首尾相接,恰能組成一個(gè)封閉三角形)
2.共點(diǎn)力的平衡條件:在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為零。
1.共點(diǎn)力:幾個(gè)力作用于物體的同一點(diǎn),或它們的作用線交于同一點(diǎn)(該點(diǎn)不一定在物體上),這幾個(gè)力叫共點(diǎn)力。
4.需要合成或分解時(shí),必須畫(huà)出相應(yīng)的平行四邊形(或三角形)。
在解同一個(gè)問(wèn)題時(shí),分析了合力就不能再分析分力;分析了分力就不能再分析合力,不可重復(fù)。
[例10]如圖所示,傾角為θ的斜面A固定在水平面上。木塊B、C的質(zhì)量分別為M、m,始終保持相對(duì)靜止,共同沿斜面下滑。B的上表面保持水平,A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。(1)當(dāng)B、C共同勻速下滑;(2)當(dāng)B、C共同加速下滑時(shí),分別求B、C所受的各力。
解:(1)先分析C受的力。這時(shí)以C為研究對(duì)象,重力G1=mg,B對(duì)C的彈力豎直向上,大小N1= mg,由于C在水平方向沒(méi)有加速度,所以B、C間無(wú)摩擦力,即f1=0。
再分析B受的力,在分析 B與A間的彈力N2和摩擦力f2時(shí),以BC整體為對(duì)象較好,A對(duì)該整體的彈力和摩擦力就是A對(duì)B的彈力N2和摩擦力f2,得到B受4個(gè)力作用:重力G2=Mg,C對(duì)B的壓力豎直向下,大小N1= mg,A對(duì)B的彈力N2=(M+m)gcosθ,A對(duì)B的摩擦力f2=(M+m)gsinθ
(2)由于B、C 共同加速下滑,加速度相同,所以先以B、C整體為對(duì)象求A對(duì)B的彈力N2、摩擦力f2,并求出a ;再以C為對(duì)象求B、C間的彈力、摩擦力。
這里,f2是滑動(dòng)摩擦力N2=(M+m)gcosθ, f2=μN(yùn)2=μ(M+m)gcosθ
沿斜面方向用牛頓第二定律:(M+m)gsinθ-μ(M+m)gcosθ=(M+m)a
可得a=g(sinθ-μcosθ)。B、C間的彈力N1、摩擦力f1則應(yīng)以C為對(duì)象求得。
由于C所受合力沿斜面向下,而所受的3個(gè)力的方向都在水平或豎直方向。這種情況下,比較簡(jiǎn)便的方法是以水平、豎直方向建立直角坐標(biāo)系,分解加速度a。
分別沿水平、豎直方向用牛頓第二定律:f1=macosθ,mg-N1= masinθ,
可得:f1=mg(sinθ-μcosθ) cosθ,N1= mg(cosθ+μsinθ)cosθ
由本題可以知道:①靈活地選取研究對(duì)象可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化;②靈活選定坐標(biāo)系的方向也可以使計(jì)算簡(jiǎn)化;③在物體的受力圖的旁邊標(biāo)出物體的速度、加速度的方向,有助于確定摩擦力方向,也有助于用牛頓第二定律建立方程時(shí)保證使合力方向和加速度方向相同。
[例11]小球質(zhì)量為m,電荷為+q,以初速度v向右滑入水平絕緣桿,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向如圖所示,球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。試描述小球在桿上的運(yùn)動(dòng)情況。
解:先分析小球的受力情況,再由受力情況確定其運(yùn)動(dòng)情況。
小球剛滑入桿時(shí),所受場(chǎng)力為:重力mg方向向下,洛倫茲力Ff=qvB方向向上;再分析接觸力:由于彈力FN的大小、方向取決于v和的大小關(guān)系,所以須分三種情況討論:
① v>,在摩擦力作用下,v、Ff、FN、f都逐漸減小,當(dāng)v減小到等于時(shí)達(dá)到平衡而做勻速運(yùn)動(dòng);② v<,在摩擦力作用下,v、Ff逐漸減小,而FN、f逐漸增大,故v將一直減小到零;③ v=,Ff=G, FN、f均為零,小球保持勻速運(yùn)動(dòng)。
[例12]一航天探測(cè)器完成對(duì)月球的探測(cè)任務(wù)后,在離開(kāi)月球的過(guò)程中,由靜止開(kāi)始沿著與月球表面成一傾斜角的直線飛行,先加速運(yùn)動(dòng),再勻速運(yùn)動(dòng)。探測(cè)器通過(guò)噴氣而獲得推動(dòng)力。以下關(guān)于噴氣方向的描述中正確的是
A.探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí),沿直線向后噴氣 B.探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí),豎直向下噴氣
C.探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),豎直向下噴氣 D.探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),不需要噴氣
解:探測(cè)器沿直線加速運(yùn)動(dòng)時(shí),所受合力F合方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,而重力方向豎直向下,由平行四邊形定則知推力方向必須斜向上方,因此噴氣方向斜向下方。勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),所受合力為零,因此推力方向必須豎直向上,噴氣方向豎直向下。選C
3.只畫(huà)性質(zhì)力,不畫(huà)效果力。
畫(huà)受力示意圖時(shí),只能按力的性質(zhì)分類畫(huà)力,不能按作用效果(拉力、壓力、向心力等)畫(huà)力,否則將出現(xiàn)重復(fù)。
2.按順序找力。
必須是先場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力),后接觸力;接觸力中必須先彈力,后摩擦力(只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力)。
1.明確研究對(duì)象。
在進(jìn)行受力分析時(shí),研究對(duì)象可以是某一個(gè)物體,也可以是保持相對(duì)靜止的若干個(gè)物體。在解決比較復(fù)雜的問(wèn)題時(shí),靈活地選取研究對(duì)象可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化。研究對(duì)象確定以后,只分析研究對(duì)象以外的物體施予研究對(duì)象的力(既研究對(duì)象所受的外力),而不分析研究對(duì)象施予外界的力。
4.二點(diǎn)補(bǔ)充
(1)已知合力,加上一定的條件求分力的各種情況
①已知合力、二分力的方向,求二分力的大。
②已知合力、其中一分力F1的大小和方向,求另F2的大小和方向?
③已知合力、F1的大小、F2的方向,求F1的方向?F2的大?
④已知合力、二分力的大小,求二分力的方向?
(2)滑輪問(wèn)題
①滑輪本身的重力、摩擦一般不計(jì)。
②一根繩子上各點(diǎn)的力大小相等。
③滑輪的作用僅改變繩上拉力的方向。
④軸上的力等于二邊繩子拉力的合力(不一定是大小之和)。
[例8]已知質(zhì)量為m、電荷為q的小球,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止釋放后沿直線OP向斜下方運(yùn)動(dòng)(OP和豎直方向成θ角),那么所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的最小值是多少?
解:根據(jù)題意,釋放后小球所受合力的方向必為OP方向。用三角形定則從右圖中不難看出:重力矢量OG的大小方向確定后,合力F的方向確定(為OP方向),而電場(chǎng)力Eq的矢量起點(diǎn)必須在G點(diǎn),終點(diǎn)必須在OP射線上。在圖中畫(huà)出一組可能的電場(chǎng)力,不難看出,只有當(dāng)電場(chǎng)力方向與OP方向垂直時(shí)Eq才會(huì)最小,所以E也最小,有。
這是一道很典型的考察力的合成的題,不少同學(xué)只死記住“垂直”,而不分析哪兩個(gè)矢量垂直,經(jīng)常誤認(rèn)為電場(chǎng)力和重力垂直,而得出錯(cuò)誤答案。越是簡(jiǎn)單的題越要認(rèn)真作圖。
[例9]輕繩AB總長(zhǎng)l,用輕滑輪懸掛重G的物體。繩能承受的最大拉力是2G,將A端固定,將B端緩慢向右移動(dòng)d而使繩不斷,求d的最大值。
解:以與滑輪接觸的那一小段繩子為研究對(duì)象,在任何一個(gè)平衡位置都在滑輪對(duì)它的壓力(大小為G)和繩的拉力F1、F2共同作用下靜止。而同一根繩子上的拉力大小F1、F2總是相等的,它們的合力N是壓力G的平衡力,方向豎直向上。因此以F1、F2為分力做力的合成的平行四邊形一定是菱形。利用菱形對(duì)角線互相垂直平分的性質(zhì),結(jié)合相似形知識(shí)可得,所以d最大為。
3.矢量的合成分解,一定要認(rèn)真作圖。在用平行四邊形定則時(shí),分矢量和合矢量要畫(huà)成帶箭頭的實(shí)線,平行四邊形的另外兩個(gè)邊必須畫(huà)成虛線。各個(gè)矢量的大小和方向一定要畫(huà)得合理。
在應(yīng)用正交分解時(shí),兩個(gè)分矢量和合矢量的夾角一定要分清哪個(gè)是大銳角,哪個(gè)是小銳角,不可隨意畫(huà)成45°(當(dāng)題目規(guī)定為45°時(shí)除外)。
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