题文
如图所示,一个硬质圆环竖直放置在地面上,两根轻杆OA、OB一端由铰链(图中未画出)连接在圆环圆心O处,另一端也由铰链分别连接在圆环A、B两点。重物G由一根轻绳OC悬挂在O点。开始时,轻杆OA水平,OB与OA夹角为150°。若从图示位置将圆环顺时针缓慢旋转90°,杆OA对O点的作用力大小变化情况是____________;若从图示位置将圆环逆时针缓慢旋转90°,杆OB对O点的作用力大小变化情况是____________(均选填“一直变大”、“一直变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”)。
题型:未知 难度:其他题型
答案
先变大后变小;一直变小。
解析
将圆环沿顺时针方向转过90°角的过程中,小球的位置保持不动,受力保持平衡,由平衡条件可知,两杆拉力的合力不变,运用三角定则作出力的合成图,由正弦定理得出两绳的拉力与OA转动角度的关系,即可分析两力的变化情况.
设小球的重力为G,圆环沿顺时针方向转过过程中OA与竖直方向的夹角α时,OA和OB的拉力大小分别为T1、T2.由题,小球的位置保持不动,受力保持平衡,由平衡条件可知,两杆拉力的合力不变,运用三角定则作出力的合成图,如图,
小球受到的重力G和T1、T2组成一个闭合的三角形.由几何知识得知,T1、T2的夹角保持60°,由正弦定理得
得,
在α从90°转到0°的过程中,根据数学知识得知,sin(120°-α)先增大后减小,而sinα减小,所以OA杆所受拉力先增大后减小,OB杆所受拉力一直减小.
点评:本题的解题关键是运用数学知识得到两绳拉力的表达式,考查运用数学工具处理物理问题的能力,同时,本题用三角形定则作图比较简单.
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,一个硬质圆环竖直放置在地面上,.....”主要考查你对 [力的合成 ]考点的理解。
力的合成
合力与分力:
当一个物体受到几个力的共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,原来的几个力叫做这个力的分力。
①合力与分力是针对同一受力物体而言的。
②一个力之所以是其他几个力的合力,或者其他几个力之所以是这个力的分力,是冈为这一个力的作用效果与其他几个力共同作用的效果相当,合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系。
③合力可能大于任何一个分力,也可能小于任何一个分力,也可能介于两个分力之间。
④如果两个分力的大小不变,夹角越大,合力就越小;夹角越小,合力就越大。
⑤两个大小一定的力F1、F2,其合力的大小范围

力的运算法则:
1.平行四边形定则
作用在同一点的两个互成角度的力的合力,不等于两分力的代数和,而是遵循平行四边形定则。如果以表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形,那么合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示,这叫做力的平行四边形定则,如图所示。 
2.三角形定则和多边形定则如图(a)所示,两力F1、F2合成为F的平行四边形定则,可演变为(b)图,我们将(b)图称为三角形定则合成图,即将两分力F1、F2首尾相接,则F就是由F,的尾端指向F2的首端的有向线段所表示的力。
如果是多个力合成,则由三角形定则合成推广可得到多边形定则,如图为三个力F1,F2、F3的合成图,F 为其合力。


