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巧用矢量三角形解物理题

  • 作者: 速读·中旬
  • 来源: 归一文学
  • 发表于2023-11-09
  • 热度17010
  • 刘满意

      

      

      

      ◆摘? 要:构造矢量三角形,利用数学知识来解物理题在近年的高考中经常出现。如何去解一个三角形,高中数学按照顺序,先后学了解直角三角形,解一般的三角形,常用的方法有勾股定理、正弦定理、余弦定理以及相似三角形。在物理力學部分,就经常构造一个矢量三角形。

      ◆关键词:矢量三角形;三力平衡;动态平衡

      一、构造矢量三角形

      1.平衡状态中的三角形

      平衡状态,包括静止、匀速直线运动以及缓慢移动三种状态。如果一个物体处于平衡状态,且受到3个力,这3个力就能构成一个封闭的矢量三角形。

      2.变速中的矢量三角形

      除了平衡状态之外的其它状态,都是非平衡状态。常见的有匀变速直线运动,圆周运动。处于非平衡状态的物体合力不为零,如果受到2个力,这2个力与合力一起能构造一个矢量三角形。

      二、用数学方法解力学中的三角形

      1.利用相似三角形解物理题

      例题1:如下图所示是一个简易起吊设施的示意图,AC是质量不计的撑杆,A端与竖直墙之间用铰链连接,一滑轮固定在A点正上方,C端吊一重物.现施加一拉力F将重物P缓慢向上拉,在AC杆达到竖直状态前,则有(? )

      A.BC绳中的拉力FT越来越大

      B.BC绳中的拉力FT越来越小

      C.AC杆中的支持力FN越来越大

      D.AC杆中的支持力FN越来越小

      2.利用动态矢量三角形解动态平衡问题

      如果一个物体受到3个力作用而处于平衡状态,这三个力在任何时刻都能构成一个封闭的矢量三角形,比如下面这道高考题。

      例题2:(2016·全国1卷)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。用FT表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中(? )

      A.F逐渐变大,FT逐渐变大? ? ? ? B.F逐渐变大,FT逐渐变小

      C.F逐渐变小,FT逐渐变大? ? ? ? D.F逐渐变小,FT逐渐变小

      我们以O点为研究对象,受力如左上图所示,FT、mg和F这3个力能构成一个封闭的矢量三角形。当用水平向左的力缓慢拉动O点时。则绳OA与竖直方向的夹角θ变大,F越来越长,FT也越来越长。F逐渐变大,FT逐渐变大,选项A正确。

      3.用正弦定理或余弦定理解力学三角形

      数学是一个工具,而物理学科是很需要数学工具的,所以,做物理题时,千万不能放弃数学思维。其实,数学中学到的解三角形,就可以用来解物理学中的力学三角形,比如数学中解三角形经常用的正弦定理和余弦定理,就经常用来解物理中的适量三角形。

      本文标题:巧用矢量三角形解物理题

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