2.特殊平衡
(1)动态平衡:物体受到的若干个力中某些力在不断变化,但物体的平衡状态不变.
这类问题一般需把握动(如角度)与不动(如重力)的因素及其影响关系.
(2)临界平衡:当物体的平衡状态即将被破坏而尚未破坏时对应的平衡.
这类问题需把握一些特殊词语,如:“恰”、“最大”、“最小”、“至多”等隐含的物理意义和条件。
物理学的条件绝大多数都隐藏在中文含义中,能否从语言文字中找隐含条件,是解物理题的关健。
2、 平衡问题中极值的求法
极值:是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出现的最大值或最小值。中学物理的极值问题可分为简单极值问题和条件,区分的依据就是是否受附加条件限制。若受附加条件阴制,则为条件极值。
平衡问题的情境与处理方法
基础知识 一、情境
l.一般平衡:物质受到若干个力而处于平衡状态.已知其中一些力需求某个力,构建已知力与未知力之间的关系。
1、 解决临界问题的方法
临界问题:某种物理现象变化为另一种物理现象或物体从某种特性变化为另一种特性时,发生的转折状态为临界状态。临界状态也可理解为“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平衡状态将要变化的状态,涉及临界状态的问题叫临界问题,解决这类问题一定要注意“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。
在研究物体的平衡时,经常遇到求物理量的取值范围问题,这样涉及到平衡问题的临界问题,解决这类问题的基本方法是假设推理法,即先假设怎样,然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解。
3、三力汇交原理与三角形相似法
物体在共面的三个力作用下处于平衡时,若三个力不平行,则三个力必共点.这就是三力汇交原理
2、动态平衡问题的分析(图解法)
在有关物体平衡问题中,存在着大量的动态平衡问题,所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态.解动态问题的关键是抓住不变量,依据不变的量来确定其他量的变化规律,常用的分析方法有解析法和图解法.
解析法的基本程序是:对研究对象的任一状态进行受力分析,建立平衡方程,求出应变物理量与自变物理量的一般函数关系式,然后根据自变量的变化情况及变化区间确定应变物理量的变化情况
图解法的基本程序是:对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析,依据某一参量的变化(一般为某一角度),在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图(力的平行四边形或力的三角形),再由动态的力的平行四边形或三角形的边的长度变及角度变化确某些力的大小及方向的变化情况
1、用平衡条件解题的常用方法
(1)力的三角形法
物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接,构成一个矢量三角形;反之,若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零.利用三角形法,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力.
(2)力的合成法
物体受三个力作用而平衡时,其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向,可利用力的平行四边形定则,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解.
(3)正交分解法
将各个力分别分解到X轴上和y轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件,多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡.值得注意的是,对x、y方向选择时,尽可能使落在x、y轴上的力多;被分解的力尽可能是已知力,不宜分解待求力.
说明:力的三角形法与正交分解法是解决共点力平衡问题的最常见的两种解法.前者适于三力平衡问题,简捷、直观.后者适于多力平衡问题,是基本的解法,但有时有冗长的演算过程,因此要灵活地选择解题方法.
2、极值问题:平衡物体的极值,一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题。
解决这类问题的方法常用解析法,即根据物体的平衡条件列出方程,在解方程时,采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值。另外,图解法也是常用的一种方法,即根据物体的平衡条件作出力的矢量图,画出平行四边形或者矢量三角形进行动态分析,确定最大值或最小值。
规律方法
1、临界问题:当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述。
解决这类问题的基本方法是假设推理法,即先假设某种情况成立,然后再根据平衡条件及有关知识进行论证、求解。
另一种平衡是物体受的几个共点力是变化的,但物体总保持平衡即满足合力为零的条件。这种平衡也叫动态平衡。解决这类平衡问题的方法是画出一系列为的矢量三角形,从三角形的边长变化就可定性确定力的变化。
3、当物体受三个以上共点力平衡时,多数情况下采用正交分解法。即将各力分解到X轴和y轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件,FX=0,Fy=0。坐标系的建立应以少分解力,即让较多的力在坐标轴上为原则。
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