动态平衡:多物体模型(1)

实验目的

掌握整体法与隔离法在多物体动态平衡中的应用,判断各力的变化趋势。

实验原理

缓慢变化的过程中,系统每一时刻都近似处于平衡状态,每个物体及整体所受合力均为零。分析时,先用整体法研究系统所受外力,再用隔离法研究某一物体,列出平衡方程或作出力的矢量图,由此判断各力的变化。

实验器材

• 相互连接的多个物体(演示模型)
• 连接绳或杆
• 可改变的条件(如角度、位置)
• 各物体的受力示意

实验步骤

1. 观察模型,确认有哪些物体、如何连接
2. 先把整体作为研究对象,画出整体所受外力
3. 再隔离其中一个物体,画出它的受力图
4. 缓慢改变演示中的条件,观察各力的变化
5. 对照平衡条件,总结各力是增大、减小还是不变

实验现象与结论

改变条件后,系统各部分仍保持平衡,但部分力的大小和方向随之改变。整体法适合求系统与外界之间的力,隔离法适合求物体之间的相互作用力,两种方法配合使用可以较快判断力的变化。

注意事项

• 画受力图前先明确研究对象
• 区分内力和外力,整体法中不画内力

常见问题

什么时候用整体法,什么时候用隔离法?

求系统与外界的作用力时优先用整体法;求物体之间的内力时必须隔离。多数题目需要两者结合。

动态平衡中“缓慢”是什么意思?

表示物体每一时刻的加速度可以忽略,始终近似处于平衡状态,因此可以每一时刻都列合力为零的方程。