核心素養(yǎng)微專題-二---輕繩與輕桿模型問題課件

1、核心素養(yǎng)微專題 二輕繩與輕桿模型問題【素養(yǎng)養(yǎng)成】1.輕繩模型:(1)“活結(jié)”:跨過光滑滑輪(或桿、釘子)的輕繩,其兩端張力大小相等。(2)“死結(jié)”:如果幾段輕繩系在一個結(jié)點上,那么這幾段繩子的張力大小不一定相等。(3)輕繩只能提供拉力,且方向只能沿繩,指向繩收縮的方向。2.輕桿模型:(1)“活桿”:一端由鉸鏈相連的輕質(zhì)活動桿,它的彈力方向一定沿桿的方向。(2)“死桿”:輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向,需要結(jié)合平衡方程或牛頓第二定律求得。(3)輕桿既可以提供拉力,也可以提供支持力。3.針對兩種模型的三點提醒:(1)這兩種模型均可以發(fā)生突變。(2)輕繩和輕桿都是理想化模型。(3)分析輕桿

2、上的彈力時可結(jié)合物體的運動狀態(tài)利用牛頓第二定律或共點力平衡分析彈力方向?！镜淅黄啤俊镜淅?】粗鐵絲彎成如圖所示半圓環(huán)的形狀,圓心為O,半圓環(huán)最高點B處固定一個小滑輪,小圓環(huán)A用細(xì)繩吊著一個質(zhì)量為m2的物塊并套在半圓環(huán)上。一根一端拴著質(zhì)量為m1的物塊的細(xì)繩,跨過小滑輪后,另一端系在小圓環(huán)A上。設(shè)小圓環(huán)、滑輪、繩子的質(zhì)量以及相互之間的摩擦均不計,繩子不可伸長。若整個系統(tǒng)平衡時AOB為,則兩物塊的質(zhì)量的比值 為世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號04450028()A.cos B.2sin C.sin D.2cos 【點睛】題目中輕繩跨過光滑滑輪,所以繩兩端的張力大小相等,故而可以沿繩方向列平衡方程?！窘馕觥窟xB。對小

3、環(huán)進(jìn)行受力分析,如圖所示,小環(huán)受上面繩子的拉力m1g,下面繩子的拉力m2g,以及圓環(huán)對它沿著OA向外的支持力,將兩個繩子的拉力進(jìn)行正交分解,它們在切線方向的分力應(yīng)該相等:m1gsin =m2gcos (-90)即:m1cos =m2sin m1cos =2m2sin cos 得: =2sin 故選B?！镜淅?】如圖所示,水平輕桿的一端固定在墻上,輕繩與豎直方向的夾角為37,小球的重力為12 N,輕繩的拉力為10 N,水平輕彈簧的拉力為9 N,求輕桿對小球的作用力。【點睛】本題中的桿為輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向,可以根據(jù)平衡方程來進(jìn)行求解?！窘馕觥恳孕∏驗檠芯繉ο?受力如圖所示,小

4、球受四個力的作用:重力、輕繩的拉力、輕彈簧的拉力、輕桿的作用力,其中輕桿的作用力的方向和大小不能確定,重力與彈簧拉力的合力大小為F= =15 N,設(shè)F與豎直方向夾角為,sin = ,則=37,即方向與豎直方向成37角斜向下,這個力與輕繩的拉力恰好在同一條直線上。根據(jù)物體平衡的條件可知,輕桿對小球的作用力大小為5 N,方向與豎直方向成37角斜向右上方。答案:5 N,方向與豎直方向成37角斜向右上方【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.如圖,彈性桿AB的下端固定,上端固定一個質(zhì)量為m的小球,用水平向右的力F緩慢拉球,使桿發(fā)生彎曲。逐步增加水平力F的大小,則彈性桿AB對球的作用力的方向()A.水平向左B.斜向右下方,與豎

5、直方向夾角增大C.斜向左上方,與豎直方向夾角減小D.斜向左上方,與豎直方向夾角增大【解析】選D。對球受力分析,受重力、拉力和桿的彈力,根據(jù)平衡條件,桿的彈力與拉力、重力的合力等值、反向、共線;拉力方向不變、大小變大,重力大小和方向都不變,根據(jù)平行四邊形定則,兩個力的合力大小逐漸增大,方向向右下方,根據(jù)平衡條件,桿的彈力斜向左上方,與豎直方向夾角增大,故D正確,A、B、C錯誤。2.如圖所示,質(zhì)量為m的雜技演員進(jìn)行鋼索表演,當(dāng)演員走到鋼索中點時,鋼索與水平面成角,此時鋼索最低點拉力大小為(重力加速度為g)()【解析】選A。以人為研究對象,分析受力情況,作出受力圖,根據(jù)平衡條件:兩繩子合力與重力等大反向,則有:2Fsin =mg解得:F= mg,故A正確,B、C、D錯誤。3.如圖所示,輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質(zhì)量為10 kg的物體,ACB=30,g取10 m/s2,求:(1)輕繩AC段的張力FAC的大小。(2)橫梁BC對C端的支持力的大小及方向?！窘馕觥课矬wM處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件可判斷,與物體相連的輕繩拉力大小等于物體的重力,取C點為研究對象,進(jìn)行受力分析,如圖所示。(1)圖中輕繩AD跨過定滑輪拉住質(zhì)量為M的物體,物體處于平衡狀態(tài),繩AC段的拉力大小為:FAC=FCD=