高考物理大一輪復(fù)習(xí) 2.9物理建模 輕桿、輕繩、輕彈簧模型 滬科版

1、物理建模： 輕桿、輕繩、輕彈簧模型,1.模型特點,2.典例剖析,3.規(guī)律方法,4.跟蹤訓(xùn)練,5.真題演練,第二章 相互作用,一、模型特點,1.模型特點,一、考點精講,輕桿、輕繩、輕彈簧都是忽略質(zhì)量的常見理想化物理模型 . 相關(guān)的問題在高中物理中有相當(dāng)重要的地位,且涉及的情景綜合性較強(qiáng),物理過程復(fù)雜,能很好地考查綜合分析能力,是高考的?？紗栴},1)內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比. (2)表達(dá)式：Fkx. k是彈簧的勁度系數(shù)，單位為N/m；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定. x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度,彈簧模型,二、典例剖析,2. 典例剖析,典

2、例1】如圖示，一重為10N的球固定在支桿AB的上端，今用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知繩的拉力為7.5N，則AB桿對球的作用力A.大小為7.5N B.大小為10N C.方向與水平方向成530角斜向右下方 D.方向與水平方向成530角斜向左上方,Mg,F拉,F,審題視角： 小球最后靜止時受幾個力？ 小球所受各力遵從什么規(guī)律呢?自己嘗試解答喲,解析】本題考查力與物體的平衡，對小球進(jìn)行受力分析可得，AB桿對球的作用力與繩的拉力的合力與小球重力等值反向，令A(yù)B桿對小球的作用力與水平方向夾角為，可得：tan =G/F拉=4/3， =530，故D項正確. 答案 D,解析顯隱,轉(zhuǎn) 解析,1.解題規(guī)律可

3、考慮使用牛頓第二定律. 2.解題方法可用整體法及隔離法. 3.因系統(tǒng)在水平面上與在斜面上運動規(guī)律相同，解題步驟可進(jìn)行簡化處理,轉(zhuǎn) 原題,B,三、規(guī)律方法,3.規(guī)律方法,1.桿的彈力方向與繩的不同，繩的彈力始終沿繩指向繩收縮的方向，但桿的彈力方向不一定沿桿的方向，其大小和方向的判斷要根據(jù)物體的運動狀態(tài)來確定. 2.桿與繩的彈力的大小和方向，可根據(jù)受力平衡或牛頓運動定律求解得到,易錯辨析,共同點： (1) 彈力遵循胡克定律Fkx，x是指形變量 (2)“輕”指其重力不計，故同一彈簧的兩端及中間各點的彈力大小相等 (3)彈簧和橡皮筋中的彈力均不能突變，但當(dāng)將彈簧(或橡皮筋)剪斷時，其彈力立即消失 不同

4、點： 彈簧既能受拉力，也能受壓力(沿彈簧軸線)，特別要注意這一點；橡皮筋只能受拉力作用,易錯辨析,四、跟蹤訓(xùn)練,4.跟蹤訓(xùn)練,跟蹤訓(xùn)練】如圖所示為位于水平面上的小車，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為，在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球下列關(guān)于桿對球的作用力F的判斷中，正確的是(). A.小車靜止時,Fmgsin ,方向沿桿向上 B.小車靜止時,Fmgcos ,方向垂直于桿向上 C.小車向右做勻速運動時,一定有Fmg,方向豎直向上 D.小車向右做勻加速運動時,一定有Fmg,方向可能沿桿向上,1.桿發(fā)生微小彈性形變. 2.桿上的彈力方向具有多種可能性. 3.必需借助相關(guān)物體的運動狀態(tài)來判斷,

5、轉(zhuǎn) 解析,轉(zhuǎn) 原題,解析(1)小球受重力和桿的作用力F處于靜止或勻速運動狀態(tài)時，由力的平衡條件知，二力必等大反向，有Fmg，方向豎直向上 (2)小車向右做勻加速運動時，小球有向右的恒定加速度，根據(jù)牛頓第二定律知，mg和F的合力應(yīng)水平向右，如圖所示，由圖可知，F(xiàn)mg，方向可能沿桿向上 答案CD,跟蹤訓(xùn)練】小車上固定一根彈性直桿A，桿頂固定一個小球B(如圖所示)，讓小車從光滑斜面上自由下滑，在下圖的情況中桿發(fā)生了不同的形變，其中正確的是(,解析小車在光滑斜面上自由下滑，則加速度agsin (為斜面的傾角)，由牛頓第二定律可知小球所受重力和桿的彈力的合力沿斜面向下，且小球的加速度等于gsin ，則桿的彈力方向垂直于斜面向上，桿不會發(fā)生彎曲，C正確