高考物理 一轮复习 2.9物理建模 轻杆、轻绳、轻弹簧模型 沪科
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轻绳轻杆模型一、轻绳模型:“活结”与“死结”绳是物体间连接的一种方式,当多个物体用绳连接的时候,其间必然有“结”的出现,根据“结”的形式不同,可以分为“活结”和“死结”两种。
“活结”是绳子间的一种光滑连接,其特点是结的两端同一绳上的张力相等;而“死结”是绳子间的一种固定连接,结的两端绳子上的张力不一定相等。
1.“死结”问题的解决方法:(动态平衡问题)(1)正交分解法:建立直角坐标系,把力分解到X 轴和Y 轴上,然后水平方向合力为零,竖直方向合力为零列方程组。
(2)力的合成(图解法):如果物体受3个力作用,那么其中两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反。
把这3个力放到三角形中,根据三角形三个边长的变化情况来判断力的变化情况。
(3)拉密定理:物体受到3个力的作用,一个恒力(方向大小不变),一个定力(方向不变大小变),一个变力(方向大小都变化),定力与变力的夹角为θ(即恒力屁股对着的夹角), 那么会有:定力与θ角的变化情况相同当θ角为钝角时,变力与θ角的变化情况相同当θ角为直角时,变力有最小值。
当θ角为锐角时,变力与θ角的变化情况相反。
无论θ角时从锐角变成钝角,还是钝角变成锐角,变力都是先减小后增加。
2.“活结”问题的解决方法:(1) 无论OB 与水平方向的角度如何,OA 、OC 的拉力都不会变,都等于C 的重力。
(2)轻绳的拉力与MN 之间的距离有关,距离越大拉力大,距离约小拉力越小。
如果距离不变(即a 点或b点只是竖直方向移动),那么拉力不变,轻绳与水平方向的夹角也不会变化。
二、轻杆模型:“活杆”与“死杆” 死杆是不可转动,所以杆所受弹力的方向不一定沿杆方向.活杆是可以转动的杆所以杆所受弹力的方向沿杆方向。
1. “死杆”问题的解决方法:由于死杆是不可转动,所以杆所受弹力的方向不一定沿杆方向,也就是说可以是任意方向,那么只能先求出除了杆受到的弹力之外的所有力的合力,那么杆受到的弹力与这个合力大小相等,方向相反。