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1、 同类问题模型化 系列之一 轻杆 轻绳 轻弹簧模型 轻杆 轻绳 轻弹簧都是忽略质量的理想模型 与这三个模型相关的问题在高中物理中有相当重要的地位 且涉及的情景综合性较强 物理过程复杂 能很好地考查学生的综合分析能力 倍受高考命题专家的青睐 1 形变特点 1 轻杆 不可伸长和压缩 2 轻绳 柔软 不可伸长 绳上各处的张力大小相等 3 轻弹簧 既可被拉伸 也可被压缩 弹簧各处弹力大小均相等 同一根绳 杆和弹簧各处弹力大小处处相等 2 方向特点 1 轻杆产生的弹力不一定沿杆的方向 可以是任意方向 2 轻绳产生的弹力只能沿绳并指向绳收缩的方向 3 轻弹簧产生的弹力只能沿弹簧的轴线方向 与弹簧发生形变的
2、方向相反 轻杆上的弹力方向需要通过平衡条件或牛顿第二定律的确定 3 作用效果特点 1 轻绳只能提供拉力 2 轻杆 轻弹簧既可以提供拉力 又可以提供推力 这是这两类模型的显著区别 4 大小突变特点 1 轻杆 轻绳的弹力可以发生突变 2 轻弹簧的弹力在大多数情况下不能发生突变 只能从原来弹力大小基础上逐渐变化 典例 如图2 1 6所示 水平轻杆的一端固定在墙上 轻绳与竖直方向的夹角为37 小球的重力为12N 轻绳的拉力为10N 水平轻弹簧的拉力为9N 求轻杆对小球的作用力 图2 1 6 轻杆上的弹力大小和方向不确定 先确定重力和弹簧弹力的合力的大小和方向 解析 本题考查轻绳 轻杆 轻弹簧力的方向及
3、大小的特点 解题时要结合题意及小球处于平衡状态的受力特点 以小球为研究对象 受力分析如图所示 小球受四个力的作用 重力 轻绳的拉力 轻弹簧的拉力 轻杆的作用力 其中轻杆的作用力的方向和大小不能确定 重力 弹簧的弹力二者的合力的大小为F 15N设F与竖直方向夹角为 sin F1 F 3 5 则 37 即方向与竖直方向成37 角斜向下 这个力与轻绳的拉力恰好在同一条直线上 根据物体平衡的条件可知 轻杆对小球的作用力大小为5N 方向与竖直方向成37 角斜向上 重力和弹簧弹力的合力方向恰好与轻绳方向在一条直线上 轻杆的弹力与其他三个力的合力等大反向 建模启示 1 对于弹力方向的确定 一定要分清情景类型及相关结论和规律尤其要注意结合物体运动状态分析 2 轻杆对物体的弹力不一定沿杆 其具体方向与物体所处的状态有关 一般应结合物体 平衡或牛顿第三定律分析
