如何确定轻绳、轻杆中的弹力大小及方向论文_程亚红

◆ 程亚红 甘肃省康乐县第一中学 731500 

摘 要:通过结合本地学生的学习情况以及对物理知识的认知,并以常见的轻绳轻杆中的弹力为例,进行对比分析、归纳总结,建构学生对知识的认知体系。

关键词: 总结研究 对比分析 归纳总结

在中学阶段,弹力是最常见的力,在物体的受力分析中更是很重要的一种力。很多同学对于弹力的认识是零散的、片面的,尚未建立彼此间的完整联系或者建立了错误的联系。在认识弹力的过程中对其大小和方向的问题感到困惑,尤其在对待轻绳和轻杆的问题中,很难准确找出弹力,容易混淆,笼统地认为轻绳和轻杆中的弹力是一样的。

在我所教学的地区,经济条件落后,人民文化水平偏低,家长不重视教育,学生基础薄弱,对物理更是缺少探究、总结,有弃理偏文的现象。在对待物体受到弹力的问题中,更是搞不清楚轻绳、轻杆的弹力情况。在此,我将对中学中遇到的轻绳、轻杆间的弹力问题做一总结,通过一些实例进行分析,对学生的学习和应用给予一定的启迪和思考。轻绳与轻杆之间存在着很大的区别,下面就二者做一分析:

一、轻绳中的弹力

1.中学中所遇到的轻绳(有时候说细线),是理想化的模型,即绳的质量或重力可视为零。由此可知,同一根绳的两端及其中间各点的张力大小相等。

2.绳比较软,可以任意弯曲,但只能伸长不能缩短,所以只能受拉力,不能承受压力,并且绳中的弹力方向总是沿着绳子指向绳子收缩的方向。

3.无论绳所受拉力多大,绳子的伸长量都可以忽略,所以绳中的张力可以突变,在绳烧断或拉断的瞬间张力立即消失。

例1:如图1所示,质量为m的小球静止悬挂在空中,且OB水平,OA与竖直方向成θ角。试分析,在下列条件下,当绳OB刚断开时,OA的拉力是多少?

(1)OA为细皮筋。(2)OA为细绳。

分析:(1)当OA为细皮筋时,相当于一根轻弹簧。在OB断开瞬间,拉力为零,重力(mg)为恒力不变,且OA的弹力保持不变,即与OB未断开时的拉力相同。所以,可以视为静力学问题。根据三力平衡条件,OA的弹力为F=mg/cosθ。(2)当OA为细绳时,OB一断开拉力立即为零,OA的拉力也随即改变。这时,小球在拉力和重力的作用下,由静止开始做变速圆周运动(图2)。因为这时速度为零,根据牛顿第二定律,有T-mgcosθ=mv2/l=0,所以,拉力为T=mgcosθ。

二、轻杆中的弹力

1.轻杆的质量和重力同样可以视为零,即同一根杆的两端及其中间各点的张力大小相等。

2.轻杆比较硬,既能承受拉力也能承受压力,但其力的方向不一定沿着杆的方向。

3.轻杆不能随意弯曲,不能伸长和缩短,即伸缩形变量不计。杆在拉断或折断的瞬间,其上产生的力依然具有突变性,可以瞬间消失。

例2:如图3所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m的小球,下列关于杆对小球的作用力F的判断中,正确的是( )。

由此可知,杆和绳最大的区别在于绳软,只能产生拉力,并且方向总是沿着绳子;杆硬,既可以产生拉力也可以是压力,而且方向并不一定沿着杆,可以在杆的方向上,也可以不在杆的方向上。

论文作者:程亚红

论文发表刊物:《教育学文摘》2015年7月总第163期供稿

论文发表时间:2015/7/31

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