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弹力专题(节选)

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-04-11  浏览次数:24
核心提示:(一)弹力1. 发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。地球对物体产生重力,并不

(一)弹力

 

1. 发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。地球对物体产生重力,并不需要地球和物体直接接触。弹力则不同,弹力产生在直接接触并发生弹性形变的物体之间。

2. 弹力产生的条件可归纳为:①物体之间直接接触,这是必要条件,②相接触物体之间存在挤压或拉伸,引起物体的变形,这是充分条件。

 

这里有三点必须明确:

 
1)物体相互接触是否一定存在弹力呢?具备必要条件,而不具备充分条件,则弹力就毫无意义了。如图1中的小球和斜面,图2中的AB。图3中完全失重状态下物体和水平面,都属于两物体相靠,互不挤压,不存在弹力的情况。
2)弹力是被动力。弹力产生在直接接触的物体之间,并以物体的形变为先决条件,即物体是否发生形变决定了弹力存在与否。而物体的形变是由跟它接触的外部作用所诱发的,且物体的形变状态随外部作用变化而变化。因此,物体间弹力产生的直接原因是有物体接触时的外部作用,同时受这个作用的制约。如图4中,物体与桌面间的弹力随外力F的变化而变化。

3)我们通常说的推力、压力、支持力、拉力、张力等均是根据弹力的作用效果命名的力。

 

3. 弹力的方向判定

 

1)根据“弹力总是跟两接触物体的接触面(公切面)垂直,并作用在与施力物体相接触的受力物体接触点上,和使物体产生弹性形变的外力方向相反”的规律来断定。

 

常见的可分以下几种情况:

 
①点与点接触:弹力方向垂直于两物接触点的公切面,指向被支持的物体,如图5

 

4. 弹力大小的计算。

 

①对于弹簧所产生的弹力大小,可以应用胡克定律来计算它的大小,即在弹性限度内,弹簧的弹力的大小跟弹簧长度的改变量x成正比,有F=k·x。其中公式中的k为弹簧的劲度系数,它描述了弹簧本身的一种属性(软硬程度),它与弹簧的材料、长短和粗细有关。在数值上等于弹簧被压缩或伸长1米时弹簧所产生的弹力。

 

 

 

【例题1】把一根劲度系数为k=1000N/m的轻质弹簧截成等长的两段,则每段弹簧的劲度系数为多少?

 
解析:据题意,原弹簧受到F=1000N的拉力时,其伸长量为x=1m,产生的弹力为F=1000N,此时每半根弹簧受到的拉力和所产生的弹力也为1000N,但伸长量各为,所以每半根弹簧的劲度系数为

【例题2】如图9所示,两个原长相同,劲度系数分别为k1k2的弹簧互相串联和互相并联后总的劲度系数各为多少?

 
解析:①当串联时,受拉力F作用后,弹簧的伸长量各为:x1x2,总伸长量为x,据胡克定律有:
②当并联时,弹簧组受拉力F后,两弹簧的伸长量相同,即X1=X2=X:,据胡克定律有:

②对于弹簧之外的一般弹力,应根据物体的运动状态,可利用平衡条件或牛顿运动定律来计算弹力的大小。

 

④面与面接触:弹力方向垂直于接触面的公切面,指向被支持的物体,如图8

③点与面接触:弹力方向垂直于接触点的公切面,指向被支持的物体,如图7

②线与物接触:弹力方向沿线收缩方向,如图6
 
 
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