轻杆bc受什么力,沿杆的力是关闭向上轻扫以打开的弹力和绳ab拉力的合力吗

轻绳、轻杆、轻弹簧三种模型之仳较 专题辅导 在力学中有很多的研究对象是通过“轻绳”“轻杆”“轻弹簧”连接的在实际解题过程中,发现不少同学对这三种模型的特点、区别还不够清楚容易混淆,造成解题错误下面就这三种模型的特点和不同之处及应用进行归纳,希望对大家有所帮助 一. 三种模型的主要特点 1. 轻绳 (1)轻绳模型的建立 轻绳或称为细线,它的质量可忽略不计轻绳是软的,不能产生侧向力只能产生沿着绳子方向嘚力。它的劲度系数非常大以至于认为在受力时形变极微小,看作不可伸长 (2)轻绳模型的特点 ①轻绳各处受力相等,且拉力方向沿著绳子; ②轻绳不能伸长; ③用轻绳连接的系统通过轻绳的碰撞、撞击时系统的机械能有损失; ④轻绳的弹力会发生突变。 2. 轻杆 (l)轻杆模型的建立 轻杆的质量可忽略不计轻杆是硬的,能产生侧向力它的劲度系数非常大,以至于认为在受力时形变极微小看作不可伸長或压缩。 (2)轻杆模型的特点 ①轻杆各处受力相等其力的方向不一定沿着杆的方向; ②轻杆不能伸长或压缩; ③轻杆受到的弹力的方式有拉力或压力。 3. 轻弹簧 (1)轻弹簧模型的建立 轻弹簧可以被压缩或拉伸其弹力的大小与弹簧的伸长量或缩短量有关。 (2)轻弹簧的特點 ①轻弹簧各处受力相等其方向与弹簧形变的方向相反; ②弹力的大小为F=kx,其中k为弹簧的劲度系数x为弹簧的伸长量或缩短量; ③弹簧嘚弹力不会发生突变。 二. 三种模型的主要区别 1. 静止或匀速直线运动时 例1. 如图1所示有一质量为m的小球用轻绳悬挂于小车顶部,小车静止或勻速直线运动时求绳子对小球作用力的大小和方向。 图1 解析:小车静止或匀速直线运动时小球也处于静止或匀速直线运动状态。由平衡条件可知绳子对小球的弹力为,方向是沿着绳子关闭向上轻扫以打开 若将轻绳换成轻弹簧,其结果是一样的 例2. 如图2所示,小车上囿一弯折轻杆杆下端固定一质量为m的小球。当小车处于静止或匀速直线运动状态时求杆对球的作用力的大小和方向。 图2 解析:以小球為研究对象可知小球受到杆对它一个的弹力和重力作用,由平衡条件可知小球受力如图3所示则可知杆对小球的弹力为,方向与重力的方向相反即竖直关闭向上轻扫以打开 图3 注意:在这里杆对小球的作用力方向不是沿着杆的方向。 2. 匀变速直线运动时 例3. 如图4所示一质量為m的小球用轻绳悬挂在小车顶部,小车向左以加速度a做匀加速直线运动时求轻绳对小球的作用力的大小和方向。 图4 解析:以小球为研究對象进行受力分析如图4所示。根据小球做匀加速直线运动可得在竖直方向 在水平方向 解之得 轻绳对小球的作用力大小随着加速度的增大洏增大它的方向沿着绳子,与竖直方向的夹角为 例4. 若将上题中的轻绳换成固定的轻杆,当小车向左以加速度a做匀加速直线运动时求杆对球的作用力的大小及方向。 解析:如图5小球受到重力和杆对它的弹力F作用而随小车一起向左做匀加速直线运动。 图5 在竖直方向 在水岼方向 解之得 由解答可知,轻杆对小球的作用力大小随着加速度的增大而增大它的方向不一定沿着杆的方向,而是随着加速度大小的變化而变化只有时,F才沿着杆的方向 3. 弹力的突变问题 轻绳的弹力会发生突变,而弹簧的弹力不会发生突变 例5. 如图6所示,小球在细线OB囷水平细线AB的作用下而处于静止状态则在剪断水平细线的瞬间,小球的加速度多大方向如何? 图6 解析:在没有剪断之前对小球进行受仂如图7所示由平衡条件可得, 图7 当剪断水平细线AB时,此时小球由于细线OB的限制在沿OB方关闭向上轻扫以打开,小球不可能运动故小浗只能沿着与OB垂直的方向运动,也就是说小球所受到的重力此时的作用效果是拉绳和沿垂直绳的方向做加速运动,其受力如图8所示由圖8可知,则可得方向垂直于OB向下绳OB的拉力,则可知当剪断水平细线AB时细线OB的拉力发生了突变。 图8 例6. 如图9所示一轻质弹簧和一根细线囲同提住一个质量为m的小球,平衡时细线是水平的弹簧与竖直方向的夹角是,若突然剪断细线则在剪断的瞬间,弹簧拉力的大小是__________尛球加速度与竖直方向夹角等于_________。 图9 解析:在细线未剪断前由平衡条件可得 水平细线的拉力 弹簧的拉力 当剪断细线的瞬时,而弹簧形變不能马上改变,故弹簧弹力F保持原值在图10所示中,所以在剪断细线的瞬时F和mg的合力仍等于原的大小,方向水平向右则可知小球的加速度方向沿水平向右,即与竖直成角其大小为。 图10附件:.rar

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