高中物理动力学-轻绳轻杆模型

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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。 2. “活杆”问题解决方法:

由于活杆是可以转动的,所以杆受到的弹力方向一定沿着杆的方向,有可能是拉力,也有可能是推力。

死杆与活杆的区别

在活杆的动态平衡问题中,由于杆受到的弹力方向沿着杆,那么就会用到相似三角形的方法 (1) 相似三角形:正确作出力的三角形后,如能判定力的三角形与图形中已知长度的三

角形(几何三角形)相似,则可用相似三角形对应边成比例求出三角形中力的比例关系,从而达到求未知量的目的。

(2) 往往涉及三个力,其中一个力为恒力,另两个力的大小和方向均发生变化,则此时

用相似三角形分析。相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法,解题的关键是正确的受力分析,寻找力三角形和结构三角形相似。

图中两个三角形为相似三角形

1.如图,质量为 m 的物体悬挂在轻质的支架上,斜梁 OB 与竖直方向的夹角为θ,设水平横梁 OA 和斜梁 OB 作用于 O 点的弹力分别为 F1 和 F2.以下

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