高中物理必修一受力分析

第1页共12页物体的受力分析受力分析就是分析物体的受力，受力分析是研究力学问题的基础，是研究力学问题的关键。受力分析的依据是各种力的产生条件及方向特点一.几种常见力的产生条件及方向特点。1.重力重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，只要物体在地球上，物体就会受到重力。重力不是地球对物体的引力。重力与万有引力的关系是高中物理的一个小难点。重力的方向：竖直向下。2.弹力弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。判断弹力有无的方法：假设法和运动状态分析法。弹力的方向与施力物体形变的方向相反，与施力物体恢复形变的方向相同。弹力的方向的判断：面面接触垂直于面，点面接触垂直于面，点线接触垂直于线。【例1】如图1—1所示，判断接触面对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。图a中接触面对球无弹力；图b中斜面对小球有支持力。【例2】如图1—2所示，判断接触面MO、ON对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。水平面ON对球有支持力，斜面MO对球无弹力。【例3】如图1—4所示，画出物体A所受的弹力。a图中物体A静止在斜面上。b图中杆A静止在光滑的半圆形的碗中。c图中A球光滑，O为圆心，O＇为重心。【例4】如图1—6所示，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的球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：（1）小车静止；3.摩擦力摩擦力的产生条件为：（1）两物体相互接触，且接触面粗糙；（2）接触面间有挤压；（3）有相对运动图1—1ab图1—2图1—4abc第2页共12页或相对运动趋势。摩擦力的方向为与接触面相切，与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。判断摩擦力有无和方向的方法：假设法、运动状态分析法、牛顿第三定律分析法。【例5】如图1—8所示，判断下列几种情况下物体A与接触面间有、无摩擦力。图a中物体A静止。图b中物体A沿竖直面下滑，接触面粗糙。图c中物体A沿光滑斜面下滑。图d中物体A静止。图a中无摩擦力产生，图b中无摩擦力产生，图c中无摩擦力产生,图d中有摩擦力产生。【例6】如图1—9所示为皮带传送装置，甲为主动轮，传动过程中皮带不打滑，P、Q分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是：（B）A．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反B．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同C．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反D．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相同【例7】如图1—10所示，物体A叠放在物体B上，水平地面光滑，外力F作用于物体B上使它们一起运动，试分析两物体受到的静摩擦力的方向。【例8】如图1—12所示，A、B两物体竖直叠放在水平面上，今用水平力F拉物体，两物体一起匀速运动，试分析A、B间的摩擦力及B与水平面间的摩擦力。顺口溜：分析对象先隔离，已知各力画上面。接触点、面要找全，推拉挤压弹力显。糙面滑动动摩擦，欲动未动静摩现。隔离体上力画全，不多不少展笑颜。图1—8图1—9图1—10图1—12第3页共12页二.受力分析的步骤：（1）确定所研究的物体，然后找出周围有哪些物体对它产生作用．采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力，不要找该物体施于其它物体的力，譬如所研究的物体叫A，那么就应该找出“甲对A”和“乙对A”及“丙对A”的力……而“A对甲”或“A对乙”等的力就不是A所受的力．也不要把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上．（2）要养成按步骤分析的习惯．a．先画重力：作用点画在物体的重心．b．次画已知力c．再画接触力(弹力和摩擦力)：绕研究对象逆时针(或顺时针)观察一周，看对象跟其他物体有几个接触点(面)，对每个接触点(面)若有挤压，则画出弹力，若还有相对运动或趋势，则画出摩擦力．要熟记：弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直，摩擦力的方向一定沿着接触面与物体相对运动（或趋势）方向相反。分析完一个接触点(面)后再依次分析其他的接触点(面)．d．再画其他场力：看是否有电、磁场力作用，如有则画出场力．顺口溜：一重、二弹、三摩擦、再其它。（3）受力分析的注意事项：初学者对物体进行受力分析时，往往不是“少力”就是“多力”，因此在进行受力分析时应注意以下几点：(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施加的力。(2)每分析一个力，都应找到施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在．这是防止“多力”的有效措施之一。检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体，特别是检查一下分析的结果，能否使对象与题目所给的运动状态(静止或加速)相一致，否则，必然发生了多力或漏力现象．(3)合力和分力不能同时作为物体受到的力。(4)只分析根据力的性质命名的力（如重力、弹力、摩擦力），不分析根据效果命名的力（如下滑力、上升力等）。【例9】如图1—13所示，竖直墙壁光滑，分析静止的木杆受哪几个力作用。三.受力分析的方法：整体法和隔离法。整体法隔离法概念将几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力研究系统内物体之间的相互作用力注意问题分析整体周围其他物体对整体的作用。而不画整体内部物体间的相互作用。分析它受到周围其他物体对它的作用力第4页共12页【例10】如图1—14所示，Ａ、Ｂ、Ｃ叠放于水平地面上，加一水平力Ｆ，三物体仍静止，分析Ａ、Ｂ、Ｃ的受力情况。【总结】用隔离法分析物体受力时应将研究的物体单独拿出来，不要都画在一起，以免出现混乱。隔离法分析物体受力时要特别注意牛顿第三定律分析法的使用。给每个力起好名字。【例11】如图1—15所示，物体Ａ、Ｂ静止，画出Ａ、Ｂ的受力图。【例12】如图1—16所示，用两相同的夹板夹住三个重为G的物体A、B、C，三个物体均保持静止，请分析各个物体的受力情况.【例13】如图1—18所示，放置在水平地面上的直角劈M上有一个质量为m的物体，若m在其上匀速下滑，Ｍ仍保持静止，那么正确的说法是（AC）A.Ｍ对地面的压力等于（M+m）gB.Ｍ对地面的压力大于（M+m）gC.地面对Ｍ没有摩擦力D.地面对Ｍ有向左的摩擦力四.常见错误(1)多画力。a.研究对象不明，错将其他物体受到的力画入。b.虚构力，将不存在的力画入。c.将合力和分力重复画入。要防止多画力。第一，彻底隔离研究对象。第二，每画一个力要心中默念受力物体和施力物体。(2)少画力。少画力往往是由受力分析过程混乱所致，因此：a.要严格按顺序分析。b.分析弹力和摩擦力时，所有接触点都要分析到。(3)错画力。即把力的方向画错。图1—16图1—18第5页共12页五.正交分析法列平衡方程将物体受到的各个力向两个相互垂直的方向上分解，然后列出两个平衡方程。六精题精练。1、如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（m1在地面，m2在空中），力F与水平方向成θ角。则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是（AC）A.N=m1g+m2g-FsinθB.N=m1g+m2g-FcosθC.FcosθD.Fsinθ2、重G=5N的木块在水平压力F作用下，静止在竖直墙面上，则木块所受的静摩擦力f=N；若木块与墙面间的动摩擦因数为μ=0.4，则当压力FN＝N时木块可沿墙面匀速下滑。3、如图(1)人和木板的质量分别为m和M，不计滑轮质量及滑轮与绳之间的摩擦，保持系统静止时，求人对绳子的拉力T2=？4、如图所示，物体B叠放在物体A上，水平地面光滑，外力F作用于物体A上，便它们一起运动，试分析两物体受到的，静摩擦力的方向。5、如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则(C)（A）将滑块由静止释放，如果μ＞tanθ，滑块将下滑（B）给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ＜tanθ，滑块将减速下滑(C)用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应是2mgsinθ（D）用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应是mgsinθ6、如图，将物体Q缓慢向右移动一点，P、Q始终平衡，物体Q所受的力中，增大的是(BC)A.绳子所给的拉力B.地面所给的支持力C.地面所给的摩擦力D.以上各力均不增大第6页共12页7、如图所示，物体m与斜面体M一起静止在水平面上。若将斜面的倾角θ稍微增大一些，且物体m仍静止在斜面上，则（AB）A.斜面体对物体的支持力变小B.斜面体对物体的摩擦力变大C.水平面与斜面体间的摩擦力变大D.水平面与斜面体间的摩擦力变小8、如图2所示，用细绳连接用同种材料制成的a和b两个物体。它们恰能沿斜面向下作匀速运动，且绳子刚好伸直，关于a、b的受力情况(C)A．a受3个力，b受4个力B．a受4个力，b受3个力C．a、b均受3个力D．a、b均受4个力9、如图，质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，先用平行于斜面的推力F1作用于物体上，能使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力F2作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次力之比F1：F2等于（B）A.cosθ+μsinθB.cosθ-μsinθC.1+μtanθD.1-μtanθ10、建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m／s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取lOm／s2)（B）A．510NB．490NC．890ND．910N11、如图所示。用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，今对于球a持续施加一个向左偏下300的恒力，并对小球b持续施加一个向右偏上300的同样大的恒力，最后达到平衡，则表示平衡状态的图可能是：12、如图所示，两块同样的条形磁场A、B，它们的质量均为m，将它们竖直叠放在水平桌面上，用弹簧秤通过一根细线竖直向上拉磁铁A，若弹簧秤上的读数为mg，则B与A的弹力F1及桌面对B的弹力F2分别为：A.mgFF21,0B.0,21FmgFC.mgFF21,0D.mgFF21,0第7页共12页11、如图所示，绳OA、OB等长以点固定不动，在手持B点沿圆弧向C点运动的过程中，绳OB的张力将：A.由大变小B.由小变大C.先变小后变大D.先变大后变小七、强化练习题1．置于水平面上的物体，在水平方向的拉力作用下向前运动．当拉力增大时，物体的运动速度也随之变大，则该物体所受的滑动摩擦力将（）A．增大B．不变C．减小D．无法确定2．粗糙的水平面上叠放着A和B两个物体，A和B间的接触面也是粗糙的，如果用水平力F拉B，而B仍保持静止，则此时()A．B和地面间的静摩擦力等于F，B和A间的静摩擦力也等于F．B．B和地面间的静摩擦力等于F，B和A间的静摩擦力等于零．C．B和地面间的静摩擦力等于零，B和A间的静摩擦力也等于零．D．B和地面间的静摩擦力等于零，B和A间的静摩擦力等于F．3.重为100N的物体在水平面上向右运动，同时受到一个向左的5N的水平拉力作用，若物体和水平面间的动摩擦因数为0.1，则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是()A．10N，水平向左B.5N，水平向右C.15N，水平向左D.5N，水平向左4.关于产生摩擦力的条件，下列说法正确的是()A．相互压紧的粗糙物体间总有摩擦力的作用B．相对运动的物体间总有摩擦力的作用C．只有相互压紧和相对运动的物体间才有摩擦力的作用D．只有相互压紧和发生相对或有相对运动趋势的不光滑的物体间才有摩擦力的作用5.关于摩擦力的下列说法中，正确的是()A．摩擦力的方向一定与正压力方向垂直；B．摩擦力的方向一定与运动方向相反C．摩擦力的方向可能与接触面垂直；D.物体受到的外力发生变化时，它受到的摩擦力也一定改变6.关于动摩擦因数下列说法正确的是()A．任何物体间动摩擦因数都相同B．物体越重时，动摩擦因数越大C．动摩擦因数与物体运动状态有关，物体运动越快时动摩擦因数越大D．动摩擦