A-Level数学中的力学平衡题目对于中国学生来说一直是游刃有余。这次,针对部分学生关于力学中的难点题目来进行解析。谈一下如何高效解决力学平衡题目。
力学平衡题目的难点在于处理多个力同时作用在物体上,比如frictional force(摩擦力)、normal reaction(支持力)、weight(重力)、tension(拉力)等。
最主要的我们需要画出受力分析图,特别摩擦力一定是跟物体动方向相反的。比如:
我们先完成第一步画出已知力的受力图,选择A环为研究点,重力竖直向下,沿着AB线方向斜向上的拉力(如下图所示),那么摩擦力和支持力什么方向呢?
虽然我们知道支持力是垂直于接触面,此题的接触面就是杆子,那么支持力的方向应该是水平的,具体是水平向左还是向右呢?还有物体有像上还是下的运动趋势,这个对于确定摩擦力是非常重要的。
所以要确定这两个力的方向,还是需要T的大小,这里不再复述,我们得先接触第一问算出AB的拉力T。
T是等于6.4N的,那么T在竖直方向的分力向上,大小是6.4×1.5/2.5 = 3.84N,而水平方向的分力方向向左,大小是6.4×1.5/2.5 = 5.12N。如图所示:
由于整个物体又是处在equilibrium的状态,这就说明水平和竖直方向的合外力分别是等于0的。竖直向下方向mg等于2N,比竖直向上的力3.84N要小,
所以摩擦力的方向就跟重力方向一致,这样才能保证合外力等于0。
同理,支持力的方向必须水平向左去抵消掉5.12N的分力。
综上,受力分析题目特别是摩擦力和支持力的方向是一眼看不出来的,这时候就需要计算来开辟新路,把能找出的力都找出来,问题就变得简单多了。
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