高中物理 問題原型與延伸 專題3.2 彈力問題學(xué)案 新人教版必修1.doc
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專題3.2 彈力問題 ?知識點撥 一、彈力的概念 (1)定義:發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原來的形狀,對與它接觸的物體發(fā)生力的作用,這種力叫做彈力 (2)產(chǎn)生條件: ①直接接觸 ②發(fā)生彈性形變 (3)一切物體在力的作用下都會發(fā)生形變。 二、彈力方向的判定方法如下: 1. 根據(jù)物體形變的方向判定;物體受到的彈力的方向與施力物體的形變方向相反。 2. 根據(jù)使物體發(fā)生形變的外力方向判定;彈力的方向與作用在施力物體上,使物體發(fā)生形變的外力方向相反。 3. 根據(jù)物體的運動情況,利用物體的平衡條件(或動力學(xué)規(guī)律)判定。 4. 判定彈力方向時常見的幾種典型情況: (1)輕質(zhì)彈簧兩端的彈力方向,與彈簧中心軸線相重合,指向彈簧恢復(fù)原狀的方向。 (2)輕繩對物體的彈力(即繩對物體的拉力)方向,總是沿著繩指向繩收縮的方向。 (3)輕質(zhì)桿對物體的拉力或支持力的方向,不一定沿著桿的方向。 (4)面與面接觸的彈力方向,垂直于接觸面指向受力物體。 (5)點與面接觸的彈力方向,過接觸點垂直于接觸面(或接觸面的切線),指向受力物體。 (6)球與面接觸的彈力方向,過接觸點垂直于接觸面(即在接觸點與球心的連線上),而指向受力物體。 (7)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。 三、彈力大小的計算: 彈簧發(fā)生彈性形變時,彈力的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。 公式: F =kx 其中:k——彈簧的勁度系數(shù),單位:牛每米, 符號N/m x——彈簧伸長(或縮短)的長度 四、彈力有無的判斷 接觸不一定存在彈力,只有發(fā)生彈性形變的兩相互接觸的物體間才存在彈力,彈力有無的判斷主要有以下兩種方法: 1. 直接法:對于形變效果明顯的情況,可由形變情況直接判斷彈力的存在與否。如彈簧、橡皮筋等產(chǎn)生彈力的情況。 2. 假設(shè)法:撤掉與之接觸的物體,看被研究物體的狀態(tài)是否改變,若改變則存在彈力,否則不存在彈力。 【原型】有彈力作用的共點力平衡 如圖所示,懸掛在天花板下重60N的小球,在均勻的水平風(fēng)力作用下偏離了豎直方向θ=30角,求風(fēng)對小球的作用力和繩子的拉力。 解析:小球的受力如圖,根據(jù)共點力平衡得 繩子的拉力大小T==40N ★點評:本題解題關(guān)鍵在于分析物體的受力情況,判斷彈力的 方向必定沿繩方向,應(yīng)用三角函數(shù)。 變型1、平衡狀態(tài)下豎直方向繩子上的彈力 【延伸1】在細繩下端吊一鐵球,鐵球重20N,裝置處于勻速直線運動狀態(tài),下列說法正確的是( ) A.若豎直向上勻速運動,則繩對球的彈力大于20N B.若水平方向勻速運動,則繩對球的彈力等于20N C.若豎直向下勻速運動,則繩對球的彈力小于于20N D.無論哪個方向的勻速運動,則繩對球的彈力等于20N 解析:根據(jù)平衡條件可知,繩對球的彈力等于20N。 答案:BD ★點評:解題關(guān)鍵在于對物體進行正確的受力分析。 變型2、勻變速直線運動狀態(tài)下豎直方向繩子上的彈力 【延伸2】用細繩拉著物體豎直向上做勻加速直線運動,當(dāng)拉力為140N時,物體向上的加速度是4m/s 2 ,不考慮空氣阻力等的影響, 求:物體的質(zhì)量多大? ★點評:重心的位置跟物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān),水流完時,重心又回到球心。故球殼和水的共同重心將先降低后升高。 變型3、平衡狀態(tài)下傾斜繩子上的彈力 【延伸3】用三根輕繩將質(zhì)量為m的物體懸掛在空中,已知ac和bc與豎直方向的夾角分別為60和30,則繩ac和繩bc中的拉力分別為多少? ★點評:本題對物體處于平衡狀態(tài)時,繩子拉力的計算,并注意三角函數(shù)的應(yīng)用。 變型4、勻變速直線運動狀態(tài)下傾斜繩子上的彈力 【延伸4】在靜止的小車內(nèi),用細繩a和b系住一個小球,繩a處于斜向上的方向,拉力為Fa,繩b處于水平方向,拉力為Fb,如圖所示.現(xiàn)讓小車從靜止開始向右做勻加速運動,此時小球相對于車廂的位置仍保持不變,則兩根細繩的拉力變化情況是( ) A.Fa變大,F(xiàn)b不變 B.Fa變大,F(xiàn)b變小 C.Fa變大,F(xiàn)b變大 D.Fa不變,F(xiàn)b變小 解析:以小球為研究對象,分析受力情況,作出力圖,根據(jù)牛頓第二定律得 水平方向:Fasinα-Fb=ma ① 豎直方向:Facosα-mg=0 ② 由題,α不變,由②分析得知Fa不變. 由①得知,F(xiàn)b=Fasinα-ma<Fasinα,即Fb變?。? 故選D ★點評:關(guān)鍵在于受力分析。 變型5、平衡狀態(tài)下水平繩子上的彈力 【延伸5】如圖所示,輕質(zhì)細繩將一個小球懸掛起來保持平衡,AO與豎直方向的夾角為30,此時水平細繩BO上的拉力為F.若保持AO繩的方向不變,將B點向上緩慢移動,使BO繩繞O點瞬時針轉(zhuǎn)過60角的過程中,F(xiàn)力的大?。? ) A.先變大后變小 B.先變小后變大 C.一直在增大 D.一直在減小 ★點評:本題是動態(tài)分析問題,運用圖解法,形象直觀,比較簡捷.也可以運用函數(shù)法研究。 ?跟蹤練習(xí): 1.如圖所示,小球A的重力為G=20N,上端被豎直懸線掛于O點,下端與水平桌面相接觸,懸線對球A、水平桌面對球A的彈力大小可能為( ) A.0,G B., C. , D. , 2.如圖5所示,將重力為G的光滑小球用細繩拴在豎直墻壁上,當(dāng)把繩的長度增長,則下列判斷正確的是 ( ). A.繩對球的拉力FT和墻對球的彈力FN均減小 B.繩對球的拉力FT增大,墻對球的彈力FN減小 C.繩對球的拉力FT減小,墻對球的彈力FN增大 D.繩對球的拉力FT和墻對球的彈力FN均增大 3.一輛車的頂部用輕線懸掛著一個質(zhì)量為m的小球,當(dāng)車在水平方向運動時,線與豎直方向夾角為θ,如圖所示,由此可求得: ( ) A.車的運動方向 B.車的速度大小 C.車的加速度大小和方向: D.小球?qū)p線的拉力 答案與解析: 1.小球靜止在水平地面上,可能受重力和繩子的拉力而處于平衡,此時拉力T=G,彈力為零, 也可能繩子有拉力,而地面對物體沒有支持力,此時拉力為零,而支持力等于G, 同時還有可能是繩子和地面均有力的作用,此時只要滿足拉力與支持力的合力等于重力即可,故AC正確. 故選:AC 3.小球與小車相對靜止 小球的加速度等于小車的加速度 以小球為研究對象 繩子的拉力和重力的合力提供加速度 所以小球的加速度水平向右 小車可能向右做加速運動也可能向左做減速運動 由對小球的受力分析和力的合成可知繩子拉力大小 CD正確- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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