动态平衡:矢量三角形(5)

实验目的

学会把三力平衡转化为矢量三角形,并用它判断力的变化趋势。

实验原理

三力平衡时合力为零,三个力平移后首尾相接成封闭三角形。恒力对应的边固定不动,其余两边随条件改变而变化。比较边长的变化即可知道力的大小变化;必要时还可用正弦定理或相似三角形列式。

实验器材

• 受三个力作用的物体(演示模型)
• 恒力
• 方向固定的力
• 缓慢变化的条件及对应的矢量三角形

实验步骤

1. 确定研究对象,画出它所受的三个力
2. 把三个力平移,首尾相接画成矢量三角形
3. 标出不变的边和方向不变的边
4. 缓慢改变演示条件,观察三角形形状变化
5. 比较边长,得出各力增大、减小或不变的结论

实验现象与结论

条件缓慢改变时,矢量三角形始终保持封闭,但形状随之变化,对应的边长增大或减小,说明相应力的大小增大或减小。同一过程中不同力的变化趋势可以不同。

注意事项

• 画图前确认哪个力大小方向都不变
• 不要把力的作用点位置与矢量三角形混淆

常见问题

矢量三角形法与图解法是一回事吗?

基本相同,都是通过画力的封闭三角形,根据边长和角度变化判断力的变化。

遇到不能直接看出变化的情况怎么办?

可结合正弦定理、相似三角形列出力与角度或边长的关系式,再讨论变化。