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tan30度等于多少 数学tan60度多少

时间:2022-11-28 19:57
正文资讯

一、三角形法则

两个分矢量首尾相接,剩余的尾首相连的有向线段就是合矢量,它恰与两分矢量的线段构成一个三角形,这个方法称为三角形法则,它是平行四边形法则的简化。

通过力的平移组成三角形

左图受两个力,右图受三个力

二、力的封闭三角形法则使用须知

(1)使用封闭三角形法则求解平衡问题,其前提条件是:

①物体必须受力平衡或动态平衡

②物体必须仅受到三个力的作用

(2)受到四个力(或更多的力),也是能够用三角形法则来解题的,使用的方法是:

①恒力合并法

恒力合并之后仍然是恒力,类似等效重力,例如:静电力和重力合并成等效重力;晒衣服问题中重力和风力合并成等效重力等。

②滑动摩擦力和弹力合并(全反力法)

滑动摩擦力和弹力成正比,把滑动摩擦力和弹力合并后称为全反力,全反力是方向不变(方向取决于动摩擦因数μ),大小变化的一个半变力

全反力方向固定,α为摩擦角

这样四个力的问题简化为三个力,也能够借助于三角形法则来求解。

(3)封闭三角形法在应用的时候,主要是来分析物体的某个力的大小变化、两个力方向夹角变化、求某个力的极值的问题,遇到类似的受力分析,要有意识地优先选择力的封闭三角形法则,有的用正交分解更方便。

(4)用三角形法则解题,要首先画出确定力(如重力),再画待定力,受到的力要首尾顺次连接起来。

三、应用典例

例:把一个力分解为两个力f?和f?,已知合力f=40 n,分力f?与合力f的夹角为30°。若f?取某一数值,可使f?有两个大小不同的数值,则f?的取值范围是?

例:如图所示,

将力f(大小已知)分解为两个分力f?和f?,f?和f的夹角θ小于90°,则下列说法正确的是(bd)

a.当f?>fsinθ时,肯定有两组解

b.当f>f?>fsinθ时,肯定有两组解

c.当f?<fsinθ时,有唯一一组解

d.当f?<fsinθ时,无解

例:如图所示,

把球夹在竖直墙面ac和木板bc之间,不计摩擦,设球对墙的压力为fn?,球对板的压力为fn?,在将板bc逐渐放至水平的过程中,下列说法正确的是(b)

a.fn?和fn?都增大

b.fn?和fn?都减小

c.fn?增大,fn?减小

d.fn?减小,fn?增大

例:如图所示,

小球作细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上,当绳子从水平方向逐渐向上偏移时,细绳上的拉力将(d)

a、逐渐增大

b、逐渐减小

c、先增大,后减小

d、先减小,后增大

例:如图所示,

一根长为l的细绳一端固定在o点,另一端悬挂质量为m的小球a.为使细绳与竖直方向的夹角为30°绷紧,小球a处于静止状态,则需对小球施加的最小力等于mg/2

例:如图所示,

ao、bo、co三段绳子连接于o点,保持θ不变,将b点向上移,则bo绳的拉力将(c)

a.逐渐减小

b.逐渐增大

c.先减小后增大

d.先增大后减小

例:如图所示,

一个重为g的匀质球放在光滑斜面上,斜面倾角为α,在斜面上有一个光滑的不计厚度的木板挡住球,使之处于静止状态,今使板与斜面的夹角β缓慢增大,问:在此过程中,球对挡板和球对斜面的压力大小如何变化?

球对斜面的压力随β增大而减小;球对挡板的压力先减小后增大。

例:如图所示,

用绝缘轻质细线悬吊一质量为m、电荷为q的小球.在空间施加一匀强电场,当小球保持静止时,细线与竖直方向成θ角,则所加匀强电场的电场强度的最小值为mgsinθ/q

例:如图所示,

质量为m的小球,用一细线悬挂在点o处,现用一大小恒定的外力f(f<mg)慢慢将小球拉起,在小球可能的平衡位置中,细线的最大偏角是多少?

arcsin(f/g)

例:如图所示,在《验证力的平行四边形定则》实验中,用a、b两只弹簧秤把橡皮条上的结点拉到某一位置o,这时两绳套ao、bo的夹角∠aob小于90°,现保持弹簧秤a的示数不变而改变其拉力方向使α角减小,那么要使结点仍在位置o,就应调整弹簧秤b的拉力大小及β角,则下列调整方法中可行的是()

a.增大b的拉力,增大β角

b.增大b的拉力,β角不变

c.增大b的拉力,减小β角

d.b的拉力大小不变,增大β角

例:如图所示,

物体g用两根绳子悬挂,开始时绳0a水平,现将两绳同时顺时针缓慢转过90°,始终保持a角大小不变,且物体始终静止,设绳oa的拉力为t?,绳ob的拉力为t?,则在此旋转过程中()

a.t?先减小后增大

b.t?先增大后减小

c.t?逐渐减小

d.t?最终变为零

辅助圆法

例:已知质量为m、电荷为q的小球,在匀强电场中由静止释放后沿直线op向斜下方运动(op和竖直方向成θ角),那么所加匀强电场的场强e的最小值是多少?mgsinθ/q。

例:如图所示,小球在拉力f的作用下沿光滑球面缓慢地从a滑到球面的顶点b,在这一过程中,则球面对小球的弹力n和绳子的拉力t的变化情况如何?

?此题用相似三角形更简便。

例:如图所示,

一个质量为1kg的物体放在粗糙的水平地面上,今用最小的拉力拉它,使之做匀速直线运动,已知这个最小拉力大小为6n,g=10m/s2,则物体与地面间的动摩擦因数μ,最小拉力与水平方向的夹角θ的取值各是多少?

例:如图所示,

若要使放置在倾角θ=15°的斜面上、质量为m的箱子沿斜面匀速上滑,求拉力f的最小值.已知箱子与斜面间的动摩擦因数μ=tan30°,重力加速度为g.

例:(动力态)如图所示,

物体静止于光滑水平面m上,力f作用于物体o点,现要使物体沿着oo′方向做匀加速运动(f和oo′都在m平面内),那么必须同时再加一个力f,这个力的最小值为(c)

a. ftanθ

b. fcosθ

c. fsinθ

d. f/sinθ

【解析】虽然是动力态,但是仅受两个力作用,合力和两个分力构成封闭三角形。

例:如图所示,

晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的a、b两点,绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦均忽略不计,衣服处于静止状态,如果保持绳子a端、b端在杆上位置不变,将右侧杆平移到虚线位置,稳定后衣服仍处于静止状态,则(d)

a.b端移到b?位置,且杆位置不变时,绳子张力不变

b.b端移到b?位置,且杆位置不变时,绳子张力变小

cb端在杆上位置不动,将杆移动到虚线位置时,绳子张力变大

d.b端在杆上位置不动,将杆移动到虚线位置时,绳子张力变小

【解析】虽然结点受三个力作用,但绳子的两个拉力在变化,用封闭三角形法反而不方便,用正交分解可以轻易求解,参考晒衣服模型。

例:如图所示,

晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根等高的竖直杆上,绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦均忽略不计。原来衣服竖直静止,一阵风吹来,衣服受到水平向右的恒力而发生滑动,并在新的位置保持静止。则相比原来,在新的位置时(c)

a.挂钩左右两边绳的拉力不再相等

b绳的拉力一定不变

c绳对挂钩作用力变大

d绳对挂钩作用力不变

虽然通过恒力合并之后成为三个力,但是绳子的两个拉力在变化,用封闭三角形法反而不方便,用正交分解可以轻易求解。

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