高中物理——弹力方向的判定

2018年08月29日 浏览:

正确理解与弹力有关的几个概念。一是形变,形变是物体形状和体积的改变,将海绵握在手中,它的形状和体积都发生了变化。二是弹性限度,发生形变的物体,在外力撤去以后,若能恢复原来的形状,则物体的形变在弹性限度以内,如上面所举的海绵,否则就是超出了弹性限度。研究弹性限度有什么意义呢?因为物体都有这样一种本性:当它发生形变时,总想恢复原来的形状,只要在弹性限度以内,物体就有能力恢复到原来的形状。

弹力产生的条件是两个物体接触并且产生形变。看上去接触,却可能是靠在一起,此时物体之间没有挤压,所以没有弹力产生。在光滑的水平面上,大球“压”在小球身上,看上去,两球之间肯定有弹力作用,其实两球是靠在一起的,它们之间是没有弹力作用的。

平常遇到的弹力,一是接触面上的弹力,二是细线的弹力,下面分别进行分析。

当重物静止在水平面上的时候,二者之间弹力的产生,由下面的递进关系看出:

重物与支持面→相互挤压→形变→

当细线吊着重物时,二者之间弹力的产生,仿上面可列出下面的关系:重物与细线→相互拉伸→形变→

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总之,物体受到别的物体的弹力而形变,它形变产生的弹力作用于别的物体。一个物体形变产生的弹力不会作用于自身。

弹力的方向:面接触的,垂直于作用面;线接触的,则沿着细线,与细线形变的方向相反,或者说与细线收缩的方向相同。下面请看弹力方向的确定。

1、根据物体形变的方向判定

物体受到的弹力的方向与施力物体的形变方向相反。

例1、如图1所示,分析物块所受弹簧弹力F的方向。

图1

解析:弹簧在物块重力作用下竖直向下被拉长(形变方向竖直向下),则木块(受力物体)所受弹簧(施力物体)的弹力F方向竖直向上(与弹簧形变的方向相反)。

2、根据使物体发生形变的外力方向判定

软技件cfaf94094f18有广b872点高学公习-网41ee东习量优费量bee0元04e84294442e科升司的途慧限80ad 弹力的方向与作用在施力物体上,使物体发生形变的外力方向相反。

例2、如图1所示,分析物块所受弹簧弹力的方向。

解析:使弹簧发生形变的外力是物块的重力G(方向竖直向下),则物块受到的弹簧的弹力F的方向与物块所受重力G的方向相反,即竖直向上。

3、根据物体的运动情况,利用物体的平衡条件(或动力学规律)判定

例3、如图2所示,一轻质杆架固定在水平地面上,一端固定一重力为G的球,并处于平衡状态。分析球受到的杆的拉力。

图2

解析:对球受力分析知球受到竖直向下的重力,因球处于平衡状态,由二力平衡条件知,球必定受到斜杆对它的竖直向上的弹力。

4、判定弹力方向时常见的几种典型情况:

(1)轻质弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线相重合,指向弹簧恢复原状的方向。

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(2)轻绳对物体的弹力(即绳对物体的拉力)方向,总是沿着绳指向绳收缩的方向。

(3)轻质杆对物体的拉力或支持力的方向,不一定沿着杆的方向。

(4)面与面接触的弹力方向,垂直于接触面指向受力物体。如图3所示。

图3

(5)点与面接触的弹力方向,过接触点垂直于接触面(或接触面的切线),指向受力物体。如图4甲、乙所示。

图4

(6)球与面接触的弹力方向,过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上),而指向受力物体。如图5所示。

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图5

(7)球与球相接触的弹力方向,垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上),而指向受力物体。如图6所示。

图6