杆力的方向(杆作用力方向)

导语：一轮复习：杆力充当向心力的分析

题目：如图所示，

竖直杆AB在A、B两点通过光滑铰链连接两等长轻杆AC和BC，AC和BC与竖直方向的夹角均为θ，轻杆长均为L，在C处固定一质量为m的小球，重力加速度为g，在装置绕竖直杆AB转动的角速度ω从0开始逐渐增大过程中，下列说法正确的是（CD）

【解析】

先从ω=0开始分析

ω=0，即小球处于平衡状态，两杆另一端是光滑铰链连接，杆力只能沿杆方向，也就是说，杆力无非是拉力或者推力，两根杆子，则有四中组合，真相只有一个，其它三中组合一定是错误的，接下来我们对每一种组合进行推理论证，只有一个是正确的。

①AC推力、BC推力

三力一边倒，不能平衡，这种组合是错误的；

②AC推力、BC拉力

三力一边倒，不能平衡，这种组合也是错误的；

③AC拉力、BC拉力

三力一边倒，不能平衡，这种组合还是错误的；

④AC拉力、BC推力

只有这种组合才能平衡。

小球在水平面转动，竖直面上合力一定为零。

考虑ω略微增大一点点，小球所需的向心力也需要一点点，那么AC、BC杆的力将发生什么变化，又有四种组合。

①AC拉力增大、BC推力增大

这种组合水平方向可能满足向心力要求，但竖直方向合力向上，竖直方向不能平衡，是错误的；

②AC拉力减小、BC推力增大

这种组合竖直方向可能满足平衡，但水平方向合力背离圆心，不能满足向心力要求，是错误的；

③AC拉力减小、BC推力减小

这种组合水平方向可能满足向心力要求，但竖直方向合力向下，竖直方向不能平衡，是错误的；

④AC拉力增大、BC推力减小

只有这种组合既能满足向心力要求，又能满足竖直方向上的平衡，只有这种情况才是正确的。

当继续增大角速度ω，BC推力减小到零，此时AC杆竖直分力平衡重力，水平分力充当向心力，接着又继续增大角速度ω，AC杆力增大，但竖直分力会超过小球重力mg，这时只能BC杆力反向并且增大(杆力具有自适应性)，用以竖直方向平衡重力，而向心力由AC、BC杆力共同提供。

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