贲志学

(江苏省江安高级中学 226534)

如果轻杆的一端能够自由转动，并且轻杆处于受力平衡的状态，那么轻杆的另一端受到的合力的方向一定与与轻杆的方向相同.

例题1 假设AB是一个水平轻杆，在点A那段将墙壁和铰链相连接起来，CB表示一根轻绳，用轻绳CB与B端连接起来，并且CB和轻杆AB所成的角的度数是30°，在B的下端悬挂一个重量是10N的物体，如图1所示.求出轻杆AB受到的作用力.

剖析将研究对象选择为轻杆AB，绳子BC、重物对轻杆的合力一定会沿着轻杆的方向，因此会很容易求出轻杆AB所受的力的大小，即：

FAB=mgcot30°

经过计算可得：

FAB=17.32N.

这个时候求出轻杆AB的受力方向是解出这道题的突破口.根据题目所给信息可以知道A端是使用铰链连接起来的，因此A端是能够自由转动的，如果受力方向不与AB相同，那么轻杆必将发生转动，如图2所示，因此可以得出结论：在一端能够自由转动的轻杆，另外一端所受到的合力方向一定与轻杆的方向相同.

轻杆的一端是固定的，并且轻杆是在平衡状态，那么轻杆承受的力来自各个方向，导致轻杆的受力不一定是沿着轻杆的方向.

例题2 如图3所示，有一水平的横梁，横梁的一端A嵌入墙壁里面，在另一端连接有一个小的滑轮B，一根轻绳的一端被固定在墙壁上，另一端连接有一个质量等于10千克的物体，连接的部分会跨过滑轮B，并且挂着物体的绳与横梁之间所成的夹角大小是30°，那么滑轮B所受到的作用力是( )(已知g的取值是10m·s-2)

剖析初略一看，例题1和这个题很相似，因此许多同学会觉得滑轮B受到的绳的压力一定和轻杆的受力方向相同，然后会将重力顺着绳子、轻杆的方向分解从而导致这道题选成错误答案D.仔细思考这道题错误的最根本原因是对于一段不计质量和摩擦的绳来说，绳上所受到的张力每一处都相等，学生对于这个认识不够清晰，因此很容易做错题.对于此题目而言，绳子BC部分的张力是100N；还根据这个题目所给信息可以知道：轻杆是被固定在墙壁里面不能动的，因此它可以承受来自各个方向的力，也就是说明，轻杆的受力的方向不一定与轻杆的方向相同，并且绳子作用在滑轮上面的作用力实际上是由两段绳子的合力组成的，是100N，因此这道题的正确答案是C选项.

例题3如图4所示，假设竖直墙面用AC表示，均匀的横梁用AB表示，横梁AB的质量用m表示，并且位于水平位置，支撑横梁的轻杆用BC表示，BC和竖直方向所成的角是角α，用铰链分别将A、B、C三个地方连接起来，那么轻杆受到的力是( ).

剖析通过观察图像可以知道，这道题需要使用杠杆原理进行解答，判断轻杆BC对横梁AB作用力的方向是这道题的难点所在，因此，我们可以选取BC作为研究对象，根据题目所给信息可以知道，因为使用铰链连接的轻杆的一端C，那么当C端所受力的方向不和轻杆的方向一致的时候，轻杆BC就会发生相应的转动，要想满足平衡条件使平衡成立，就需要保证轻杆B端的受力方向一定和轻杆的方向保持一致.现在已经能够判断出轻杆BC对横梁AB的作用力的方向沿着轻杆BC，在将上述结论与杠杆原理相结合，因此就可以求出：

公式里面的L表示横梁AB的长度，根据上述式子和结论，我们就可以很轻易的求出本题的正确答案是D选项.

总而言之，对于轻杆的受力分析的相关问题，第一步要做的就是确定是否有一端固定，这是解答相关轻杆受力分析题的基础，如果轻杆有一端是固定的，那么就可以受到各个方向的力的作用；如果轻杆两端都没有固定，那么另外的一端受到的力的合力的方向必定与轻杆的方向相一致.解答这类题目时，应该结合实际情况进行受力分析，再考虑使用哪一种方法进行求解.

对于轻杆的受力分析这部分内容一直是中学生学习的重难点，中学生只要能够完整的掌握轻杆的受力分析问题，那么对于后面的更深入的受力分析的学习也有很大的帮助，可以说轻杆的受力分析是学习物理学科力学部分的基础，因此轻杆的受力分析对于中学生来说十分重要；为什么说轻杆的受力分析是中学生学习内容的难点呢？因为轻杆的受力分析对于学生的分析问题的能力有一定的要求，轻杆的受力是一个比较抽象的问题，教师在教授这部分内容时学生是很难一点就通的，因此轻杆的受力还需要同学们多多进行练习，积累经验，构建模型.