高中物理中“輕繩力”、“輕桿力”、“輕彈簧力”問題分析。 中學階段常涉及“光繩”、“光棒”、“光彈簧”模型。 這三個模型是由各種從實際的繩子、桿子和彈簧中抽象出來的理想化的物理模型，但它們的成因和特點并不完全相同，導致很多學生在實際應用這些模型時感到困惑和犯錯誤。 這是三種類型。 應結合模型的特點和差異進行一些簡單的討論和分析。 1.正確認識三種模型。 輕繩模型也稱為細線模型。 它的質量可以忽略不計； 燈繩柔軟； 并且其剛度較高。 該系數(shù)很大，可以認為受到外力時，其變形極小，視為不可延伸； 其彈性的主要特點是：不能承受壓力，不能產生側向力，只能沿繩子收縮的方向產生拉力。 力的大小處處相等，與運動狀態(tài)無關。 輕繩的彈力會突然改變。 集光棒的質量可以忽略不計。 光棒質地堅硬，剛度系數(shù)很大。 受外力作用時變形極小，視為不可拉伸或可壓縮； 其彈性的主要特點是：光桿既能產生壓力，又能產生拉力，并能產生側向力（力的方向不一定沿著桿的方向）； 集光棒上的力處處相等，與運動狀態(tài)無關； 導光棒的彈力會突然變化。 輕彈簧模型的質量可以忽略不計，其主要特點是可以壓縮或拉伸。 ：輕質彈簧可以沿彈簧軸線的伸縮方向產生壓力或拉力； 輕彈簧上的力大小相等，與彈簧變形方向相反； 輕彈簧產生的彈力連續(xù)變化，不能突然變化，而只能逐漸變化（彈簧被剪切時除外）彈簧的剛度系數(shù)，x為彈簧的伸長或縮短。
2、三種模型的主要區(qū)別及應用。 下面舉例分析它們的區(qū)別和應用：光繩只能對物體產生沿繩子收縮方向的拉??力，而光棒對物體的彈力則不一定能沿繩子收縮的方向產生。桿。 【例1】如圖1所示，輕繩一端系在質量為m的小球上，另一端系在固定在小車上的直桿AB上端； 試求當小車以加速度a水平移動時，向左勻速加速的直線。 運動中，輕繩對球所施加的力的大小和方向是多少？ 分析：如圖2所示，小球受到兩個力的作用：重力mg和繩子對小球的彈力。 由于細繩只能被拉伸，所以繩子的彈力只能是沿繩子方向的拉力。 假設繩索與垂直直線方向之間的夾角為a。 tanoc=——那么可以看出，輕繩對球的作用力隨著加速度a的變化而變化，但一定是在繩的方向上。 如圖 3 所示，小車上固定有一個彎曲量為 m 的小球： (1) 小車向左勻速直線運動時，小球所受力的大小和方向BC桿對球的作用 (2) 當小車勻速運動時，當加速度a向左作勻加速水平直線運動時，BC桿對球的作用力的大小和方向。 分析：以小球為研究對象進行受力分析。 小球受到兩個力的作用：重力 mg 和 BC 桿對小球的彈力 F（圖 4）： 小球所受的力如圖 4 所示，根據(jù)平衡條件可以看出，彈力 F桿對球的作用力為： 注：BC 桿對球施加的力的方向不是沿著 BC 桿的方向。 假設小車向左運動的加速度為a，桿作用在球上的力與垂直方向的夾角為6。
如圖5所示，從牛頓第二定律可以看出，桿對球所施加的力的大小和方向隨著tan的變化而變化。 它的方向不一定沿著桿的方向。 只有當Zoc=/(3時，即桿方向。光繩的彈力只能是拉力，而光桿和光彈簧的彈力可以是拉力或壓縮力。這種情況經常發(fā)生在垂直平面圓上【例3】 （1）如圖6所示，一根質量為m的小球固定在一根輕繩上，另一端O為圓心，半徑為球在垂直面上的情況是，當球經過最高點時，光繩對球施加的力必須等于(2) 如果將圖6中的光繩改為光桿，其他條件不變。不變，確實，當球經過最高點時，光桿對球的作用力一定等于球的重力方向相同。 【分析】（1）因為球。與輕繩相連，輕繩只能沿繩收縮方向產生拉力T，故選項（D）正確，選項（C）錯誤，向心力最小。 ，球的速度也是最小的，所以選項(A)和(B)都是正確的。 (2)由于球體上連接有光桿，因此光桿既可以產生拉力，也可以產生支撐力，也可以沒有作用。 重力和桿對球施加的力的合力必須指向圓心。 光繩和桿的彈力可以突然變化，而光彈簧的彈力只能逐漸變化。 【例4】如圖7所示，球位于細線OB和水平線上。 細線AB處于靜止狀態(tài)。 當水平細線被切開的瞬間，小球的加速度是多??少？ 方向如圖所示。 球在三個力的作用下保持平衡。 由平衡條件可得：-=mgtan，當細線被切斷時。 在水平細線AB處，F(xiàn)T突然消失(FT=0)。 此時，由于細線OB的限制，小球無法向OB方向移動高中物理彈簧與繩子，因此小球只能向垂直于OB的方向移動。 運動，也就是說此時重力對球的作用是使球拉動繩子，并沿著垂直繩子的方向加速。 其重力分解如圖所示。
從圖9可以看出，沿繩索的方向，有：sleep-沿垂直繩索的方向，即=關雪日，方向垂直于OB，向下。 可以看出，當水平細線AB被切斷時，細線OB的拉力突然變化。 ）如果將圖7中的弦OB改為長度相同、沒有質量的輕彈簧，如圖10所示，其他條件不變，則弦AB被切斷時球的加速度是多??少？ 方向是什么？圖11和圖12分析：同理，在細線被切斷之前，根據(jù)三力平衡條件（如圖11）高中物理彈簧與繩子，彈簧的拉力是變形的，所以彈簧力F的大小和方向沒有改變，其大小仍為