高中物理中“轻绳力”、“轻杆力”、“轻弹簧力”问题分析。 中学阶段常涉及“光绳”、“光棒”、“光弹簧”模型。 这三个模型是由各种从实际的绳子、杆子和弹簧中抽象出来的理想化的物理模型，但它们的成因和特点并不完全相同，导致很多学生在实际应用这些模型时感到困惑和犯错误。 这是三种类型。 应结合模型的特点和差异进行一些简单的讨论和分析。 1.正确认识三种模型。 轻绳模型也称为细线模型。 它的质量可以忽略不计； 灯绳柔软； 并且其刚度较高。 该系数很大，可以认为受到外力时，其变形极小，视为不可延伸； 其弹性的主要特点是：不能承受压力，不能产生侧向力，只能沿绳子收缩的方向产生拉力。 力的大小处处相等，与运动状态无关。 轻绳的弹力会突然改变。 集光棒的质量可以忽略不计。 光棒质地坚硬，刚度系数很大。 受外力作用时变形极小，视为不可拉伸或可压缩； 其弹性的主要特点是：光杆既能产生压力，又能产生拉力，并能产生侧向力（力的方向不一定沿着杆的方向）； 集光棒上的力处处相等，与运动状态无关； 导光棒的弹力会突然变化。 轻弹簧模型的质量可以忽略不计，其主要特点是可以压缩或拉伸。 ：轻质弹簧可以沿弹簧轴线的伸缩方向产生压力或拉力； 轻弹簧上的力大小相等，与弹簧变形方向相反； 轻弹簧产生的弹力连续变化，不能突然变化，而只能逐渐变化（弹簧被剪切时除外）弹簧的刚度系数，x为弹簧的伸长或缩短。
2、三种模型的主要区别及应用。 下面举例分析它们的区别和应用：光绳只能对物体产生沿绳子收缩方向的拉力，而光棒对物体的弹力则不一定能沿绳子收缩的方向产生。杆。 【例1】如图1所示，轻绳一端系在质量为m的小球上，另一端系在固定在小车上的直杆AB上端； 试求当小车以加速度a水平移动时，向左匀速加速的直线。 运动中，轻绳对球所施加的力的大小和方向是多少？ 分析：如图2所示，小球受到两个力的作用：重力mg和绳子对小球的弹力。 由于细绳只能被拉伸，所以绳子的弹力只能是沿绳子方向的拉力。 假设绳索与垂直直线方向之间的夹角为a。 tanoc=——那么可以看出，轻绳对球的作用力随着加速度a的变化而变化，但一定是在绳的方向上。 如图 3 所示，小车上固定有一个弯曲量为 m 的小球： (1) 小车向左匀速直线运动时，小球所受力的大小和方向BC杆对球的作用 (2) 当小车匀速运动时，当加速度a向左作匀加速水平直线运动时，BC杆对球的作用力的大小和方向。 分析：以小球为研究对象进行受力分析。 小球受到两个力的作用：重力 mg 和 BC 杆对小球的弹力 F（图 4）： 小球所受的力如图 4 所示，根据平衡条件可以看出，弹力 F杆对球的作用力为： 注：BC 杆对球施加的力的方向不是沿着 BC 杆的方向。 假设小车向左运动的加速度为a，杆作用在球上的力与垂直方向的夹角为6。
如图5所示，从牛顿第二定律可以看出，杆对球所施加的力的大小和方向随着tan的变化而变化。 它的方向不一定沿着杆的方向。 只有当Zoc=/(3时，即杆方向。光绳的弹力只能是拉力，而光杆和光弹簧的弹力可以是拉力或压缩力。这种情况经常发生在垂直平面圆上【例3】 （1）如图6所示，一根质量为m的小球固定在一根轻绳上，另一端O为圆心，半径为球在垂直面上的情况是，当球经过最高点时，光绳对球施加的力必须等于(2) 如果将图6中的光绳改为光杆，其他条件不变。不变，确实，当球经过最高点时，光杆对球的作用力一定等于球的重力方向相同。 【分析】（1）因为球。与轻绳相连，轻绳只能沿绳收缩方向产生拉力T，故选项（D）正确，选项（C）错误，向心力最小。 ，球的速度也是最小的，所以选项(A)和(B)都是正确的。 (2)由于球体上连接有光杆，因此光杆既可以产生拉力，也可以产生支撑力，也可以没有作用。 重力和杆对球施加的力的合力必须指向圆心。 光绳和杆的弹力可以突然变化，而光弹簧的弹力只能逐渐变化。 【例4】如图7所示，球位于细线OB和水平线上。 细线AB处于静止状态。 当水平细线被切开的瞬间，小球的加速度是多少？ 方向如图所示。 球在三个力的作用下保持平衡。 由平衡条件可得：-=mgtan，当细线被切断时。 在水平细线AB处，FT突然消失(FT=0)。 此时，由于细线OB的限制，小球无法向OB方向移动高中物理弹簧与绳子，因此小球只能向垂直于OB的方向移动。 运动，也就是说此时重力对球的作用是使球拉动绳子，并沿着垂直绳子的方向加速。 其重力分解如图所示。
从图9可以看出，沿绳索的方向，有：sleep-沿垂直绳索的方向，即=关雪日，方向垂直于OB，向下。 可以看出，当水平细线AB被切断时，细线OB的拉力突然变化。 ）如果将图7中的弦OB改为长度相同、没有质量的轻弹簧，如图10所示，其他条件不变，则弦AB被切断时球的加速度是多少？ 方向是什么？图11和图12分析：同理，在细线被切断之前，根据三力平衡条件（如图11）高中物理弹簧与绳子，弹簧的拉力是变形的，所以弹簧力F的大小和方向没有改变，其大小仍为