弹力的方向和大小(弹力的方向)

受力分析时弹力方向的确定是学习的一个难点,之所以是难点是因为弹性形变的方向多数时候肉眼无法观察到。今天我们就如何确定弹力的方向和大家一起聊一聊。

一、最简单的是肉眼可见施力物体或者受力物体形变的方向。

物体受到的弹力的方向与施力物体的形变方向相反。如图所示,物块所受弹簧弹力F的方向。弹簧在物块重力作用下竖直向下被拉长(形变方向竖直向下),则木块(受力物体)所受弹簧(施力物体)的弹力F方向竖直向上(与弹簧形变的方向相反)。

弹力的方向和大小(弹力的方向)(1)

二、绝大多数情况下,我们需要根据物体的运动情况,利用物体的平衡条件(或动力学规律即牛顿第二定律)判定。

如图所示,一轻质杆架固定在水平地面上,一端固定一重力为G的球,并处于平衡状态。分析球受到的杆的拉力。对球受力分析知球受到竖直向下的重力,因球处于平衡状态,由二力平衡条件知,球必定受到斜杆对它的竖直向上的弹力。

弹力的方向和大小(弹力的方向)(2)

特别注意一点,接触是弹力有无的必要条件而不是充要条件。在接触的时候是否有弹力,往往需要用假设法去判定。即如果有弹力,物体的运动状态是否符合现状。如图

弹力的方向和大小(弹力的方向)(3)

三、判定弹力方向时常见的几种典型情况:

(1)轻质弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线相重合,指向弹簧恢复原状的方向。

(2)轻绳对物体的弹力(即绳对物体的拉力)方向,总是沿着绳指向绳收缩的方向。注意一点,绳只能产生拉力,绝对不可能有压力。特别注意一点,绳上的弹力或者张力处处相等。

(3)轻质杆对物体的拉力或支持力的方向,不一定沿着杆的方向。准确的说这种固定的杆,弹力可以是任意方向。而那种可以转动的杆,弹力一定是沿着杆的方向。

(4)面与面接触的弹力方向,垂直于接触面指向受力物体。如图所示。

弹力的方向和大小(弹力的方向)(4)

(5)点与面接触的弹力方向,过接触点垂直于接触面(或接触面的切线),指向受力物体。如图甲、乙所示。

弹力的方向和大小(弹力的方向)(5)

注意体会下图与甲图的区别

弹力的方向和大小(弹力的方向)(6)

注意体会下图,如果球的重心不在球心,不影响弹力方向的。所以记清楚规则很重要。

弹力的方向和大小(弹力的方向)(7)

(6)球与面接触的弹力方向,过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上),而指向受力物体。如图所示。

弹力的方向和大小(弹力的方向)(8)

(7)球与球相接触的弹力方向,垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上),而指向受力物体。如图所示。

弹力的方向和大小(弹力的方向)(9)

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