弹力有无及其方向的判定

弹力有无及其方向的判定

一. 弹力的概念和产生条件

发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力。弹力的产生条件：一是两物体必须直接接触；二是物体间必须相互挤压（即有形变）。接触是前提，挤压是关键，相互接触的物体是否发生形变是弹力存在与否的标志。但是，实际上除弹簧、橡皮筋等物体产生弹力时形变较明显外，大部分物体产生弹力时形变是微小的，肉眼很难观察出来。

二. 弹力有无的判断

接触不一定存在弹力，只有发生弹性形变的两相互接触的物体间才存在弹力，弹力有无的判断主要有以下两种方法：

1. 直接法：对于形变效果明显的情况，可由形变情况直接判断弹力的存在与否。如弹簧、橡皮筋等产生弹力的情况。

2. 假设法：撤掉与之接触的物体，看被研究物体的状态是否改变，若改变则存在弹力，否则不存在弹力。

例1. 判断下列图形中静止小球与接触斜面间是否存在弹力，A中的细线竖直，B中的细线倾斜。

解析：在图1a中假设小球与斜面间有弹力，则弹力与斜面垂直，受力分析如图2a，则小球受的合外力不为零，这与题中小球静止（即合外力为零）相矛盾，所以此处不存在弹力，正确的受力如图2b所示。

在图1b中，假设小球与斜面无弹力，受力分析则如图3a，显然小球不能静止，因此此时有弹力，正确的受力分析如图3b所示。

例2. 如图4所示，分析放在光滑水平面C上的小球A是否受斜面B对它的弹力作用？

解析：可假设B对A有弹力F2的作用，则小球A受三个力G、F1、F2的作用，此时，球在水平方向所受的合力不为零，必向右运动，球A不能静止于此处，故A不受F2的作用。即B对A没有弹力作用。也可假设将B移去，看A是否运动来判断B 对A是否有弹力，移去B后A不会运动，A的运动状态不变，说明弹力F2不存在。

三. 弹力方向的判断

弹力的方向与物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上。弹力是法向力，弹力垂直于两物接触面，具体地分析弹力时，应利用到弹力的以下特点：

1. 弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向，可以是拉力或压力。弹簧秤的弹力只能是拉力。

2. 轻绳（或橡皮条）对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向，即只能为拉力。

3. 点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面（或接触面切线方向）而指向受力物体。

4. 面与面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体。

5. 球与面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上而指向受力物体。

6. 球与球相接触时弹力的方向，垂直过接触点的分切面，通过两球球心而指向受力物体。

7. 轻杆可受拉力也可受压力作用，可沿杆也可不沿杆，弹力的方向应视题意而定，常利用平衡条件或动力学规律来判断。

例3. 画出下图中小球或杆受到的弹力。除（2）图中的地面外，其他各接触面均光滑。

解析：根据不同接触面上弹力的特点，作图如下：

解析：接触面间的弹力方向是垂直于接触面的，但固定在杆上的小球所受弹力的大小和方向都是可变的，其方向可能沿杆也可能不沿杆，故需利用平衡条件来计算，小车静止时，根据物体平衡条件可知，杆对球产生的弹力方向竖直向上，大小等于球的重力mg。