2010年高考物理总复习学案17:绳子、弹簧和杆产生的弹力特点
2010年高考物理总复习学案17:绳子、弹簧和杆产生的弹力特点第2页

【案例1】如图所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细绳OA、OB上,0B一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,OA水平拉直,物体处于平衡状态,现在将OA剪断,求剪断瞬间物体的加速度,若将绳OB换为长度为L2的弹簧,结果又如何?

分析与解答:

为研究方便,我们两种情况对比分析。

(1)剪断前,两种情况小球受力一样,分别如图(1)、(2)所示,利用平衡条件,则mg与F2的合力与F1大小相等,方向相反,可以解得F1=mgtgθ。

 (2)剪断后瞬间,绳OA产生的拉力F1消失,

  对绳来说,其伸长量很微小,可以忽略不计,不需要形变恢复时间,因此,绳子中的张力也立即发生变化,这时F2将发生瞬时变化,mg与F2的合力将不再沿水平方向,而是由于小球下一时刻做单摆运动沿圆弧的切线方向,与绳垂直,如图(3)所示,F合=mgsinθ,所以a=gsinθ。

   对弹簧来说,其伸长量大,形变恢复需要较长时间,认为弹簧的长度还没有发生变化。这时F2不发生变化,故mg与F2的合力仍然保持不变,与F1大小相等,方向相反,如图(4)所示,所以F合= F1=mgstgθ,

a=gstgθ。