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(每日一题)高中物理轻杆类连接的物体

更新时间:2024-04-24 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

在高中物理中,我们经常遇到由光棒连接的物体。 我们在这里讨论的是一个理想的光棒,无论质量如何,都不能拉伸或压缩。 导光棒有什么特点?FnO物理好资源网(原物理ok网)

1、从力的角度来看FnO物理好资源网(原物理ok网)

光棒上的力处处相等,且方向不一定沿着光棒的方向。FnO物理好资源网(原物理ok网)

导光棒所施加的弹力可起到拉、推、压、支撑等作用。FnO物理好资源网(原物理ok网)

① 导光棒一端固定,弹力不一定沿导光棒方向。FnO物理好资源网(原物理ok网)

例:如图所示,将一根质量可忽略不计的轻质弹性杆P插入桌子上的一个小孔中。 一根质量为 m 的小球固定在杆的另一端。 现在小球在水平面上做一个半径为r的均匀圆。 运动,角速度为ω,杆对球施加的力(重力加速度为g)FnO物理好资源网(原物理ok网)

高中物理弹性绳FnO物理好资源网(原物理ok网)

【分析】FnO物理好资源网(原物理ok网)

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Fɴ的大小是mg和mω²r的合力。FnO物理好资源网(原物理ok网)

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例:如图所示,小车上固定一根弯曲的硬杆ABC,C端固定一个质量为m的小球,已知α角恒定。 当小车以加速度为gtanα的匀加速直线运动向左水平移动时,BC杆对球的作用力为____; 当小车以加速度为a的匀加速直线运动水平向右移动时,杆BC对球施加的力为___。FnO物理好资源网(原物理ok网)

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②灯杆一端与铰链连接,弹力必须沿杆方向。FnO物理好资源网(原物理ok网)

例:如图所示,将导光杆A端用光滑的水平铰链安装在垂直墙壁上,B端用水平绳固定在墙壁C上,并悬挂重物P。 重物被水平力 F 缓慢地向右拉起。 P()过程中杆AB上的压力FnO物理好资源网(原物理ok网)

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A、变得更大FnO物理好资源网(原物理ok网)

B、变小FnO物理好资源网(原物理ok网)

C.先变小,后变大FnO物理好资源网(原物理ok网)

D、不变FnO物理好资源网(原物理ok网)

【分析】FnO物理好资源网(原物理ok网)

在慢慢拉起重物P的过程中,重物P的合力为零。 根据平衡条件,得到PB绳的拉力与θ的关系。 然后,研究B点,分析受力情况,并根据平衡条件对AB杆进行分析。 压力的变化。FnO物理好资源网(原物理ok网)

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以重物P为研究对象,在缓慢拉动重物P的过程中,重物P的合力为零。 根据平衡条件,我们得到:FnO物理好资源网(原物理ok网)

Gp是重量P的重力FnO物理好资源网(原物理ok网)

T2cosβ=Gp…①FnO物理好资源网(原物理ok网)

对于B点,我们有FnO物理好资源网(原物理ok网)

垂直:FnO物理好资源网(原物理ok网)

Ncosα=T2cosβ…②FnO物理好资源网(原物理ok网)

由①②得:N=Gp/cosα。 可见,如果N不变,杆AB上的压力不变。 所以选DFnO物理好资源网(原物理ok网)

示例:图 A 和 B 中的集光棒保持静止。 A杆下端可自由转动,B杆下端插入墙壁。 尝试在图像A和B中画出杆在O点处施加的力的方向。(O点是节点)FnO物理好资源网(原物理ok网)

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【分析】A是一根自由杆,力必须沿着杆的方向,如图A所示(如果Fɴ1不沿着杆,杆就会旋转,这与已知的不一致)。 B为固定杆,力由O点施加,由其所处状态决定,此时力是平衡的。 由平衡条件可知,杆的支撑力Fɴ2的方向与mg和F₁的合力方向相反,如图B所示。FnO物理好资源网(原物理ok网)

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如图(a)所示,轻绳AD穿过固定在水平梁BC右端的定滑轮,悬挂质量为M₁的物体,∠ACB=30°; 图(b)中,集光棒HG的一端用铰链固定在竖墙上,另一端G由细绳EG拉动。 EG也与水平方向成30°。 一根质量为 M2 的物体被一根绳子 GF 拉到光棒的 G 点。 寻找:FnO物理好资源网(原物理ok网)

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(1) 弦AC段的张力Fᴀᴄ与弦EG的张力Fᴇɢ的比值;FnO物理好资源网(原物理ok网)

(2)集光棒BC对C端的支撑力;FnO物理好资源网(原物理ok网)

(3)集光棒HG对G端的支撑力。FnO物理好资源网(原物理ok网)

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例:如图所示,两个小球a、b可看作质点,用刚性光杆连接起来,然后用两根等长的光绳挂在O点。 已知小球a和b的质量比为ma:mb=√3:1,细杆的长度是细绳长度的两倍。 当两个球处于平衡状态时,细杆与水平面的夹角为θ,绳索上的弹力Oa为F,绳索Ob上的弹力为F物理资源网,那么下列哪种说法是正确的()FnO物理好资源网(原物理ok网)

A.θ=20°FnO物理好资源网(原物理ok网)

B.θ=15°FnO物理好资源网(原物理ok网)

C.Fa:Fb=√3:1FnO物理好资源网(原物理ok网)

D.Fa:Fb=1:√3FnO物理好资源网(原物理ok网)

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【分析】FnO物理好资源网(原物理ok网)

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2.从体育角度来看FnO物理好资源网(原物理ok网)

①光棒两端沿棒方向的分速度相等,棒的一端相对另一端作圆周运动。FnO物理好资源网(原物理ok网)

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两端速度关系为Vᴀcosθ=Vʙsinθ。FnO物理好资源网(原物理ok网)

②光棒两端沿光棒方向去除向心加速度后的分加速度相等。 (沿杆方向的加速度不一定相等)FnO物理好资源网(原物理ok网)

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3.从能源角度FnO物理好资源网(原物理ok网)

光棒对两端物体做的功之和为零,只起到能量转换和传递的作用。FnO物理好资源网(原物理ok网)

例:如图所示,将两个质量分别为2m、3m的小球固定在直角尺的AB两端。 在直角尺的顶点O处有一条光滑的固定旋转轴。 A0和BO的长度分别为2L。 从水平位置的正方形 AO 部分开始,B 位于 O 正下方。让系统开始从静止状态自由旋转,找到:FnO物理好资源网(原物理ok网)

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(1) 当A到达最低点时,球A的速度为v;FnO物理好资源网(原物理ok网)

(2) 球B能上升的最大高度h;FnO物理好资源网(原物理ok网)

(3) 球B开始旋转后所能达到的最大速度vₘ。FnO物理好资源网(原物理ok网)

示例:杆形成等边三角形支架。 A处固定一个质量为2m的小球,B处固定一个质量为2m的小球,支架悬挂在O点,可以绕过O点,固定轴垂直于支架所在平面位于。 回转。 开始时,OB垂直于地面。 松开手后,它开始移动。 不管有什么阻力,下列哪项陈述是错误的 (A)FnO物理好资源网(原物理ok网)

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当AA球到达最低点时,其速度为零。FnO物理好资源网(原物理ok网)

球BA机械能的减少等于球B机械能的增加。FnO物理好资源网(原物理ok网)

CB球向左挥动时所能到达的最高位置应高于A球开始移动时的高度。FnO物理好资源网(原物理ok网)

D、当支架从左向右摆动回来时高中物理弹性绳,A球一定会回到起始高度。FnO物理好资源网(原物理ok网)

【分析】FnO物理好资源网(原物理ok网)

杆对系统 A 和 B 不做功,系统 A 和 B 的机械能守恒。FnO物理好资源网(原物理ok网)

示例:一根没有质量的细棒长 2L。 一端固定在光滑的水平轴O上。在杆的另一端和杆的中点处固定有质量为m的小球。 然后杆从水平位置开始从静止开始,在垂直平面内自由摆动,如图所示。 求当球 B 从水平位置向下摆动到垂直位置时,杆对球 B 所做的功。FnO物理好资源网(原物理ok网)

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【分析】FnO物理好资源网(原物理ok网)

A、B的角速度相等高中物理弹性绳,杆对A、B系统不做功,只对A、B系统做功。 杆对球 B 所做的功就是 B 机械能的变化。FnO物理好资源网(原物理ok网)

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