1、运用力的三角形法巧解变动中的三力平衡问题在中学阶段,力的平衡问题,多为三力平衡,按平衡条件,合力必为零,将三力首尾相联即围成一封闭三角形。一般来说,只要所给条件能满足解这个三角形的条件(如已知两边夹一角或两角夹一边)就能按解三角形的方法解出这力三角形中要求的物理量。常遇到一类变动中的三力平衡问题。一般是其中一个力大小和方向确定;另一个力的方向确定,大小可变;第三个力大小和方向均变化。要依据所给条件,确定后两力的变化规律。为了帮助学生们很好地理解,采用力三角形来解答,现举几例如下:例题 1一个光滑的圆球搁在光滑的斜面和竖直的档板之间(图 1),斜面和档板对圆球的弹力随斜面倾角 变化而变化的范围是
2、:A斜面弹力 N1变化范围是(mg,)B斜面弹力 N1变化范围是(0,)C档板的弹力 N2变化范围是(0, +)D档板的弹力 N2变化范围是(mg, )答:A、C解:圆球受三个力,其中重力的大小和方向均为确定的,档板对圆球的弹力 N2的方向始终是水平的,亦为确定的。而斜面对圆球的作用力的大小和方向均在变化中,但不论 如何变动,只要 取一个确定的值,圆球就在三力作用下处于平衡状态,则此三力就组成一个封闭的三角形,如图 2 所示:由于 090,所以 mgN 1,0N 2解出。例题 2如图 3 所示,用两根绳子系住一重物,绳 OA 与天花板夹角 不变,且 45,当用手拉住绳 OB,使绳 OB 由水平
3、慢慢转向 OB过程中,OB 绳所受拉力将A始终减少 B始终增大C先增大后减少 D先减少后增大答:D解:重物受三个力,其中重力大小方向确定,OA 方向不变,OB 绳受力的大小方向变化。在变化过程中,重物所受三力平衡,可组成一个封闭三角形,现图示如下:从图中可很直观地得出结论。由于 45,+=90所以 45,此时 TOB取得最小值。例题 3如图 4 所示,一重球用细线悬于 O 点,一光滑斜面将重球支持于 A 点,现将斜面沿水平面向右慢慢移动,那么细线对重球的拉力 T 及斜面对重球的支持力 N 的变化情况是:AT 逐渐增大,N 逐渐减小;BT 逐渐减小,N 逐渐增大;CT 先变小后变大,N 逐渐减小;DT 逐渐增大,N 先变大后变小。答:C解:重球受三个力:重力的大小及方向均为确定,在重球由 A 运动到 B 的过程中,每一个位置上三力均围成一个封闭的三角形(图 5)以上三例的图示,每题只要画出一个图,若用不同颜色笔表示出各力变化,会更简便更直观。