旋转弹簧类问题的分析技巧.pdf
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- 旋转 弹簧 问题 分析 技巧
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1、旋转弹簧类问题的分析技巧旋转弹簧类问题的分析技巧 弹簧弹力 F 与弹簧形变量 x 成正比,因此,在弹簧类问题中,可以用弹簧形变量的变化规律,代表弹 簧弹力的变化规律,这种方法在旋转弹簧类动力学问题分析中有着格外的直观性优势。 【例 1】如图所示,A、B 两物块始终静止在水平地面上,有一轻质弹簧一端连接在竖直墙上 P 点,另 一端与 A 相连接,下列说法正确的是() A如果 B 对 A 无摩擦力,则地面对 B 也无摩擦力 B如果 B 对 A 有向左的摩擦力,则地面对 B 也有向左的摩擦力 CP 点缓慢下移过程中,B 对 A 的支持力一定减小 DP 点缓慢下移过程中,地面对 B 的摩擦力一定增大
2、【解析】分析本题 C、D 选项,大多数人采用的都是举反例的方法,但是,对于想把问题搞清楚的学 生来说,正面回答才是正道。下面就利用前述结论来对此问题做一个正面分析。 弹簧初态是拉伸、原长还是压缩?不知道,因此本问题需要全面分析各种情况都需要仔细分析。 为此,我们从弹簧处于拉伸状态分析起。如甲图所示,Ac 设为弹簧原长,弹簧的 Aa、Ab 状态为拉伸状态, Ad、Ae、Af 为压缩状态。 弹簧端点从 a 点向下移动到 b 点,再到 c 点的过程中,弹簧对 A 的拉力竖直分量越 来越小,水平分量也越来越小。故 A 与 B 之 间的摩擦力减小,B 与地面之间的摩擦力也 减小,而 A 对 B 的压力增
3、大,B 对 A 的支持 力、地面对 B 的支持力也增大。 弹簧端点从 c 点向下移动到 d 点、e 点, 再到 f 点的过程中,弹簧对 A 的压力竖直分 量先变大后变小,但水平分量越来越大。故 A 与 B 之间的摩擦力、 B 与地面之间的摩擦力一直增大, 而 A 对 B 的压力先增大后减小, B 对 A 的支持力、 地面对 B 的支持力也先增大后减小。 从上述分析来看,因为没指明初态 P 点位于何处,弹簧处于什么状态,C、D 的分析就片面或说不知 所指了。 【例 2】如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态.现使小车从静止开始向左 加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保
4、持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹 性限度内),与稳定在竖直位置时相比,小球的高度() A一定升高 B一定降低 C保持不变 D升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 【解析】 设 OA 长度为橡皮筋原长, 小车静止时, 橡皮筋处于竖直状态 OB, 拉伸量为 x1,小车向左加速运动时,橡皮筋向右倾斜 OC,拉伸量为 x2,由平 衡条件可知,两种情况下,橡皮筋拉力的竖直分量相等(等于小球重力),也 就是的竖直分量相等。但是,弹簧原长 OA 的竖直分量在加速运动时却在减小, 所以答案选 A。 本题易错点是对橡皮筋长度和橡皮筋伸长量混淆,而错选 C。 【例 3】如图所示,轻质弹簧一端固定,另
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