轻杆的作用力属性的判断长安七中蒋亚军电话:13679222732提到轻杆了注意由于轻杆质地相对于轻縄的特殊性,故导致杆对物体的作用力可表现为拉力亦可表现支持力或推力,下面本人就杆在不同情况下作用力的特性予以分类讨论。(一)、物体处于平衡状态时,杆作用力属性的判断。注意此类问题的判断:通常采用平衡法来确定杆作用力属性。例1、如图所示杆的一端固定在斜面上另一端固定一小球,问当小球静时,此时杆对小球的作用力的属性及大小?分析:对小球进行受力分析可知小球受重力和杆的作用力N,由于小球处于静止,故N=mg,方向和重力方向相反,由此可知该情况下杆对小球的作用力为支持力,其大小为mg。(二)、物体在杆的作用下沿直线做匀变速运动时,此刻杆对物体的作用力属性可借助杆对物体的作用效果来判断,其具体判断方案如下:(1)、若物体运动时,杆对物体产生拉动效果时,杆对物体作用力为拉力。(2)、若物体运动时,杆对物体产生推动效果时,杆对物体作用力为推力(也可说是支持力)。例2:(1)、如图所示一小车在杆的作用下沿水平面由左向右运动,判断杆的作用力属性分析:由于杆和运动方向的夹角为锐角,故该过程杆对物体有一拉动作用,所以该过程杆对物体作用力为拉力。(2)、如图所示一小车在杆的作用下沿水平面由左向右运动,判断杆的作用力属性分析:由于该过程杆对物体有一推动作用,故杆对物体作用力为推力。(三)、小球在杆的带动下在竖直平面内做圆周运动的问题。此类问题的难点在于讨论小球在竖直平面内做圆运动时其在最高点(如图所示)所受轻杆的作用力情况。对此类问题的讨论往往由小球经过最高点时的一个特殊状态------‘完全失重’说起,由于小球经过最高点处于完全失重,故小球和杆之间的作用力为0,此时小球只受重力,然后根据Fn=mv2/r有mg=mv2/r得V=rg,此为小球只受重力(即处于完全失重)时经过圆最高点的速度,由此可知小球在杆的带动下在竖直平面内做圆运动时(1)、在最高点V=rg时,杆对小球作用力F=0(此时Fn=mg),此刻相当于杆不存在,而小球只受重力的约束而做圆运动,试想若此时小球经过最高点的V>rg,则此时仅单凭重力能不能将小球约束在圆轨道上?显然不能,则此时小球会有一种离心的趋势,而此时杆会产生阻碍小球发生离心趋势的拉力,由此可知(2)、小球经过最高点V>rg时,杆对小球施加拉力。同上分析当小球经过最高点V<rg时,则此时小球相对完全失重状态而言会有一种向心的趋势,则此时杆会产生阻碍小球发生向心趋势的支持力,由此可得(3)、小球经过最高点V<rg时,杆对小球施加背离圆心的支持力。明确以上三点后我们就如同掌握了解决此类问题的利器,下面就借助一个例题来说明一下以上观点在解题中的应用。例3:如上图所示,一长度为0.5m的轻杆一端固定在光滑的转轴O上,另一端固定一质量为3kg的小球,小球以O点为圆心在竖直平面内做匀速率的圆运动,其速率为2m/s,求小球经过最高点时细杆受到的作用力?解:由以上分析的结论(1)可知小球经过最高点处于完全失重状态时V=rg=5m/s由于2m/s<5m/s所以可由结论(3)知小球以2m/s的速度经过最高点时杆对小球施加支持力,此时对小球进行受力分析有Fn=mg-N,根据Fn=mv2/r有mg-N=mv2/r可得N=6.0N根据牛顿第三定律可知小球压力N′=N=6.0N小结:由以上讨论可知对杆作用力属性判断时,应首先对问题进行分类,然后再利用以上结论进行判断。如:(一)、若物体在杆的作用下处于平衡时,可利用合力为零来判断杆作用力属性。(二)、若物体在杆的作用下沿直线运动时,可利用作用效果来进行判断。(三)、若物体在杆的带动下在竖直平面内做圆周运动时,该物体在最高点所受杆的作用力的判断,可由物体经过最高点速度的大小出发借助上边的三个结论来进行判断。总之一句话一切物理问题均有规律可循,所以望大家在平时的学习中养成多总结、多积累的好习惯,这种习惯对于我们学好物理是很有帮助的。