1、关于2017年高考物理卷第21题(最后一个选择题)三种解法过程分析:利用勒密原理求解(解法一)解:根据勒密原理:共点三力合力为零时,每个力与另外两个力夹角的正弦比值相等。数学表达式F1sin=F2sin=F3sin(1)如图,重物缓慢拉起的过程,属于共点三力平衡的运动过程,即F=0。设重力G所对应的角为,绳NM的拉力N对应的角为,绳OM的拉力T对应的角为,则有:Gsin=Nsin因为从逐渐减小到2,所以N逐渐增大;(2)同理:缓慢拉起过程中始终不变,逐渐从-减小到等于2,再逐渐增大到32-,此过程减到2时T最大,以后又逐渐减小,所以T是先增大后减小的变化。Gsin=Tsin同理利用正交分解法求
2、解(解法二):解:(1)建立直角坐标系,使OM绳上的拉力T恰好在Y轴上,且沿Y轴负方向(如图中红色线坐标系所示),设绳NM的拉力N与Y轴的夹角为,重力G 与Y轴的夹角为,根据题意,拉起重物过程中始终不变,但逐渐变大。根据F=0,则Fx=0,即,Gsin= Nsin所以N逐渐增大。(2)同理,建立直角坐标系,使MN绳上的拉力N恰好在X轴上,且沿X轴正方向(如图中黑色线坐标系所示),设绳OM的拉力T与负X轴的夹角为,重力G 与正X轴的夹角为(+),根据题意,拉起重物过程中始终不变,但是逐渐变大的,(+)从增到2后,再逐渐增大到(2+)。根据F=0,则Fy=0,即,Gsin(+)= Tsin显然,当
3、+等于2时T有最大值,所以T是先增大后减小的变化。利用矢量三角形方法求解(解法三):解:(1)如图所示,重物缓慢拉起的过程,属于共点三力平衡的运动过程,即F=0。重力G、绳OM的拉力T、绳MN的拉力为N,三个力平移后可以组成矢量三角形。在矢量三角形中,设重力G所对的角为,绳OM的拉力T所对的角,绳MN的拉力N所对的角为。根据正弦定理Gsin=Nsin根据题意,拉起重物过程中始终不变, 但逐渐变大,绳MN拉至水平时,=2,所以,此过程中拉力N逐渐增大。(2)同理,根据正弦定理有 Gsin=Tsin在重物缓慢拉起过程中,从趋于开始逐渐减小到2,直至减小到2-。所以OM绳的拉力T是先增大后减小的变化。 综合上述分析,可以看出本题属于具有几何结构模型的三力平衡问题,动态分析要求学生具有较强的空间想象力,应该深入挖掘本试题的功能,充分利用本试题的效能,借助多种思路和方法,结合运用几何作图和解析法分析等,以培养学生的抽象思维力以及分析问题和解决问题的能力。