高三物理中,可以使用輕桿連接的機(jī)械有:
1. 輕繩連接的小球模型:通過輕繩連接的小球在重力場中做圓周運動。
2. 輕桿連接的彈簧模型:彈簧連接的小球或梁模型,在拉伸或壓縮狀態(tài)下運動。
3. 輕桿連接的剛體模型:剛體在力的作用下做勻速直線運動或靜止。
這些模型在高考物理中經(jīng)常出現(xiàn),需要重點掌握。
題目:一個質(zhì)量為 m 的小球通過輕桿與質(zhì)量為 M 的小車相連,小車靜止在光滑水平面上。當(dāng)小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動時,桿對小車的作用力是怎樣的?
解答:
當(dāng)小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動時,小球受到重力和桿的作用力。由于小車靜止在光滑水平面上,所以小車受到桿的作用力。
根據(jù)牛頓第三定律,小球?qū)U的作用力和桿對小車的反作用力大小相等、方向相反。因此,桿對小車的力應(yīng)該是向上的,作用在水平方向上,以提供小車做圓周運動所需的向心力。
具體來說,當(dāng)小球在最高點時,小球受到的重力與桿的作用力方向相同,大小相等。此時,桿對小車的反作用力向上,大小與重力相等。由于小車靜止在光滑水平面上,所以桿對小車的力應(yīng)該水平向右,以提供小車做圓周運動所需的向心力。
當(dāng)小球在最低點時,小球受到的重力與桿的作用力方向相反,大小相等。此時,桿對小車的反作用力向下,大小與重力加上向心力的大小相等。
綜上所述,輕桿連接機(jī)械的例題解答為:桿對小車的力應(yīng)該是向上的,作用在水平方向上,以提供小車做圓周運動所需的向心力。