《2022年绳杆弹簧模型有关问题的归类物理初中力学模型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年绳杆弹簧模型有关问题的归类物理初中力学模型（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习必备欢迎下载高中物理受力分析一、物体受力分析方法：把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来，并画出受力图， 就是受力分析。对物体进行正确地受力分析，是解决好力学问题的关键。1、受力分析的顺序：先找重力，再找接触力（弹力、摩擦力），最后分析其它力。2、受力分析的几个步骤灵活选择研究对象对研究对象周围环境进行分析：审查研究对象的运动状态：根据上述分析，画出研究对象的受力分析图；3、受力分析的三个判断依据：从力的概念判断，寻找施力物体；从力的性质判断，寻找产生原因；从力的效果判断，寻找是否产生形变或改变运动状态。二、隔离法与整体法1、整体法：以几个物体构成的整个系统为研究对象进行
2、求解的方法。在许多问题中用整体法比较方便，但整体法不能求解系统的内力。2、隔离法：把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究对象进行受力分析，分别列出方程，再联立求解的方法。3、通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使用。三、例题与练习：例 1、分析物体A 的受力A B A、B 都静止A A 静止B A F A、B 都静止F B A 分析 A、 B 所受地面的摩擦力静止不动A F v （ A 向下运动，斜面不光滑）A B F （绳竖直、光滑）A 精选学习资料 - - - - -
3、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学习必备欢迎下载例 2、例 3、如图所示，水平传送带上的物体。（1）随传送带匀速运动（2）传送带由静止起动如图，倾斜传送带上的物体（1）向上匀速运输（2）向下匀速运输例 4、如图所示，各图中，物体总重力为G，请分析砖与墙及砖与砖的各接触面间是否有摩擦力存在？如有大小是多少？例 5、分析 A、B 的受力绳、杆、弹簧模型有关问题的归类分析B A C F F 、 B、C 都静止分析 C 所受力c b a m1m2a、b、c 都静止分析 a 所受力A （A 静止）（光滑小球）A A B C （A、 B 一起匀速向右运动）A
4、B （A 静止）v精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学习必备欢迎下载一、三种模型弹力产生的特点：细绳只能发生拉伸形变，即只能提供因收缩而沿轴向里的弹力，但弹力的产生依赖于细绳受到的外力和自身的运动状态。由一种状态突变到另一种状态时，受力和运动状态将发生突变， 将此点称为 “拐点” ；弹簧能发生拉伸和压缩形变， 能提供向里和向外的弹力，弹力的产生是由于外力作用下而引起形变产生的，形变不发生变化，弹力不变。弹簧的形变一般不能发生突变， 故弹簧的弹力一般也不能发生突变；轻杆：拉伸、压缩、剪切形变、弯曲、扭转形变均能发生，
5、既能产生沿轴向方向上的弹力， 又能产生沿截面方向上的弹力，取决于外力作用的情况。中学阶段，讨论以上模型的形变均不计由其自身的重力而引起的形变。分析与三种模型有关的问题时一定要结合它们各自产生的弹力的特点，具体问题具体分析。下面将对常见的问题进行归类分析。二、常见问题归类解析（一） ：平衡态发生瞬时突变时的问题1：弹簧与细绳模型例 1：如图 1 所示，一条轻弹簧和一根细绳共同拉住一个质量为m的小球，平衡时细线是水平的，弹簧与竖直方向的夹角是，若突然剪断细线瞬间，弹簧拉力大小是多少？将弹簧改为细绳，剪断的瞬间BO上张力如何变化？：细绳和杆的平衡类问题：例 2：如图 3 所示：一块长木板长为m12，
6、NG200，距 A端m3处有一个固定的轴o，（1） ：若另一端 B 用轻绳拉住，使木板呈水平状态，绳和木板的夹角030，轻绳能承受的最大拉力N200，如果一个重为NW600的人在该木板上行走， 求活动范围为多少？（2） ：若其它条件都不变，B端用轻杆拉住，且轻杆承受的最大拉力也为N200，求人的活动范围是多少？（二）杆模型在非平衡态中的应用例 3：如图示 ,一轻杆一端固定一小球 ,绕光滑固定轴 O 在竖直面内匀速转动。当转到图示位置时杆的弹力：A.沿着杆指向 O B、沿着杆背离 O C、在图中阴影区域内斜向上的某个方向D、以上皆不对(三)绳、杆模型在曲线运动中的应用、绳模型在匀速圆周运动中的应
7、用：O 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学习必备欢迎下载根据实际物理场景，分为约束与非约束两类问题：思路：根据运动状态确定受力情况；技巧：首先三个确定（确定轨道平面、圆心、圆周半径），其次分析向心力的来源；解决问题的关键：确定临界状态，分析临界条件，以此作为分界点加以讨论，并研究已知状态所处的运动范围，从而分析受力情况。典型的就是如例 4 中的圆锥摆问题，例 4、如图示长为L的绳子，下端连接质量为m的小球，上端悬于天花板上，当把绳子拉直时，绳子与轴向的夹角成060，此时小球静止于光滑的水平桌面上，当小球以下列情况下
8、做圆锥摆运动时，求绳子上的弹力T 和对桌面的压力 N ？（1） ：lg做圆锥摆运动 ;（2） ：lg4做圆锥摆运动；、绳、杆模型在非匀速圆周运动中的应用：运动学特征：v的大小随位置而发生改变，a包括aan和两部分，合a不再指向圆心；动力学特征：合F包括两部分：Fn和F，合外力不再指向圆心，弹力不做功，整个过程遵循机械能守恒定律；依据运动情况分为临界极值和突变两类问题：（） 、临界极值问题：物体在竖直平面内做变速圆周运动，中学物理仅研究通过最高点和最低点的两类情况。例 5： 如图 6 所示，一轻绳一端固定一质量为m 的带正电的小球，另一端固定在 O 点，绳长为 R。匀强电场的场强为E，方向水平向
9、左，带电小球所受的电场力与重力大小相等，在最低点A给小球一初速度 v0， 使其在竖直平面内能沿圆轨道运动到与圆心等高的D点，求 v0至少多大方能满足条件？（） 、突变问题：在某一瞬间， 物体由一种状态变化到另一种状态，从而引起运动和受力在短时间内发生急剧的变化，物理学上称之为突变问题。在突变过程中往往伴随着能量的转移或损耗，绳模型在沿径向张紧瞬间， 将其方向上的能量损耗掉； 杆模型往往将其能量发生转移。例 6：轻杆长为 L，一端用光滑轴o固定，另一端系一个可视为质点，质量为m的小球，把小球拉至图9 所示的位置，无初速度地自由释放到最低处B的过程中，小球做什么运动？到最低处时速度多大？弹力多少？
10、若其它条件不变，把轻杆换为细绳，则释放后小球做什么运动？到最低处时速度多大？弹力为多少？通过以上分析发现，分析此类问题的关键是区别各模型的特点，分析发生的物理过程，依据不同的物理场景， 把握其运动状态， 分析其临界状态下的条件或突变问题中的“拐点” ，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学习必备欢迎下载弄清变化和不变的物理量，只有如此才能更好的解决此类问题。例题 1 解析：绳未断时球处于平衡态，由图1 得：mg t gTmgTmgTTTABBAB解得coscossin剪断 OA的瞬间，AT 瞬时消失，但弹簧上的形变没有
11、改变，所以弹力BT 不变，则BT 和mg的合力与AT 相平衡 ，即：ABTmgT22)(OB 换为细绳，张力随外界条件的变化发生瞬时突变，如图2 所示，则沿绳 OB 方向瞬态平衡cos1mgFTB；重力的分力2F 使物体向最低位置运动，即：22sinmamgF从而使物体沿圆周运动。例题 2 解析：从 O向 B行走，人对木板的压力和板自身的重力产生的力矩与绳拉力产生的力矩相平衡，设人距A端为x，030sin)2(OBTWOAABGMX代入数据解得：mx5. 0向 A运动，在 OA之间，临界状态是绳中张力为零，即：mxOAABGWx1)2(22解得：人的活动范围 O点右侧m5 .0，左侧 m1换成
12、细杆，人向B点运动和绳相同，向左侧运动有别与绳模型，因为杆可提供斜向下的压力，从而使人的活动范围增加：mxOBTOAABGWmx5.230sin)2(303解得：人的活动范围 O点右侧m5 .0, 左侧m5.2例题 3 分析：球作匀速圆周运动，合力充当向心力，即沿着杆指向O。例题 4 解析：初始处于平衡状态， 地面对物体竖直向上的作用力mgN；当球以 o 为圆心，以sinLr为半径在光滑地板上做圆周运动时，受NTmg、作用，设角速度为0时地面对球的弹力0N，则：lgrmTmgT2sincos020解得：(1)04lg受力如图所示rmFTmgNTn2sincos解得mgTmgN；43（2） ：0
13、4lg球将飘离桌面做匀速圆周运动，设与轴线的夹角为，受力如图所示：解得：mgTrmFTmgTn4sincos2（区别于杆模型是半径不变）例题 5 分析：绳模型；关键：等效重力场中的最高点；隐含条件； v0最小，意味着带电体到达等效最高点时，对绳的拉力恰好为0，向心力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学习必备欢迎下载由等效重力来提供。解：在轨道圆心处做mg与qE的合力，对角线的反向延长线与轨道相交于P 处，则 P点为等效重力场的最高点，由题意分析可得：)1 ()()(222RmvqEmgFpnqEmg(2) mgRmv
14、p22(3) =450由动能定理可得：022212)sin1(sinmvmvmgRqERp联立解得：)2231 (20gRv例题 6 解析：杆与球相连，做非匀速圆周运动， 其轨迹为圆的一部分， 只有重力做功，故而机械能守恒， 选取最低处为零势能面， 则：lmvmgTmvmglBB2212)sin1(）（(2) )sin1(2glvB)sin23()sin1(2mgmgmgT即只有重力势能向动能的转化，无能量损耗。绳连接时，球由A到 C 做自由落体运动，设 C 处的速度为cv，且方向竖直向下，选取C点为零能面，CA、关于水平线对称：2sin22cmvmgl(1)所以在 C 处cv按图示的方向分解，在绳猛然拉紧的瞬间，将径向的动能222mv损耗掉，由 C 到B的过程中，只有重力做功，机械能守恒，选取B点为零能面则：)3(cos)2(21)sin1(211221cBvvmvmgLmv解得：mgTlmvmgTglvBB5.325/2/解得：则 C 处是绳子张紧的突变点。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页
