彈力方向的判斷

彈力方向的判斷河南省信陽高級中學(xué)陳慶威2014.11.4高中生剛開始學(xué)習(xí)彈力時，對彈力的產(chǎn)生原因和條件理解起來比較容易，但一遇到有關(guān)彈力方向的判斷，總覺得心里沒底。尤其是對形變不明顯的情況，以及桿受到的彈力方向是否沿桿的情況。彈力是受力分析的關(guān)鍵，受力分析是力學(xué)的根本，可以說丟了彈力就丟了受力分析，如果受力分析錯了，那么你整個物理問題的分析就錯了。因此找到了彈力的方向似乎就找到了高中物理受力分析的關(guān)鍵點。為方便同學(xué)們的學(xué)習(xí)，現(xiàn)就彈力的方向判斷作如下總結(jié)。

一、可以直接根據(jù)形變和接觸面的情況能判斷的1.點與平面接觸時，彈力的方向垂直平面例1.如圖1所示，桿的一端與墻接觸，另一端與地面接觸，且處于靜止?fàn)顟B(tài)，分析桿AB受的彈力。圖1解析：桿的A端屬于點與豎直平面接觸，彈力N1的方向垂直墻面水平向右，桿的B端屬于點與水平平面接觸，彈力N2的方向垂直地面向上，如圖1所示。2.點與曲面接觸時，彈力的方向垂直過切點的切面例2.如圖2所示，桿處在半圓形光滑碗的內(nèi)部，且處于靜止?fàn)顟B(tài)，分析桿受的彈力。解析：桿的B端屬于點與曲面接觸，彈力N2的方向垂直于過B點的切面，桿在A點屬于點與平面接觸，彈力N1的方向垂直桿如圖2所示。圖23.平面與平面接觸時，彈力的方向垂直于接觸面例3.如圖3所示，將物體放在水平地面上，且處于靜止?fàn)顟B(tài)，分析物體受的彈力。解析：物體和地面接觸屬于平面與平面接觸，彈力N的方向垂直地面，如圖3所示。圖34.平面與曲面接觸時，彈力方向垂直于平面例4.如圖4所示，一圓柱體靜止在地面上，桿與圓柱體接觸也處于靜止?fàn)顟B(tài)，分析桿受的彈力。解析：桿的B端與地面接觸屬于點與平面接觸，彈力N2的方向垂直地面。桿與圓柱體接觸的A點屬于平面與曲面接觸，彈力N1的方向過圓心垂直于桿向上。如圖4所示。圖4球與球相接觸的彈力方向，垂直于過接觸點的公切面（即在兩球心的連線上），而指向受力物體。例5.如圖5所示。圖92.替換法用細(xì)繩替換裝置中的桿，看能否維持原來的力學(xué)狀態(tài)。如果能維持，則說明這個桿提供的是拉力，否則提供的是支持力。例10.如圖10，分析甲圖中裝置AB、AC桿對A的彈力方向時，將AB、AC用細(xì)繩代替。代替AB后，裝置狀態(tài)不變，說明AB對A施加的是拉力；替換AC后，原狀態(tài)不能維持，說明AC對A施加的是支持力。如圖乙所示。圖103.運(yùn)動狀態(tài)分析法由運(yùn)動狀態(tài)分析彈力，即物體的受力必須與物體的運(yùn)動狀態(tài)相符合，依據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)，由力的平衡條件列方程，求解物體間的彈力。例11.如圖11，小車上固定著一根彎成α角的曲桿，桿的另一端固定一個質(zhì)量為m的小球，試分析小車處于靜止?fàn)顟B(tài)時桿對球的彈力的大小和方向。圖11解析：接觸面間的彈力方向一定垂直于接觸面，但固定在桿上的物體受到的彈力大小和方向都是可變的，其方向可能沿桿，也可能不沿桿，故需利用平衡條件或牛頓第二定律分析。小車靜止時，受力平衡，即彈力和重力平衡，彈力方向豎直向上，大小等于mg。以上彈力方向的判斷方法彼此間是有聯(lián)系的，遇到具體問題時，要靈活運(yùn)用。有時候，隨著物體運(yùn)動狀態(tài)的變化，彼此接觸的物體間彈力的