学生-高中物理受力分析方法专题全面整合版文档格式.doc
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例如,铅球被运动员奋力推出,铅球在空中只受重力,而没有弹力.也没有向前的冲力。
3、摩擦力:
相互接触、相互挤压、相对静止又有相对运动趋势或相对运动。
方向:
沿接触面,与相对运动趋势方向相反。
滑动摩擦力:
与压力成正比,与接触面的粗糙程度有关f=μN。
μ由接触面的粗糙程度决定,与接触面积大小、相对速度大小无关。
此外,需要注意的是,静摩擦力与压力无必然联系。
分析摩擦力时,去找哪些物体与研究对象有接触面,再分析这些与研究对象接触的物体对研究对象是否有摩擦力。
倘若物体之间存在摩擦力时,则物体之间一定相互挤压,一定存在弹力作用,但是彼此相互挤压的物体之间可能不存在相对运动趋势或相对运动,这时物体之间只有弹力作用而没有摩擦力作用。
倘若物体之间存在拉力作用,虽然拉力的大小不变,但由于其方向的变化,均导致物体所受弹力和静摩擦力的变化。
二.受力分析的步骤(重点)
1、明确分析对象
在分析物体受力时,常会有几个物体,那么,你是分析哪一个物体?
所以要先确定研究对象,并把它从周围物体中隔离出来。
2、养成好习惯,有条理有序地进行分析
1)先分析场力,一般都是非接触的,常见的有万有引力(重力是特殊的万有引力)、磁力、电场力;
2)判断相互接触的物体间是否有弹力(即是否有相互挤压而产生形变),常见的有压力、支持力、拉力、弹力;
3)在接触并有弹力的情况下,再根据运动情况,分析相互间的摩擦力。
a.若物体静止,则用平衡力来进行定量分析;
b.若物体运动,则用来进行定量分析;
若是匀速直线这种特殊运动状态,亦可用平衡力来定量分析;
4)最后再分析其他力
总结:
一重,二弹,三摩擦,四其他。
5)根据前面几步,将力的大小、方向一一画在受力图上(选取同一个作用点),方便后面的定量分析。
处理技巧:
1、假设法;
2、用牛顿第三定律将力进行物体间的“传递”;
3、整体法加隔离法,从受力简单的到受力复杂的;
4、根据牛顿第二定律,从运动分析力。
受力分析时应该注意以下几个问题:
一、首先应该确定,并把从周围的物体隔离出来。
二、要养成按一步骤分析的习惯,以免漏分析某个力,一般应先分析,然后环绕物体一周,找出跟研究对象,并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力,最后再分析其它的力。
三、每分析一个力,都应找出物体,以防止多分析出某些不存在的力,如汽车刹车时还要继续向前运动。
四、只分析研究对象力,不分析研究对象对其它物体所的力
五、合力和分力不能同时作为物体所受的力
六、只分析根据性质命名的力(如:
重力、弹力、摩擦力)
七、分析物体受力时,除了考虑它与周围物体的作用外,还要考虑物体的运动情况(平衡状态、加速或减速),当物体的运动情况不同时,其情况也不同。
八、为了使问题简化,常忽略某些次要的力,如物体速度不大时的空气阻力物体在空气中所受的浮力,物体在水中运动时所受的阻力
三.受力分析例题解析
例题1:
如左图所示,滑轮固定在天花板上,物块A、B用跨过滑轮不可伸长的轻细绳相连接,物块B静止在水平地面上。
如用f和FN分别表示水平地面对物块B的摩擦力和支持力,则关于物体B的受力分析正确的是()
A.可能受四个力:
重力、弹力、拉力、静摩擦力
B.一定受四个力:
C.可能受三个力:
重力、拉力、静摩擦力
D.一定受三个力:
研究对象:
物体。
考查状态:
处于静止状态,满足平衡条件——合外力为零
受力分析如下图所示:
表面看四个力和三个力都可能满足合外力为零。
深入分析,如果物体只受三个力而合外力为零,则物体与地面之间的弹力为零,即物体与地面之间不互相挤压。
用假设法,假设物体与地面之间不互相挤压,则物体与地面之间就失去了摩擦力存在的前提条件。
而摩擦力如果不存在则物体的平衡条件将不能满足。
所以,物体B一定受四个力作用,B正确。
例题2:
如左图所示,一个光滑金属球,受到在同一个水平面上的直角钢架P、Q点的作用,处于静止状态。
O点是球心,C点是球的重心。
分析球的受力情况,画出力的图示。
解答:
常常有两种受力分析结果,如上右图所示。
本题属于点与点接触并挤压的情况,确定弹力方向首先应过接触点作切面,弹力方向应过接触点垂直于切面。
正确结果如图
(2)所示。
本题重力不在球心是一个干扰因素,确定弹力的方向,不能以重心为判断依据。
有人认为,球还受压力,方向垂直于切面向下,你认为正确吗?
注意,受力分析不要把反作用力画在受力物体上。
不要以为接触就一定存在弹力作用,例如,如左图图所示,光滑小球与水平面和台阶接触并处于静止状态,分析小球的受力情况。
考察小球的运动状态:
静止,满足合外力为0。
用假设方法:
如果小球除重力、水平面的竖直支持力之外,还受到台阶弹力作用,如右图所示,此三个力合力不为0,不能满足平衡条件,所以一定不存在支持力,小球与台阶接触但不挤压。
或假设将台阶去掉,看小球的运动状态是否变化。
小结:
当相互接触的物体之间是否形变不能明查时,应根据力与运动的关系来分析是否存在弹力及其方向。
例题3:
如左图所示,小木块以初速度V0沿三角形木块a的粗糙斜面向上滑动,至速度为零后又沿斜面加速返回斜面底端,三角形木块a始终相对水平面保持静止,则水平面对三角形木块a的摩擦力方向是:
()
A.始终向左B.始终向右C.先向左后向右D.先向右后向左
分析:
先考虑简单情况,如果小木块与三角形木块相对静止,并相对于水平面静止。
分析三角形木块相对于水平面有没有运动趋势?
解法一.使用隔离法进行受力分析
问题:
斜面对小木块作用力的合力大小、方向如何?
答:
合力数值上等于木块的重力,方向竖直向上。
如左图所示
那么小木块对斜面的作用力的合力又怎样?
竖直向下,大小也为木块的重力,如右图图所示
解法二.使用整体法进行受力分析
将两木块看成一个整体,它们处于平衡状态,合外力为0,只可能在竖直方向受到重力和弹力,不会受水平的作用力。
如果存在水平方向的作用力,整体将在水平方向改变运动状态小。
物体沿斜面匀速运动情况与此相同。
本题,小木块的加速度方向始终沿斜面向下,即其所受合力方向始
终沿斜面向下。
三角形木块受小木块作用力的合力斜向右下,如左图所示,地面对三角形木块的摩擦力,水平向左。
或三角形木块a平衡,系统具有水平向左的加速度,必然受水平向左的外力——地面对三角形木块的摩擦力,水平向左。
答案:
A
由以上讨论,可知当物体之间有没有运动趋势不明朗时,可以根据力与运动的关系,如平衡条件分析判断。
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