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[!--downpath--]理想的轻型绳索,无论质量和轻微变形如何。
1.从力的角度
轻绳弹力沿绳索指向绳索收缩方向,处处相等。
从治疗效果来看,绳子只能提供拉力。
口头禅:见绳知方向,见杆思索,弹簧沿轴向,接触找法线方向。
1. 共力分析
例:如图,轻绳AD越过固定在横梁BC右端的定滑轮,缠住质量为10kg的物体,∠ACB=30°,g为10m/s²,求:
(1) 轻绳AC段张力FAC;
(2)梁BC对C端的支撑力的大小和方向。
【势力分析】
2、重绳受力分析
例:如图所示,一条重量为G(均布)的链条,两端用等长的轻绳连接,悬挂在同一高度,绳与水平方向夹角θ。 尝试去找:
(1)绳索的张力;
(2)链条最高点的拉力。
【受力分析图】
粗绳有质量。
3、灯绳张力突然变化
例:如图所示,A、B、C是三个相同的小球,悬挂在天花板上,处于静止状态。 弹簧已连接。 某一刻,挂在A上方天花板上的细线断了。 当细线刚断时,A、B、C三个球的加速度分别为a1、a2、a3。 以下哪项陈述是正确的? ().
aa1=g,a2=g,a3=0;
Ba1=g,a2=g,a3=g;
Ca1=g,a2=2g,a3=0;
Da1=1.5g,a2=1.5g,a3=0
【分析】可以用假设的方法来分析,结果只能是A和B整体落在一起,即3mg=2ma,所以a=1.5g。 C的合力立即仍为0,加速度为0,故选项D正确。
例:如图所示,质量为m的小球系在两根粗细分别为L₁和L₂的细绳OA和OB上。 OB的一端悬挂在天花板上,与垂直方向的倾角为θ。 OA 被水平切割。 总之,物体处于平衡状态,现在切开OA,切开后立即求小球的加速度,如果把绳子OB换成宽度为L2的弹簧,结果如何?
【分析】不管绳子的大小和张力如何,球所受的合力一定不为零,它会向上运动。 另一方面,球被绳子束缚住,只能做圆周运动。
当OA绳子断裂时,小球的瞬时速度为零,所以小球的向心加速度为v²/L₁=0,沿绳子方向的合力为零,绳子的拉力为T =mgcosθ,球的合加速度为a=gsinθ。 绳索张力从 mg/cosθ 变为 mgcosθ。
☞绳子断了之后,球在吊床里摆动。 当吊床摆到最低点时,常被误认为是零加速度或静止状态。 虽然不是静止的,但瞬时速度为零,速度也没有保持在零。
例:两个质量相同的小球A和B,用一根不可伸长的轻绳连接起来。 球A用一根平行于轨道的轻绳系在一个角度为θ的光滑轨道上,球B悬在空中。 ,系统是静止的,如图所示。 现在平行于轨道切割光绳,切割后球 A 和 B 的加速度分别是多少?
【分析】
这道题是绳索张力突然变化的问题,是瞬时加速度的问题,还是伴生加速度的问题。
用关联加速的方法解决问题比较合适。 绳子的位置还没有改变,绳子的拉力还在垂直方向。
当绳子马上断了,A球的速度为零(速度不会突然变化),B球的速度也为零,A、B两个球不涉及旋转。 绳索两端沿绳索方向的加速度相等。
4.活结和死结
①活结的节点可以用绳子连接。 其实它们是同一根绳子,两根绳子的弹力一定是相等的。
例:如图所示,将一根细绳的两端分别固定在两堵竖墙的A、B两点上,通过光滑的挂钩将重物挂在绳子上。 在下面给出的四张图片中,保持物体平衡的可能是 (C)
【分析】由于重物是通过光滑的挂钩挂在绳子上的,属于活结,所以绳子处处张力相等,两边绳子张力的合力等于绳子的重力重物,方向垂直向下。 由对称性可知,两边绳的倾角等于垂直方向,故C正确。
例:如图所示,一根轻型不可伸长的晾衣绳弹簧对手弹力示意图,两端分别固定在立杆M、N上的a、b点。挂衣服的衣架挂钩光滑,挂在上面时静止绳子。 状态。 如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是( )
A.绳子的右端向上移动到b',绳子上的张力保持不变
B、向右移动杆N,绳子的张力变大
C、绳子两端高低差越小,绳子的张力越小
D.如果换成更高品质的挂裤,衣架的挂点会向右移动
② 绳子的结不能与绳子相连。 它们是两根独立的绳索,两根绳索的弹力不一定相等。
例子:如图,AO和BO吊着重物。 现在将绳索 AO 从图中所示的位置移动到垂直位置。 过程中,OB的绳子保持水平。 下列说法正确的是( )
A.OA绳索张力降低
B.OA绳索张力先减小后减小
C.OB绳索张力降低
D. 转播绳张力减小
【分析】
这个结是死结还是活结? 题中并没有直接说明,故须推论。 如果是活结,O点不能平衡,就是死结。
如图所示。
例:如图A所示,灯条OB可以绕B点自由转动,另一端O用绳子OA拉动固定在右侧墙上。 一个质量为 M 的重物挂在轻弦 OC 上。 杆上O点,OA与灯杆的倾角∠BOA=30°,灯杆OB水平。 图B中,横灯条OB的一端固定在竖墙上,另一端O装有小滑轮。 用细绳穿过滑轮后悬挂质量为 M 的重物。 图中∠BOA=30°,则:
(1) 图 A 和 B 中的弦 OA 的张力是多少?
(2)图A中灯杆所受的弹力是多少?
(3)图B中滑轮上灯条的排斥力是多少?
5.根据绳子的位置判断物体的状态
例:在一个夹角为θ的斜面上,两个物体沿斜面相对静止下落,根据绳索的位置,求出两个物体的加速度。
例:水平放置的固定光硬杆OA、OB夹角θ,分别在两杆上放灯环P、Q,两灯环用灯绳连接。 现在用一个恒定的力F沿OB方向拉环Q,当两个环都稳定时,绳子中的张力是多少?
【终态力分析】
二、从运动的角度
1. 关联率
因为理想的轻型绳索是不可伸长的,绳索两端沿绳索方向的速度大小相等,方向相同。
2. 关联加速
① 轻绳两端在同一条直线上运动(平动,不涉及转动),两端加速度相等。
例:如图所示,两个质量为m₁和₂的小物体用轻绳连接。 绳索在夹角为θ=30°的平滑斜坡顶部越过轻型滑轮。 皮带轮与转轴之间的摩擦力忽略不计。 斜面固定在水平桌面上。
【解析】绳子的两端不参与旋转,所以两个物体的加速度相等。
例:在光滑的水平面上,一辆质量为m₁=20kg的卡车通过一根几乎不可伸长的轻型绳索与另一辆质量为m2=25kg的拖车相连。 质量m₃=15kg的物体放在挂车平板上,物体与平板之间的动摩擦素数为μ=0.2。 如图所示,从拖车静止且绳索松开开始。 卡车以 v₀=3m/s 的速度向前移动。 求:
(1)当m₁、m2、m₃以相同的速度向前移动时,它们速度的大小。
(2) 拖车平台上物体之间的距离。
【分析】当绳索拉紧时,前后车的速度相同。
②轻绳两端不在同一条直线上运动(涉及旋转),两端加速度不相等。
示例:汽车和船的加速度之间的关系
【分析】绳索OA段两端涉及旋转,加速度不同。
3、从能量的角度
因为理想的灯绳不能储存能量,所以灯绳对两端物体所做的功之和为零,可以对一端的物体做正功、负功或不做功。
当绳索张紧时,系统的机械能会损失并转化为内能。
例:如图A所示,将绑在灯绳上的两个球A、B同时从图中所示位置松开(绳子一开始剪短),然后当两个球移动到左裤腿,在下面的语句中右边是(CD)
A. 绳索 OA 对球 A 做正功
B. 绳索 AB 对球 B 不起作用
C. 绳索 AB 对球 A 做负功
D. 绳索 AB 对球 B 做正功
【解析】利用单摆知识判断弹簧对手弹力示意图,两个小球A、B哪个在前,哪个在后。
例:一根长度为L的轻绳,一端系在一个固定点O上,另一端系在一个质量为m的小球上。 球从O点正下方L/4处以一定初速度向右水平抛出,经过一定时间绳索缩短后,球将在以O为支点的垂直平面内摆动。 众所周知,刚剪短绳索时,绳索与垂直线成60°角,如图所示。 寻找:
(1) 球水平抛出时的初速度v₀;
(2) 绳索被剪短时 I 作用于支点 O 的冲量;
(3) 当球摆到最高点时,绳子上的拉力Fᴛ。
例:如图所示,一个质量m=1kg的小球,用一根长度l=0.8m的细线悬在O点。 平衡时,小球在C点静止。细线不能被拉伸,质量不算。 如果把球拉到细线水平的A处,然后在静止状态下放开,不管空气阻力如何。 尝试去找:
(1)当小球移动到C点时,细线的张力;
(2) 如果将球拉到与水平面成 30° 角的位置 B 并从静止状态释放,当球移动到 C 时,细线对球的拉力。