2、弹力 第一章《力、物体的平衡》高中物理 PPt

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虽然三个圆柱体的重心不同,但对于规 则形状的圆柱体来说,接触方式相同,P对 圆柱体的支持力的方向都相同,且都过圆心, 则两个分力N的合力F都为G,由于两个分力 与竖直方向的夹角相同,所以两个分力都相 同。答案选A。
2.如图1-10所示,一个圆球放在两个等高的支持面M 和N上,圆球半径为R,M和N的距离为1.6R,圆球的重心 不在球心O而在球心正下方的P处,OP等于0.2R。试画出 支持物M、N对圆球支持力的示意图,并计算支持力与水 平面的夹角。
B、C三球的弹力分别为FA、FB、FC,则( A )
A. FA=FB=FC
B. FA >FB>FC
C. FA <FB<FC
D. FA >FB=FC
N2
N1
N2 N1
N2 N1
N2 N1
P
P mg
P
mg
mg
mg
解析:无论重心在什么位置,小球所受的支持 力都要过球心,方向不变,所以大小也不变.
【解 析】根据牛顿第三定律,圆柱体对 墙P的压力与P对圆柱体的支持力等大反向, 亦即求P对圆柱体的支持力。
现缓慢向上提上面的木块直到它刚离开
上面的弹簧,在这个过程中,下面木块
移动的距离为( A )
A.m1g/k1 C.m2
【解析】下面的木块移动的距离就是下面弹簧总长度 的变化,即下面弹簧形变量的变化,由胡克定律F=kx, 得△x=△F/k, △F为初末状态的弹簧中弹力的变化.
选 B、C
【例题】如右图所示,重为G的质点M与三根劲度系数相同的
螺旋形轻弹簧A、B、C相连,C处于竖直方向,静止时,相邻
弹簧间的夹角均为120°。已知弹簧A和B对质点的作用力的大
小为2G,则弹簧C对质点作用力的大小可能为〖 B、D 〗
A、2G B、G
C、0 D、3G
【解 析】 抓住“对象”M处于“静止” , 可判断物块处于“平衡状态”,进而获知 物块受共点力作用,但是需要注意的是弹 簧弹力“双向性”是本题隐藏的重要信息。
五、弹簧弹力的瞬时性:
【例题1】(2002年·上海高考题)如图(a)所示,一
质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上, L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水 平拉直,物体处于平衡状态。现将L2线剪断,求剪断瞬 时物体的加速度。
(l)下面是某同学对该题的一种解法:
L1 θ
设L1线上拉力为T1,L2线上拉力为T2。重力为 L2 m
对小球的弹力方向的判断中正确的是( B )
A.可能沿OA方向
B.一定沿OB方向
v1
C.可能沿OC方向 D.可能沿OD方向
C
O
B
v0
D
A
【例题1】下图中的球和棒均光滑,试分析它 们受到的弹力.
【解题回顾】分析弹力时,首先要看 物体与周围哪些物体接触,再看与其接 触的物体之间是否相互挤压,对是否相 互挤压不明确的,可以采用假设法,根 据假设判断其受力是否能与物体运动状 态相吻合.
C.沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁,管中水面均 上升
D.沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁, 管中水面均下降
【释例2】以下是力学中的三个实验装置,由图中可
知,这三个实验共同的物理思想方法是( B )
A、控制变量的方法 C、比较的思想方法
B、放大的思想方法 D、猜想的思想方法
二、产生条件: 直接接触 相互挤压(或发生形变).
由受力分析图很快可以获知正确答案为 B、D。
七、弹簧弹力是线性变力:
【例题】如图所示,轻质弹簧的劲度系数为K,小球重G,平
衡时球在A处,今用力F压球使弹簧缩短球至B处,则此时弹
簧的弹力为〖 〗
A.KX
B.Kx+G
C.G-KX
D.以上都不对
【解析】 设球在A处时弹簧已压缩了 △x,球平衡弹力FA=G=K·△X,球在B 处时,弹簧又压缩x,球再达平衡时弹 力FB=K(△X+X)=G+KX.故选项 (B)是正确的.
(2)当系统处于加速运动状态时,小球只受 重力和杆对其弹力作用,但其合外力不再为0, 而是使球随车一起向右做加速运动.设小球受弹 力方向与竖直方向成θ角,受力如图所示.根据 牛顿第二定律,球受重力和弹力的合力就是水 平向右,如图1-1-9所示.
由图可知,水平方向上: Fsinθ=ma;
竖直方向上:Fcosθ=mg, 得F= (m )2 a (m )2 g m a 2 g 2
(一):有明显形变的物体如弹簧、橡皮条等)
(1)弹簧的弹力:在弹性限度内,可由胡克定律求出.
① 胡克定律表达式:F=K×△X .
② 还可以表示成ΔF=kΔx,即弹簧弹力的改变量 和弹簧形变量的改变量成正比。
(二):(没有明显形变的物体如桌面、绳、杆等)
非弹簧的弹力,(被动性) 1、平衡条件F合=0求出; 2、一般可由牛顿定律F=ma求出;
tanθ=a/g. θ =arctan(a/g).
【解题回顾】分析弹力时,应注意弹力方向 的特点:(1)绳中拉力方向沿绳指向绳收缩 方向;(2)接触面间的压力或支持力与接触 面垂直.杆中的弹力方向则要注意根据物体 的运动状态来确定.本题中的弹力方向就容 易错误地认为是沿杆的方向.
四、弹力大小的计算:
初状态,研究m1、m2整体,由平衡条件得下面弹 簧的弹力F=(m1+m2)g;
末状态,研究m2,由平衡条件得下面弹簧弹力 F′=m2g.
由胡克定律,下面弹簧向上恢复的长度 △x=△F/k2=(F′-F)/k2=m1g/k2,答案选A.
【解题回顾】应用胡克定律时,可以灵 活地把公式F=kx改写成F=k△X,这样在 计算弹簧形变量的变化量时,可以用弹 力的变化量来求解.
弹力
一、弹力的定义 二、弹力的条件 三、弹力的大小 四、弹力的方向
一、定义:
1、形变是指物体的形状和体积的改变。
2.定义:发生形变的物体,会对跟它接触的物 体产生力的作用,这种力叫弹力。
3、生活中我们所说的推力、拉力、压力、支持力等 都属于弹力。 4、任何物体都能发生形变,不发生形变的物体是不 存在的。
弹力不能,因而在剪断L2的瞬间,(a)、(b)受 力不在一致。
本题提醒我们应反思不同物体产生的弹力是有
所差异的,望认真比较细线、轻杆、弹簧等产生的
弹力的特点。
六、弹簧弹力的双向性:
【例题1】图中a、b、c为三个物块,M、N为两 个轻质弹簧,R为跨过光滑定滑轮的轻绳,它们
连接如图并处于平衡状态A(D )
(2)由于在许多情况下物体的 形变是不可测量的, 弹力无 法直接计算 ,所以一般是用 平衡方程或动力学方程反推 其大小。
【释例1】如图所示,一根弹簧其自由端B在未悬挂重
物时指针正好对准刻度5,在弹性限度内,当挂80N重
物时,指针正好对准刻度45,当挂上30N重物时,指
针指向
刻度?
【释例2】(2008广东理科基础·9)探究弹力 和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂 15N重物时,弹簧长度为0.16m;悬挂20N重物 时,弹簧长度为0.18m,则弹簧的原长L原和劲 度系数k分别为( B ) A.L原=0.02m k=500N/m B.L原=0.10m k=500N/m C.L原=0.02m k=250N/m D.L原=0.10m k=250N/m
三、方向:
弹力方向与物体形变的方向相反,作用在迫使 物体发生形变的那个物体上。具体情况有以下几 种:
A、面与面接触:垂直与接触面 B、点与面(线)接触:过接触点垂直于接触面 C、点与点接触:连线方向 D、对 绳 子:沿绳子伸长方向 E、 对 弹 簧:沿弹簧轴线方向 F、对杆:可能沿或不沿杆的方向
【释例1】台球以速度υ0与球桌边框成θ角撞击O点, 反弹后速度为υ1,方向与球桌边框夹角仍为θ,如图 所示。如果υ1<υ0,OB垂直于桌边。则下列关于桌边
5、有的形变可以用肉眼观察到,有的形变极其微 小要用仪器才能观察到。
【释例1】如图所示,在用横截面为椭圆形的墨水瓶 演示坚硬物体微小弹性形变的演示实验中,能观察
到的现象是( B )
A.沿椭圆长轴方向压瓶壁,管中水面上升;沿 椭圆短轴方向压瓶壁,管中水面下降
B.沿椭圆长轴方向压瓶壁,管中水面下降;沿 椭圆短轴方向压瓶壁,管中水面上升
B、根据“物体的运动状态”分析弹力 由运动状态分析弹力,即是物体的
受力必须与物体的运动状态符合,依据 物体的运动状态,由二力平衡(或牛顿 第二定律)列方程求解弹力。
C、“替换法” 分析物体间的弹力 用细绳替换装置中的杆件,看能否
维持原来的力学状态。如果能维持,则 说明这个杆提供的是拉力;否则提供的 是支持力。
L1 θ
L2
图(b)
【解 析】(1)错。因为L2被剪断的瞬间,L1上的 张力大小发生了变化。剪断瞬时物体的加速度
a=gsinθ。
(2)对。因为L2被剪断的瞬间,弹簧L1的长度 来不及发生变化,其大小和方向都不变。
此题属于“形似质异”问题,差别就在于细线与弹
簧的差别,细线所产生的弹力可以发生突变而弹簧
【例题】在图中有两个物体A、B,GA=3N,GB=4N,A 用悬线挂在天花板上,B放在水平地面上,A、B间的弹簧的 弹力为2N,则悬线的拉力T,B对地面的压力FN的可能值分 别是〖 〗
A.T=7N,FN=0 B.T=5N,FN=2N C.T=1N,FN=6N D.T=2N,FN=5N
【解析】GA=3N ,弹簧的弹力为 2N,悬线的拉力T只有两种可能性: T=5N或T=1N,而地面的支持力与 悬线的拉力之和总等于两物的重力 之和。
【释例1】如图中静止的 A球与光滑平面AB、BC之间 是否有弹力作用?
弹力有无的判断方法:
对于形变不明显的情况,通常用下面方法:
A、通常用“假设法”,其基本思路是:假设将与研 究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的运动状 态是否发生改变,若运动状态不变,则此处不存在弹 力,若运动状态改变,则此处一定存在弹力。 ◢ 若被研究物体倒向原接触物的一边,则两者之间有 挤压的弹力,它们之间的弹力方向必与接触面(或接 触点的切面)垂直,且指向受力物体的内部。 ◢ 若被研究物体倒向远离接触物的一边,则两者之间 可能产生拉伸的弹力,倘若仅是与细绳连接,它们之 间的弹力方向必定沿绳指向各自的内部。 ◢ 若被研究物体仍不动,则两者之间无弹力。
O
M
θ Pθ N
Q
O
M
PN
图 1-10
例1.如图所示,光滑但质量分布不均的小
球,球心在O,重心在P,静止在竖直墙和
桌边之间。试画出小球所受的弹力。
→下列说法正确的是:( B )
P
A. P与O一定重合
O
B. P与O一定在同一条竖直线上
P
C. P与O一定在同一条水平线上
D. P与O不一定在同一条竖直线上
A、有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态 B、有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态 C、有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态 D、有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状 态
【例题2】如图所示,两木块的质量分
别为m1、m2,两轻质弹簧的劲度系数分 别为k1、k2,上面的木块压在上面弹簧 上(但不拴住),整个系统处于平衡状态,
例题2.如图所示,均匀杆重力不可忽略, 静止,试画出杆所受的弹力。
当轻质杆只有两点受力而平衡时,杆中弹力沿杆方向
弹力方向的判断:
【例题2】三个相同的支座上分别搁这三个质量和直 径都相等的光滑圆球ABC, 支点PQ在同一水平面上, A球的重心在球心,B球的重心在球心正上方,C球的 重心在球心的正下方,三球处于平衡状态,支点P对A、
mg,物体在三力作用下保持平衡,有:
图(a)
T1cosθ=mg, T1sinθ=T2, T2=mgtanθ
剪断线的瞬间,T2突然消失,物体即在T2反方向获得加
速度。因为mg tanθ=ma,所以加速度a=g tanθ,
方向在T2反方向。 你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明
理由。
(2)若将图2(a)中的细线L1改为长度相同、质量不 计的轻弹簧,如图2(b)所示,其他条件不变,求解 的步骤和结果与(l)完全相同,即 a=g tanθ, 你认为这个结果正确吗?请说明理由。
对于圆球形物体,所受的弹力必须指向球心, 而不一定指向重心。
【例题3】如图所示,小车上 固定着一根弯成角的曲杆,杆 的另一端固定一个质量为m的 球,试分析下列两种情况下杆 对球的弹力大小及方向:
(1)小车静止不动;
(2)小车以加速度a向右运动.
【解析】(1)因整个系统处于静止状态,球只 受重力和杆对它的弹力两个力作用,根据物体 平衡条件可知,杆对球的弹力大小为mg,方向 坚直向上.
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