题目列表(包括答案和解析)
1.弹力有无的判断
[例1]如图所示,用轻质细杆连接的A、B两物体正沿着倾角为θ的斜面匀速下滑,已知斜面的粗糙程度是均匀的,A、B两物体与斜面的接触情况相同.试判断A和B之间的细杆上是否有弹力.若有弹力,求出该弹力的大小;若无弹力,请说明理由.
[解析]以A、B两物体及轻杆为研究对象,当它们沿斜面匀速下滑时,有(mA+mB)gsin θ-μ(mA+mB)gcos θ=0
解得μ=tan θ
再以B为研究对象,设轻杆对B的弹力为F,则
mBgsin θ+F-μmgcos θ=0
将μ=tan θ代入上式,可得F=0,即细杆上没有弹力.
[思维提升]本题在解答过程中,是假设弹力存在,并假设弹力的方向,然后根据假设的前提条件去定量计算,从而判断弹力是否存在.
3.常见理想模型中弹力比较:
类别 |
轻绳 |
轻杆 |
轻弹簧 |
特征 |
轻、软、不可伸长,即绳中各处的张力大小相等 |
轻,不可伸长,亦不可压缩 |
轻,既可被拉伸,也可被压缩,弹簧中各处弹力均相等 |
产生力的 方向及 特点 |
只能产生拉力,不能产生压力,拉力的方向沿绳子收缩的方向 |
既能产生压力,又能产生拉力,弹力方向不一定沿杆的方向 |
既能产生压力,又能产生拉力,力的方向沿弹簧轴线 |
大小 计算 |
运用平衡方程或牛顿第二定律求解 |
运用平衡方程或牛顿第二定律求解 |
除运用平衡方程或牛顿第二定律外,还可应用胡克定律F=kx求解 |
变化情况 |
弹力可以发生突变 |
弹力只能渐变 |
典例精析
2.牛顿运动定律法:其他弹力大小的计算.
弹力是被动力,其大小与物体所受的其他力的作用以及物体的运动状态有关.所以解决这类问题时要从弹力产生的原因入手,通过分析物体的受力情况和运动状态,利用平衡条件或牛顿运动定律求解.
1.胡克定律:弹簧弹力大小的计算.
弹簧弹力的计算从物体的形变特征入手,通过分析形变情况,利用胡克定律求解.
3.几种常见模型中弹力方向的确定
弹力 |
弹力的方向 |
弹簧两端的弹力 |
与弹簧测力计中心轴线重合,指向弹簧恢复原状方向 |
轻绳的弹力 |
沿绳指向绳收缩的方向 |
面与面接触的弹力 |
垂直于接触面指向受力的物体 |
点与面接触的弹力 |
过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)而指向受力的物体 |
球与面接触的弹力 |
在接触点与球心连线上,指向受力物体 |
球与球接触的弹力 |
垂直于过接触点的公切面,而指向受力物体 |
杆的弹力 |
可能沿杆,也可能不沿杆,应具体情况具体分析 |
2.根据物体的运动状态判断
由状态分析弹力,即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,由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程,确定弹力方向.
1.根据物体产生形变的方向判断
物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反,与自身(受力物体)形变方向相同.
3.根据物体的运动状态分析
根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在.
2.利用假设法判断
对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体还能否保持原有的状态,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.
1.根据弹力产生的条件直接判断
根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力.此方法多用来判断形变较明显的情况.
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