内容正文:
微专题8 弹力的有无及方向判断 导学案
学习目标:
1.知道判断弹力有无的方法,会判断物体之间有无弹力.
2.掌握弹力的方向判断,并能解决有关问题.
重、难点理解:
一、弹力有无的判断
1.对于明显形变的情况,可以根据弹力产生的条件直接进行判断.
2.对于形变不明显的情况,可利用假设法进行判断.
(1)假设无弹力:假设撤去接触面,看物体还能否在原位置保持原来的状态,若能保持原来的状态,则说明物体间无弹力作用;否则,有弹力作用.
(2)假设有弹力:假设接触物体间有弹力,画出假设状态下的受力示意图,判断受力情况与所处状态是否矛盾,若矛盾,
则不存在弹力;若不矛盾,则存在弹力.
如图,接触面光滑,若A处有弹力,则无法使球处于静止状态,故A处无弹力.
(3) 状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在.
典例1:(多选)如图所示,小球处于静止状态,各接触面光滑,则小球受到两个弹力的是( )
【答案】 BC【解析】A中小球处于静止状态,重力和绳的弹力平衡,斜面与小球之间不可能产生弹力,否则小球不可能静止,故A中小球只受一个弹力作用,故A错误;B中水平面对小球有弹力作用,由于F的作用,小球与斜面之间产生弹性形变,所以斜面和小球之间有弹力作用,故B中小球受两个弹力作用,故B正确;C中小球在绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处于静止状态,因此小球受两个弹力作用,故C正确;D中竖直面对小球没有弹力作用,否则小球不可能处于静止状态,故D错误。
典例2:如图所示,一根竖直弹簧的下端连接一个质量为m的光滑小球,小球处于斜面和挡板之间,小球和斜面、挡板均接触,下列说法正确的是( )
A.若小球和斜面之间有弹力,则小球和挡板之间一定没有弹力
B.若小球与斜面之间有弹力,则小球和挡板之间不一定有弹力
C.若小球与挡板之间有弹力,则小球与弹簧之间一定有弹力
D.若小球与挡板之间有弹力,则小球与弹簧之间不一定有弹力
【答案】 D【解析】若小球和斜面之间有弹力,因斜面对小球的弹力方向垂直斜面向上,有水平分量,则小球和挡板之间一定有弹力,故A、B错误;若小球与挡板之间有弹力,弹力方向水平向右,斜面对小球的弹力垂直斜面向上,重力方向竖直向下,这三个力可以平衡,则小球与弹簧之间不一定有弹力,故C错误,D正确。
二、弹力的方向判断
典例3:下列四种情境中,球或轻杆均处于静止状态,它与外界的接触面(接触点)均光滑,物体所受弹力示意图如图所示,其中正确的是( )
[A] [B] [C] [D]
【答案】 B【解析】题图A,若小球受到左侧顶点处的弹力,则小球将向右运动,故A错误;题图B,小球处于静止状态时受到重力与杆对小球的弹力,二者是一对平衡力,故B正确;题图C,若小球受到左上方F1的拉力,小球将无法处于静止状态,故C错误;题图D,杆所受弹力在左侧接触点垂直于曲面指向圆心,在右侧接触点垂直于杆,故D错误。
典例4:在半球形光滑碗内斜放一根筷子,如图所示,筷子与碗的接触点分别为A、B,则碗对筷子在A、B两点处的作用力方向分别为( )
A.均竖直向上
B.均指向球心O
C.A点处指向球心O,B点处竖直向上
D.A点处指向球心O,B点处垂直于筷子斜向上
【答案】 D【解析】碗对筷子在A、B两点处的作用力属于弹力,而弹力总是垂直于接触面。在A点处,当筷子滑动时,筷子与碗的接触点在碗的内表面(半球面)上,所以在A点处的接触面是球面在该点的切面,此处的弹力与切面垂直,即指向球心O。在B点处,当筷子滑动时,筷子与碗的接触点在筷子的下表面上,所以在B点处的接触面与筷子平行,B点处的弹力垂直于筷子斜向上,故选项D正确。
随堂演练:
1.如图所示,所有的球都是相同的,且形状规则、质量分布均匀.甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间,乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上,丙球与其右侧的球放在一个大的球壳内部并相互接触,丁球用两根轻质细线吊在天花板上,且其中右侧细线是沿竖直方向的.关于这四个球的受力情况,下列说法中正确的是( )
A.甲球受到两个弹力的作用
B.乙球受到两个弹力的作用
C.丙球受到两个弹力的作用
D.丁球受到两个弹力的作用
2.如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A. 球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
3.下列图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况,其中正确的是( )
4.图中各物体均处于静止状态。画出图中物体A所受的弹力。
参考答案:
1.答案 C解析 甲球受重力和地面对它的竖直向上的弹力两个力,斜面对甲球没有弹力,若有,甲球不会静止,故A错误;乙球受重力和地面对它的竖直向上的弹力两个力,与乙接触的球不会对乙球有弹力作用,如果有,乙球不会静止,故选项B错误;丙球受重力、球壳给它的指向球心的弹力和与它接触的小球对它的沿两球球心连线向左的弹力,如果两球间不存在弹力,丙球不能保持静止状态,故丙球受两个弹力的作用,故选项C正确;丁球受重力和右侧细线对它的竖直向上的拉力,倾斜的细线不会对它有拉力的作用,若有,丁球不能保持平衡状态,故丁球只受一个向上的弹力,故D错误.
2.答案 C解析 由于球A对挡板和斜面接触挤压,挡板和斜面都发生弹性形变,它们对球A产生弹力,而且弹力的方向垂直于接触面,所以挡板对球A的弹力方向水平向右,斜面对球A的弹力方向垂直于斜面向上,故球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上.
3.答案 C解析 选项A中小球只受重力和杆的弹力的作用,且处于静止状态,由二力平衡条件可得小球受到的弹力方向应竖直向上,故A错误;选项B中,因为右边的绳沿竖直方向向上,如果左边的绳有拉力,则沿竖直方向向上的那根绳就会发生倾斜,所以左边的绳没有拉力,故B错误;球与球接触处的弹力方向,垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上),且指向受力物体,故C正确;球与面接触处的弹力方向,过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上),即选项D中大半圆对小球的支持力FN2的方向应指向大半圆的圆心,故D错误。
4.答案
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