如何確定輕桿上彈力方向

1、 如何確定輕桿上彈力方向 彈力在高中階段是最常見的力， 確定方向時， 彈力方向與形 變相反， 但具體應(yīng)用起來卻很難， 很多同學(xué)不知道何時彈力沿桿 方向、何時不沿桿方向。對此，學(xué)生感到比較困難。下面針對桿 的彈力來進行分析： 一、輕桿一端不固定即鉸鏈輕桿的平衡問題 例 1. 如圖所示，重力是 30N 的物體，由輕繩懸在水平輕質(zhì) 橫梁BC的端點C上，橫梁的B端通過鉸鏈固定在豎直墻上，橫 梁上的C點由輕繩AC拉住，AC與BC夾角為30 求懸繩AC所 受到的拉力為多大？ 分析：要想求AC繩所受的拉力有多大，要選C點受力分析。 AC CD兩段繩的拉力一定沿繩的方向，而橫桿對C點作用力的 方向不好確定。這

2、就要先看橫桿 BC的受力情況了，而輕質(zhì)橫梁 的B端可自由轉(zhuǎn)動，故要想 BC桿能在水平位置處于平衡狀態(tài)， 兩段繩對桿的作用力必沿桿方向。因為以B為轉(zhuǎn)軸，輕桿不受重 力，繩對桿的作用力只有經(jīng)過轉(zhuǎn)軸時力矩為零，桿才不會轉(zhuǎn)動。 然后再研究C點，AC和CD兩繩拉力的合力必沿桿的方向，由力 的合成可求出AC受到的拉力。因TD=mg貝V： TA=TD/sin30=2mg=60N。 結(jié)論：鉸鏈輕桿，即一端可以自由轉(zhuǎn)動的輕桿，輕桿的作用 力始終沿桿的方向 二、輕桿一端固定的平衡問題 例 2. 水平橫梁的一端插在墻壁內(nèi)，另一端裝有一小滑輪B， 一輕繩的一端 C 固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量 M=10k

3、g的重物，/ CAB=30，如圖所示，則滑輪受到繩子的作 用力的大小是多少？ 分析：此題與例 1 區(qū)別很大。桿的左端是插在墻壁內(nèi)的，且 另一端多了一個滑輪。 這種情況下桿就不能轉(zhuǎn)動了， 繩對桿的作 用力不沿桿的方向， 桿也可以保持水平不動。 而一根繩子跨過定 滑輪時繩子的拉力是大小相等的，且兩力夾角是120，則它們 的合力必定在這兩個力的角平分線上， 且與繩拉力大小相等， 這 時桿的作用力可以不沿桿的方向。受力如圖所示，因TM=TC=M，g 貝U F合=Mg 結(jié)論：輕桿一端固定，所以桿受力不一定沿桿方向，或拉、 或推、或撬，應(yīng)根據(jù)實際情況分析。 綜上所述：對于輕桿受力問題，首先應(yīng)明確一端是否固

4、定。 若不固定，則另一端合力必沿桿方向；若固定，則可以受任何方 向的力，應(yīng)根據(jù)實際情況（如受力平衡等）加以分析。 三、相關(guān)物體做變速運動， 要根據(jù)物體的運動狀態(tài)判斷輕桿 受力 例 3. 如圖所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾 角為6，在斜桿下端固定有質(zhì)量為 m的小球。下列關(guān)于桿對小 球的作用力F的判斷中，正確的是（）。 A. 小車靜止時，F(xiàn)=mgcosB，方向沿桿向上 B. 小車靜止時，F(xiàn)=mgcos0，方向垂直桿向上 C. 小車向右以加速度a運動時，一定有F= D. 小車向左以加速度 a運動時，有F= ( ma 2+(mg 2, 方向斜向左上方，與豎直方向的夾角為a =arctan

5、() 解析：由題意可知：小球與車具有相同的運動狀態(tài)，小車靜 止，球也靜止。對球進行受力分析，靜止時所受的合力為零，即 桿對球的作用力應(yīng)豎直向上，A、B錯。當小車向右加速時，球 也向右加速，那么球所受的合力應(yīng)向右，大小為ma球所受的 合力為球受到的重力和桿的作用力合成的，根據(jù)平行四邊形定 則，桿的作用大小為(ma) 2+( mg) 2，方向斜向右上方，與豎 直方向的夾角為arctan ();若加速度為 a =gtan 6，則桿對 球的作用力一定沿桿的方向。車向左加速與向右加速分析一樣， 所以本答案為 D。 例4.如圖所示，質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈性桿 P插入桌面上的小 孔中，桿的另一端固定一質(zhì)量為 m的小球。今使小球在水平面內(nèi) 做半徑為R的勻速圓周運動，角速度為 3 ,則下列說法正確的 是(重力加速度為 g) 。 A. 球所受的合外力大小為 m g2-3 4R2 B. 球所受的合外力大小為 m g2+3 4R2 C. 球?qū)U作用力的大小為 m g2- 3 4R2 D. 球?qū)U作用力的大小為 m 3 4R2+g2 答案： D。 解析：小球受到重力和桿對小球的作用力， 其合力提供向心 力。設(shè)桿對小球的作用力為 F,