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1、物体的受力分析及典型例题物体的受力分析及典型例题 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
2、于面，点面接触垂直于面，点线接触垂直于线。 如图11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。 a b 图12 图11 如图12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。 如图14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。 a b c 图14 - 1 - 如图16所示，小车上固定着一根弯成角的曲杆，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
3、小和方向：小车静止；小车以加速度a水平向右加速运动；小车以加速度a水平向左加速运动；加速度满足什么条件时，杆对小球的弹力沿着杆的方向。 3.摩擦力。 摩擦力的产生条件为：两物体相互接触，且接触面粗糙；接触面间有挤压；有相对运动或相对运动趋势。 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。 如图18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18 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
4、擦力产生，图c中 无 摩擦力产生,图d 中 有 摩擦力产生。 如图19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： AP、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反 BP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 CP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 DP、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相同 图19 - 2 - 如图110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。 图110 如图112所示，A、B两
5、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。 图112 二. 受力分析的步骤： 确定研究对象，可以是某个物体也可以是整体。高中物理中受力分析的研究对象大多数可看成质点。 按顺序画力： a先画重力：作用点画在物体的重心，方向竖直向下。 b次画已知力 c再画接触力：看研究对象跟周围其他物体有几个接触点，先对某个接触点分析，若有挤压，则画出弹力，若还有相对运动或相对运动的趋势，则再画出摩擦力。分析完一个接触点后，再依次分析其他的接触点。 d再画其它力：看是否有电场力、磁场力作用，如有则画出。 验证： a.每一个力都应找到对应的施力物体
6、和受力物体。对哪个物体进行受力分析，哪个物体就是每一个力的受力物体。 b.受的力应与物体的运动状态对应。 如图113所示，竖直墙壁光滑，分析静止的木杆受哪几个力作用。 - 3 - 三.受力分析的方法：整体法和隔离法。 将几个物体作为一个整将研究对象与周围物概念 体来分析的方法 体分隔开的方法 研究系统外的物体对系研究系统内物体之间选用原则 统整体的作用力 的相互作用力 分析整体周围其他物体分析它受到周围其他 注意问题 对整体的作用。而不画整体内物体对它的作用力 部物体间的相互作用。 如图114所示，、叠放于水平地面上，加一水平力，三物体仍静止，分析、的受力情况。 用隔离法分析物体受力时应将研究
7、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。 如图115所示，物体、静止，画出、的受力图。 如图116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. 图116 整体法 隔离法 - 4 - 如图118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，仍保持静止，那么正确的说法是 A.对地面的压力等于g B.对地面的压力大于g C.地面对没有摩擦力 D.地面对有向左的摩擦力 图118 四.正交分析法列平衡方程及力的三角形 将物体受到的各个力向两
8、个相互垂直的方向上分解，然后列出两个平衡方程。 五、物体的动态平衡 共点力的平衡 1.共点力：物体受到的各力的作用线或作用线的延长线能相交于一点的力. 2.平衡状态：在共点力的作用下，物体处于静止或匀速直线运动的状态. 3.共点力作用下物体的平衡条件：合力为零，即F合0. 4.力的平衡：作用在物体上几个力的合力为零，这种情形叫做力的平衡. (1)若处于平衡状态的物体仅受两个力作用，这两个力一定大小相等、方向相反、作用在一条直线上，即二力平衡. (2)若处于平衡状态的物体受三个力作用，则这三个力中的任意两个力的合力一定与另一个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上. (3)若处于平衡状态的物体受
9、到三个或三个以上的力的作用，则宜用正交分解法处理，此时的平衡方程可写成： 物体的动态平衡问题 物体在几个力的共同作用下处于平衡状态，如果其中的某个力的大小或方向，发生变化时，物体受到的其它力也会随之发生变化，如果在变化的过程中物体仍能保持平衡状态，我们就可以依据平衡条件，分析出物体受到的各力的变化情况。 分析方法： 矢量三角形法 如果物体在三个力作用下处于平衡状态，其中只有一个力的大小和方向发生变化，而另外两个力中，一个大小、方向均不变化；一个只有大小变化，方向不发生变化的情况。 如果物体在三个力作用下处于平衡状态，其中一个力的大小和方向发生变化时，物体受到的另外两个力中只有一个大小和方向保持
10、不变，另一D 个力的大小和方向也会发生变化的情况下，考虑三角形的相似关系。 C 例题与习题： 1如图所示，小球用细绳系住放在倾角为q的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将： A逐渐变大 - 5 - B O A B逐渐变小 C先增大后减小 D先减小后增大 2光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示。现缓慢的拉绳，在小球沿球面由A到B的过程中，半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况是： A.N变大，T变小 B.N变小，T变大 C.N变小，T先变大后变小
11、D.N不变，T变小 3、如图33所示，长为5m的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m的两杆的顶端A、B ，绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N的物体，平衡时，问： 绳中的张力T为多少? C F B A O B A 图 33 A点向上移动少许，重新平衡后，绳与水平面夹角，绳B 中张力如何变化? q4、如图34所示，AO、BO和CO三根绳子能承受的最大拉力O 相等，O为结点，OB与竖直方向夹角为，悬挂物质量为m。 求1OA、OB、OC三根绳子拉力的大小 。 C A点向上移动少许，重新平衡后，绳中张力如何变化？ 图 六精题精练。 A 1. 如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过
12、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，力F与水平方向成角。则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是 A.N=m1g+m2g-Fsin B.N=m1g+m2g-Fcos C.Fcos D.Fsin 2. 如图所示，用两相同的夹板夹住四个重为G的物体A、B、C、D、E，五个物体均保持静止，则BC间的摩擦力为 。 3.自行车正常行驶时，前轮所受摩擦力向 ，后轮所受摩擦力向 。 - 6 - 4.如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为。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( ) 将滑块由静止释放，如果tan，滑块将下
13、滑 给滑块沿斜面向下的初速度，如果tan，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=tan，拉力大小应是2mgsin 用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果=tan，拉力大小应是mgsin 5. 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( ) 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 6. 如图所示，物体m与斜面体M一起静止在水平面上。若将斜面的倾角稍微增大一些，且物体m仍静止在斜面上，则 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
14、.水平面与斜面体间的摩擦力变小 7. 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( ) Aa受3个力，b受4个力 Ba受4个力，b受3个力 Ca、b 均受3个力 Da、b 均受4个力 8. 如图，质量为m的物体置于倾角为的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为，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 - 7 - A. cos+sin B. cos-sin C.1+tan D. 1-tan 9. 建筑工人用图所
15、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0.500ms2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lOms2) A510 N B490 N C890 N D910 N 10. 为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是( ) A. 顾客始终受到三个力的作用 B. 顾客始终处于超重状态 C. 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下 D. 顾客对扶
16、梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下 11.重力为G的重物D处于静止状态。如图所示，AC和BC 两段绳子与竖直方向的夹角分别为和。90。现保持角不变，改变角，使角缓慢增大到90，在角增大过程中，AC的张力T1，BC的张力T2的变化情况为 ： AT1逐渐增大，T2也逐渐增大 BT1逐渐增大，T2逐渐减小 CT1逐渐增大，T2先增大后减小 - 8 - DT1逐渐增大，T2先减小后增大 12.如图所示，均匀小球放在光滑竖直墙和光滑斜木板之间，木板上端用水平细绳固定，下端可以绕O点转动，在放长细绳使板转至水平的过程中(包括水平)： A小球对板的压力逐渐增大且恒小于球的重力 B小球对板的压力逐渐减小且
17、恒大于球的重力 C小球对墙的压力逐渐增大 D小球对墙的压力逐渐减小 13有一个直角支架AOB，AO是水平放置，表面粗糙OB竖直向下，表面光滑OA上套有小环P，OB套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可以忽略不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较，AO杆对P的支持力FN和细绳上的拉力F的变化情况是： AFN不变，F变大 BFN不变，F变小 CFN变大，F变大 DFN变大，F变小 14.如图所示，两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处A 于平衡状态。已知竖直墙面光滑，水平地面粗糙，现将A向上移动一小段距离，两球再次平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，地面对B球的支持力N和轻杆上的压力F的变化情况是： B A.N不变，F变大 B.N不变，F变小 C.N变大，F变大 D.N变大，F变小 15如图，轻杆A端用光滑水平铰链装在竖直墙面上，B端用水平绳结在墙C处并吊一重物P，在水平向右力F缓缓拉起重物P有过程中，杆AB所受压力 A变大 B.变小 C.先变小再变大 D.不变 C B 1AC2略3略4C5BC6AB7C8B9B10C11D12D13B14B15D F A P F - 9 -
