免費下載!
[!--downpath--]理想的輕型繩索,無論質量和輕微變形如何。
1.從力的角度
輕繩彈力沿繩索指向繩索收縮方向,處處相等。
從治療效果來看,繩子只能提供拉力。
口頭禪:見繩知方向,見桿思索,彈簧沿軸向,接觸找法線方向。
1. 共力分析
例:如圖,輕繩AD越過固定在橫梁BC右端的定滑輪,纏住質量為10kg的物體,∠ACB=30°,g為10m/s2,求:
(1) 輕繩AC段張力FAC;
(2)梁BC對C端的支撐力的大小和方向。
【勢力分析】
2、重繩受力分析
例:如圖所示,一條重量為G(均布)的鏈條,兩端用等長的輕繩連接,懸掛在同一高度,繩與水平方向夾角θ。 嘗試去找:
(1)繩索的張力;
(2)鏈條最高點的拉力。
【受力分析圖】
粗繩有質量。
3、燈繩張力突然變化
例:如圖所示,A、B、C是三個相同的小球,懸掛在天花板上,處于靜止狀態。 彈簧已連接。 某一刻,掛在A上方天花板上的細線斷了。 當細線剛斷時,A、B、C三個球的加速度分別為a1、a2、a3。 以下哪項陳述是正確的? ().
aa1=g,a2=g,a3=0;
Ba1=g,a2=g,a3=g;
Ca1=g,a2=2g,a3=0;
Da1=1.5g,a2=1.5g,a3=0
【分析】可以用假設的方法來分析,結果只能是A和B整體落在一起,即3mg=2ma,所以a=1.5g。 C的合力立即仍為0,加速度為0,故選項D正確。
例:如圖所示,質量為m的小球系在兩根粗細分別為L?和L?的細繩OA和OB上。 OB的一端懸掛在天花板上,與垂直方向的傾角為θ。 OA 被水平切割。 總之,物體處于平衡狀態,現在切開OA,切開后立即求小球的加速度,如果把繩子OB換成寬度為L2的彈簧,結果如何?
【分析】不管繩子的大小和張力如何,球所受的合力一定不為零,它會向上運動。 另一方面,球被繩子束縛住,只能做圓周運動。
當OA繩子斷裂時,小球的瞬時速度為零,所以小球的向心加速度為v2/L?=0,沿繩子方向的合力為零,繩子的拉力為T =mgcosθ,球的合加速度為a=gsinθ。 繩索張力從 mg/cosθ 變為 mgcosθ。
?繩子斷了之后,球在吊床里擺動。 當吊床擺到最低點時,常被誤認為是零加速度或靜止狀態。 雖然不是靜止的,但瞬時速度為零,速度也沒有保持在零。
例:兩個質量相同的小球A和B,用一根不可伸長的輕繩連接起來。 球A用一根平行于軌道的輕繩系在一個角度為θ的光滑軌道上,球B懸在空中。 ,系統是靜止的,如圖所示。 現在平行于軌道切割光繩,切割后球 A 和 B 的加速度分別是多少?
【分析】
這道題是繩索張力突然變化的問題,是瞬時加速度的問題,還是伴生加速度的問題。
用關聯加速的方法解決問題比較合適。 繩子的位置還沒有改變,繩子的拉力還在垂直方向。
當繩子馬上斷了,A球的速度為零(速度不會突然變化),B球的速度也為零,A、B兩個球不涉及旋轉。 繩索兩端沿繩索方向的加速度相等。
4.活結和死結
①活結的節點可以用繩子連接。 其實它們是同一根繩子,兩根繩子的彈力一定是相等的。
例:如圖所示,將一根細繩的兩端分別固定在兩堵豎墻的A、B兩點上,通過光滑的掛鉤將重物掛在繩子上。 在下面給出的四張圖片中,保持物體平衡的可能是 (C)
【分析】由于重物是通過光滑的掛鉤掛在繩子上的,屬于活結,所以繩子處處張力相等,兩邊繩子張力的合力等于繩子的重力重物,方向垂直向下。 由對稱性可知,兩邊繩的傾角等于垂直方向,故C正確。
例:如圖所示,一根輕型不可伸長的晾衣繩彈簧對手彈力示意圖,兩端分別固定在立桿M、N上的a、b點。掛衣服的衣架掛鉤光滑,掛在上面時靜止繩子。 狀態。 如果只人為改變一個條件,當衣架靜止時,下列說法正確的是( )
A.繩子的右端向上移動到b',繩子上的張力保持不變
B、向右移動桿N,繩子的張力變大
C、繩子兩端高低差越小,繩子的張力越小
D.如果換成更高品質的掛褲,衣架的掛點會向右移動
② 繩子的結不能與繩子相連。 它們是兩根獨立的繩索,兩根繩索的彈力不一定相等。
例子:如圖,AO和BO吊著重物。 現在將繩索 AO 從圖中所示的位置移動到垂直位置。 過程中,OB的繩子保持水平。 下列說法正確的是( )
A.OA繩索張力降低
B.OA繩索張力先減小后減小
C.OB繩索張力降低
D. 轉播繩張力減小
【分析】
這個結是死結還是活結? 題中并沒有直接說明,故須推論。 如果是活結,O點不能平衡,就是死結。
如圖所示。
例:如圖A所示,燈條OB可以繞B點自由轉動,另一端O用繩子OA拉動固定在右側墻上。 一個質量為 M 的重物掛在輕弦 OC 上。 桿上O點,OA與燈桿的傾角∠BOA=30°,燈桿OB水平。 圖B中,橫燈條OB的一端固定在豎墻上,另一端O裝有小滑輪。 用細繩穿過滑輪后懸掛質量為 M 的重物。 圖中∠BOA=30°,則:
(1) 圖 A 和 B 中的弦 OA 的張力是多少?
(2)圖A中燈桿所受的彈力是多少?
(3)圖B中滑輪上燈條的排斥力是多少?
5.根據繩子的位置判斷物體的狀態
例:在一個夾角為θ的斜面上,兩個物體沿斜面相對靜止下落,根據繩索的位置,求出兩個物體的加速度。
例:水平放置的固定光硬桿OA、OB夾角θ,分別在兩桿上放燈環P、Q,兩燈環用燈繩連接。 現在用一個恒定的力F沿OB方向拉環Q,當兩個環都穩定時,繩子中的張力是多少?
【終態力分析】
二、從運動的角度
1. 關聯率
因為理想的輕型繩索是不可伸長的,繩索兩端沿繩索方向的速度大小相等,方向相同。
2. 關聯加速
① 輕繩兩端在同一條直線上運動(平動,不涉及轉動),兩端加速度相等。
例:如圖所示,兩個質量為m?和?的小物體用輕繩連接。 繩索在夾角為θ=30°的平滑斜坡頂部越過輕型滑輪。 皮帶輪與轉軸之間的摩擦力忽略不計。 斜面固定在水平桌面上。
【解析】繩子的兩端不參與旋轉,所以兩個物體的加速度相等。
例:在光滑的水平面上,一輛質量為m?=20kg的卡車通過一根幾乎不可伸長的輕型繩索與另一輛質量為m2=25kg的拖車相連。 質量m?=15kg的物體放在掛車平板上,物體與平板之間的動摩擦素數為μ=0.2。 如圖所示,從拖車靜止且繩索松開開始。 卡車以 v?=3m/s 的速度向前移動。 求:
(1)當m?、m2、m?以相同的速度向前移動時,它們速度的大小。
(2) 拖車平臺上物體之間的距離。
【分析】當繩索拉緊時,前后車的速度相同。
②輕繩兩端不在同一條直線上運動(涉及旋轉),兩端加速度不相等。
示例:汽車和船的加速度之間的關系
【分析】繩索OA段兩端涉及旋轉,加速度不同。
3、從能量的角度
因為理想的燈繩不能儲存能量,所以燈繩對兩端物體所做的功之和為零,可以對一端的物體做正功、負功或不做功。
當繩索張緊時,系統的機械能會損失并轉化為內能。
例:如圖A所示,將綁在燈繩上的兩個球A、B同時從圖中所示位置松開(繩子一開始剪短),然后當兩個球移動到左褲腿,在下面的語句中右邊是(CD)
A. 繩索 OA 對球 A 做正功
B. 繩索 AB 對球 B 不起作用
C. 繩索 AB 對球 A 做負功
D. 繩索 AB 對球 B 做正功
【解析】利用單擺知識判斷彈簧對手彈力示意圖,兩個小球A、B哪個在前,哪個在后。
例:一根長度為L的輕繩,一端系在一個固定點O上,另一端系在一個質量為m的小球上。 球從O點正下方L/4處以一定初速度向右水平拋出,經過一定時間繩索縮短后,球將在以O為支點的垂直平面內擺動。 眾所周知,剛剪短繩索時,繩索與垂直線成60°角,如圖所示。 尋找:
(1) 球水平拋出時的初速度v?;
(2) 繩索被剪短時 I 作用于支點 O 的沖量;
(3) 當球擺到最高點時,繩子上的拉力F?。
例:如圖所示,一個質量m=1kg的小球,用一根長度l=0.8m的細線懸在O點。 平衡時,小球在C點靜止。細線不能被拉伸,質量不算。 如果把球拉到細線水平的A處,然后在靜止狀態下放開,不管空氣阻力如何。 嘗試去找:
(1)當小球移動到C點時,細線的張力;
(2) 如果將球拉到與水平面成 30° 角的位置 B 并從靜止狀態釋放,當球移動到 C 時,細線對球的拉力。