高中物理復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)-第二章:力 物體的平衡03-彈力
來(lái)源:天天高中學(xué)習(xí)網(wǎng) 2009-09-10 14:20:25
彈力:發(fā)生彈性形變的物體,由于要恢復(fù)原狀,對(duì)跟它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用,這種力叫做彈力.
�。�1)彈力產(chǎn)生的條件:
①物體直接相互接觸;
②物體發(fā)生彈性形變.
�。�2)彈力的方向:跟物體恢復(fù)形狀的方向相同.
①一般情況:凡是支持物對(duì)物體的支持力,都是支持物因發(fā)生形變而對(duì)物體產(chǎn)生的彈力;支持力的方向總是垂直于支持面并指向被支持的物體.
�、谝话闱闆r:凡是一根線(或繩)對(duì)物體的拉力,都是這根線(或繩)因?yàn)榘l(fā)生形變而對(duì)物體產(chǎn)生的彈力;拉力的方向總是沿線(或繩)的方向.
�、蹢U一端受的彈力方向不一定沿桿的方向。
④彈力方向的特點(diǎn):由于彈力的方向跟接觸面垂直,面面結(jié)觸、點(diǎn)面結(jié)觸時(shí)彈力的方向都是垂直于接觸面的.
�。�3)彈力的大小:
�、倥c形變大小有關(guān),同一物體形變?cè)酱髲椓υ酱?/p>
②對(duì)有明顯形變的彈簧、橡皮條等物體,彈力的大小可以由胡克定律計(jì)算。
胡克定律可表示為(在彈性限度內(nèi)):F=kx,還可以表示成ΔF=kΔx,即彈簧彈力的改變量和彈簧形變量的改變量成正比。
�、垡桓鶑埦o的輕繩上的張力大小處處相等。
�、芸捎闪Φ钠胶鈼l件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律求得
規(guī)律方法
類型題:彈力有無(wú)的判斷方法
假設(shè)法。將與研究對(duì)象接觸的物體,逐一移走,如果研究對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生變化,表示它們之間有彈力;如果狀態(tài)無(wú)變化表示它們之間無(wú)彈力。
例:在圖2-2-1中,a、b(a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài))間一定有彈力的是()
〖解析〗A選項(xiàng)中,a、b間的如果存在彈力,則b給的彈力水平向左,則a將向左側(cè)加加速運(yùn)動(dòng),顯然與題設(shè)要求不符,故A選中的a、b間無(wú)彈力作用。同理對(duì)于C選項(xiàng),也可假設(shè)a、b存在彈力,判斷中b不可處于靜止存在,而判斷出a、b間沒(méi)有彈力。同理,對(duì)于D,也可以假設(shè)a、b間有彈力,則a(斜面)對(duì)b的彈力,將垂直于斜面向上,因此,b的合外力不為零,即b不可能處于靜止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于B選項(xiàng),假設(shè)b對(duì)a沒(méi)有彈力,則a所受的合外力不為零,將不可能靜止,故a、b必須存在彈力。綜合上所述,選擇B。
〖點(diǎn)評(píng)〗本題通過(guò)假設(shè)的方法來(lái)判斷彈力的存在性,可以假設(shè)有彈力、也可以假設(shè)無(wú)彈力,然后根據(jù)假設(shè)情況,分析物體的受力情況后,作出相應(yīng)的判斷
類型題:彈力方向的判斷方法
�。�1)根據(jù)物體的形變方向判斷:彈力方向與物體形變方向相反,作用在迫使這個(gè)物體形變的那個(gè)物體上。①?gòu)椈蓛啥说膹椓Ψ较蚴桥c彈簧中心軸線相重合,指向彈簧恢復(fù)原狀方向;
②輕繩的彈力方向沿繩收縮的方向,離開(kāi)受力物體;
�、勖媾c面,點(diǎn)與面接觸時(shí),彈力方向垂直于面(若是曲面則垂直于切面),且指向受力物體.
�、芮蛎媾c球面的彈力沿半徑方向,且指向受力物體.
�、葺p桿的彈力可沿桿的方向,也可不沿桿的方向。
�。�2)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況。利用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律判斷.
例:如圖所示中的球和棒均光滑,試分析它們受到的彈力。
例:如圖所示,光滑但質(zhì)量分布不均的小球的球心在O,重心在P,靜止在豎直墻和桌邊之間。試畫出小球所受彈力。
例:如圖所示,重力不可忽略的均勻桿被細(xì)繩拉住而靜止,試畫出桿所受的彈力。
例:如圖所示,一根彈性桿的一端固定在傾角為300的斜面上,桿的另一端固定一個(gè)重力為2N的小球,小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),彈性桿對(duì)小球的彈力(D)
A.大小為2N,方向平行于斜面向上
B.大小為1N,方向平行于斜面向上
C.大小為2N,方向垂直于斜面向上
D.大小為2N,方向豎直向上
例:如圖所示,小車上固定著一根彎成α角的輕桿,桿的另一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球,試分析下列情況下桿對(duì)球的彈力的大小和方向:①小車靜止;②小車以加速度a水平向右加速運(yùn)動(dòng).③小車以加速度a水平向左加速運(yùn)動(dòng)?
答案:(①mg,豎直向上;②,與豎直方向夾角;③,與豎直方向夾角;)
例:如圖所示,固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ,在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球,下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷中,正確的是:(D)
A.小車靜止時(shí),F(xiàn)=mgsinθ,方向沿桿向上。
B.小車靜止時(shí),F(xiàn)=mgcosθ,方向垂直桿向上。
C.小車向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有F=ma/sinθ.
D.小車向左以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),,方向斜向左上方,與豎直方向的夾角為α=arctan(a/g).
類型題:彈簧彈力的計(jì)算與應(yīng)用
例:(2004·全國(guó)理綜Ⅱ)如圖所示,四個(gè)完全相同的彈簧都處于水平位置,它們的右端受到大小皆為F的拉力作用,而左端的情況各不相同:①中彈簧的左端固定在墻上,②中彈簧的左端受大小也為F的拉力作用,③中彈簧的左端拴一小物塊,物塊在光滑的桌面上滑動(dòng),④中彈簧的左端拴一小物塊,物塊在有摩擦的桌面上滑動(dòng).若認(rèn)為彈簧的質(zhì)量都為零,以、、、依次表示四個(gè)彈簧的伸長(zhǎng)量,則有(D)
A.>B.>
C.>D.=
例:a、b、c為三個(gè)物塊,M、N為兩個(gè)輕質(zhì)彈簧,R為跨過(guò)定滑輪的輕繩,它們連接如圖所示,并處于平衡狀態(tài).則:(AD)
A.有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài)
B.有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)
C.有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)
D.有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于不伸不縮狀態(tài)
例:如圖,兩木塊的的質(zhì)量分別是m1和m2,兩輕彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2,上面的木塊壓上面的彈簧上,整個(gè)系處于平衡狀態(tài),現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊直到它剛離開(kāi)上面的彈簧,在這個(gè)過(guò)程中,下面的木塊移動(dòng)的距離為:(C)
解析:對(duì)下面的彈簧,初態(tài)的彈力為F=(m1+m2)g,末態(tài)的彈力為F/=m2g,故Δx=ΔF/k2=m1g/k2。
說(shuō)明:研究的彈簧是下面的,勁度系數(shù)為k2,力的變化是m1g。
例:原長(zhǎng)為16cm的輕質(zhì)彈簧,當(dāng)甲、乙兩人同時(shí)用100N的力由兩端反向拉時(shí),彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?8cm;若將彈簧一端固定在墻上,另一端由甲一人用200N的拉,這時(shí)彈簧長(zhǎng)度變?yōu)開(kāi)__________cm,此彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)__________N/m.
〖解析〗由胡克定律可知100:200=(18—16):(l—16),解得l=20cm.由胡克定律可彈簧勁度系數(shù)k==N/m=5×103N/m.
〖點(diǎn)評(píng)〗本題要求考生掌握胡克定律,并理解正比的本質(zhì)特征.此外對(duì)兩人拉彈簧與一人拉彈簧的受力分析也是本題設(shè)計(jì)的陷井.
例:如圖2-2-4是某個(gè)彈簧的彈簧力F與其長(zhǎng)度x的關(guān)系變化圖象.該彈簧的勁度系數(shù)k=________________N/m.
例:n根勁度系數(shù)均為k,長(zhǎng)度相同的彈簧串聯(lián)起來(lái)使用時(shí),其總的勁度系數(shù)為,而把它們并聯(lián)起來(lái)使用時(shí),其總的勁系數(shù)為nk.試根據(jù)這一原理解答下列問(wèn)題.現(xiàn)在已知某鋼梁的拉伸過(guò)程也滿足胡克定律,為了了解其發(fā)生形變時(shí)所需要的外力大小,可用同樣材料的一根細(xì)鋼絲做實(shí)驗(yàn).如果測(cè)得一根長(zhǎng)為l0=1m,截面積為S0=1mm2鋼絲受到F0=220N拉力時(shí)能伸長(zhǎng)l0=1mm,那么使一根長(zhǎng)為l=12m、截面積S=64mm2的鋼梁伸長(zhǎng)l=12mm時(shí)所需要的拉力F為多少?
例:如圖所示,兩根相連的輕質(zhì)彈簧,它們的勁度系數(shù)分別為ka=1×103N/m、kb=2×103N/m,原長(zhǎng)分別為la=6cm、lb=4cm,在下端掛一個(gè)物體G,物體受到的重力為10N,平衡時(shí),下列判斷中正確的是(BC)
A.彈簧a下端受的拉力為4N,b的下端受的拉力為6N
B.彈簧a下端受的拉力為10N,b的下端受的拉力為10N
C.彈簧a長(zhǎng)度變?yōu)?cm,b的長(zhǎng)度變?yōu)?.5N
D.彈簧a長(zhǎng)度變?yōu)?.4cm,b的長(zhǎng)度變?yōu)?.3N
例:如圖所示,A、B是兩個(gè)物塊的重力分別為3N、4N,彈簧的重力不計(jì),整個(gè)裝置沿豎直向方向處于靜止?fàn)顟B(tài),這時(shí)彈簧的彈力F=2N,則天花板受到的拉力和地板受到的壓力有可能是(AD)
A.天花板所受的拉力為1N,地板受的壓力為6N
B.天花板所受的拉力為5N,地板受的壓力為6N
C.天花板所受的拉力為1N,地板受的壓力為2N
D.天花板所受的拉力為5N,地板受的壓力為2N
例:一根大彈簧內(nèi)套一根小彈簧,大彈簧比小彈簧長(zhǎng)0.2m,它們的下端平齊并固定,另一端自由,如圖所示.當(dāng)壓縮此組合彈簧時(shí),測(cè)得彈力與彈簧壓縮量的關(guān)系如圖所示.試求這兩根彈簧的勁度系數(shù)k1和k2
[分析與解]此物理過(guò)程,彈簧壓縮測(cè)得的力大小就等于彈簧的彈力,并遵守胡克定律.
據(jù)題意,當(dāng)壓縮量只有0.2m的過(guò)程只彈簧1發(fā)生形變從圖中讀出,
∵
∴(圖線的斜率就是K1)
彈簧組合形變量為0.3m時(shí),彈簧1的形變量為彈簧2的形變量,,就有
例:如圖所示,一勁度系數(shù)為k2的輕質(zhì)彈簧,豎直地放在桌面上,上面壓一質(zhì)量為m的物體,另一勁度系數(shù)為k1的彈簧豎直地放在物體上面,其下端與物體上表面連接在一起,兩個(gè)彈簧的質(zhì)量都不計(jì),要想使物體在靜止時(shí)下面彈簧的支持力減為原來(lái)的時(shí),應(yīng)將上面的彈簧上端A豎直向上提高一段距離d,試求d的值
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