弹力方向的判断

弹力方向的判断河南省信阳高级中学陈庆威2014.11.4高中生刚开始学习弹力时，对弹力的产生原因和条件理解起来比较容易，但一遇到有关弹力方向的判断，总觉得心里没底。尤其是对形变不明显的情况，以及杆受到的弹力方向是否沿杆的情况。弹力是受力分析的关键，受力分析是力学的根本，可以说丢了弹力就丢了受力分析，如果受力分析错了，那么你整个物理问题的分析就错了。因此找到了弹力的方向似乎就找到了高中物理受力分析的关键点。为方便同学们的学习，现就弹力的方向判断作如下总结。

一、可以直接根据形变和接触面的情况能判断的1.点与平面接触时，弹力的方向垂直平面例1.如图1所示，杆的一端与墙接触，另一端与地面接触，且处于静止状态，分析杆AB受的弹力。图1解析：杆的A端属于点与竖直平面接触，弹力N1的方向垂直墙面水平向右，杆的B端属于点与水平平面接触，弹力N2的方向垂直地面向上，如图1所示。2.点与曲面接触时，弹力的方向垂直过切点的切面例2.如图2所示，杆处在半圆形光滑碗的内部，且处于静止状态，分析杆受的弹力。解析：杆的B端属于点与曲面接触，弹力N2的方向垂直于过B点的切面，杆在A点属于点与平面接触，弹力N1的方向垂直杆如图2所示。图23.平面与平面接触时，弹力的方向垂直于接触面例3.如图3所示，将物体放在水平地面上，且处于静止状态，分析物体受的弹力。解析：物体和地面接触属于平面与平面接触，弹力N的方向垂直地面，如图3所示。图34.平面与曲面接触时，弹力方向垂直于平面例4.如图4所示，一圆柱体静止在地面上，杆与圆柱体接触也处于静止状态，分析杆受的弹力。解析：杆的B端与地面接触属于点与平面接触，弹力N2的方向垂直地面。杆与圆柱体接触的A点属于平面与曲面接触，弹力N1的方向过圆心垂直于杆向上。如图4所示。图4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。例5.如图5所示。图92.替换法用细绳替换装置中的杆，看能否维持原来的力学状态。如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力，否则提供的是支持力。例10.如图10，分析甲图中装置AB、AC杆对A的弹力方向时，将AB、AC用细绳代替。代替AB后，装置状态不变，说明AB对A施加的是拉力；替换AC后，原状态不能维持，说明AC对A施加的是支持力。如图乙所示。图103.运动状态分析法由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由力的平衡条件列方程，求解物体间的弹力。例11.如图11，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的小球，试分析小车处于静止状态时杆对球的弹力的大小和方向。图11解析：接触面间的弹力方向一定垂直于接触面，但固定在杆上的物体受到的弹力大小和方向都是可变的，其方向可能沿杆，也可能不沿杆，故需利用平衡条件或牛顿第二定律分析。小车静止时，受力平衡，即弹力和重力平衡，弹力方向竖直向上，大小等于mg。以上弹力方向的判断方法彼此间是有联系的，遇到具体问题时，要灵活运用。有时候，随着物体运动状态的变化，彼此接触的物体间弹力的