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          【干貨】用等效力法解高考物理題,含例題!

          瀏覽次數(shù): 發(fā)布日期: 2024-11-21 18:03:14

          等效力法,就是通過力的合成或者力的分解,用假設(shè)的合力或者分力,甚至矢量和為零的合力,即平衡力系,來代替和變換物體實(shí)際受到的力。


          1、如圖所示,有20牛頓?、30牛頓和40牛頓三個力作用在物體的同一點(diǎn),且彼此夾角均為120°。?求合力的大小和方向。

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          解析:根據(jù)三個大小相等的共點(diǎn)力彼此互成?120°時,其合力為零,從而可以通過增減一個合力為零的力系,對物體的受力進(jìn)行等效變換。

          方法一如圖所示,從原力系中減去一個由三個其點(diǎn)力組成的平衡力系----每個力大小為20牛頓,而互成120°。這樣,不僅將三個力的合成問題變成兩個力的合成題一個10牛頓,一個20牛頓,夾角為120°,而且還可以明顯看出由于F1:F2=2:1,且平行四邊形中的稅角為60°,故合力FF2的夾角為90°或者與F1的夾角為30°、大小F=F1sin60°=圖片。

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          方法二:?如圖所示,在原力系中加上一個由三個共點(diǎn)力組成的平衡力系----每個力大小為20牛頓,互成120°且各力正好與原來的三個力反向。這樣,同樣可以將三個力的合成問題變成兩個力的合成問題,結(jié)果與方法一完全相同。

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          2、小車重力為G ,在卷揚(yáng)機(jī)的牽引下沿水平面運(yùn)動,且與地面的動摩擦因數(shù)為μ。求最佳牽引角和最小牽引力。

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          解析:小車受到四個力的作用。設(shè)支持力N與摩擦力的合力為R.且與堅(jiān)直方向的夾角為φ ,則將力系簡化為三個共點(diǎn)力的問題(如圖所示)。

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          當(dāng)勻速拉動小車時,三個共點(diǎn)力平平衡。根據(jù)拉密定理---當(dāng)三個共點(diǎn)力?平衡時,各力與其所對角的正弦成正比(讀者可根據(jù)三力構(gòu)成的實(shí)量三角形,利用正弦定理很容易證明),有:

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          所以,拉力F為??? 圖片?(1)

          根據(jù)摩擦力f=μN(yùn),則摩擦角φ

          tanφ = f / N = μ?(2)

          (1)式表明當(dāng)cos(φ-θ) =1最大,即φ –?θ = 0時,牽引力最小。所以,最佳牽引角為θ = φ =arctan μ最小牽引力為圖片


          3、如圖所示,三個同樣的帶電單擺a、bc,分別置于重力場、勻強(qiáng)磁場和點(diǎn)電荷電場中,則其簡諧振動周期(T)的關(guān)系為(???? )

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          A.?Ta =Tb =Tc?

          B.?Ta > T> Tc

          C.?Ta < Tb < Tc

          D.不能判定

          解析:三個單擺在振動中受到的力均不相同:處于重力場中的擺球,受到繩的拉力與重力作用;處于磁場中的擺球,還要受到洛倫茲力的作用;而處于電場中的擺球,則還要受到庫侖力的作用。但是,由于洛倫茲力和庫倉力始終沿?cái)[線方向,即法線方向,在切線方向的分量為零,即不會影響產(chǎn)生簡諧振動的回復(fù)力,因?yàn)槿N情況下回復(fù)力具有等效性,就不改變單擺的振動周期。所以,應(yīng)選答案A.?


          4、如圖所示,物塊在力F作用下向右沿水平方向勻速運(yùn)動,則物塊受到的摩擦力Ff與拉力F的合力方向應(yīng)該是(?????? )??

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          A.水平向右

          B.豎直向上??
          C.向左偏上

          D.向右偏上

          解析:物體受四個力平衡,重力和支持力的合力(等效成一個力G’)豎直向下,所以物塊可著作受三力平衡,在共點(diǎn)的三力平衡中,其中FFf的合力必與G’ 等大反向(豎直向上),因此B正確。



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