高中物理受力分析详解内附经典例题.docx
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高中物理受力分析详解内附经典例题
高中物理受力分析详解
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(内附经典例题)
力学是高中物理所学最为重要的内容之一,是高一各阶段考试的重点,更是后续学习的基础与关键。
很多同学做受力分析做得一塌糊涂,做共点力平衡的题目也是无从下手。
今天为大家整理了受力分析技巧和共点力平衡题型练习:
受力分析基本步骤
找力
Ol
找研究对象,只考虑它受到的力
02
分析力的顺序一般按照“一场力,二弹力,三摩擦力〃的顺序进行分析,以免遗漏
画
03
根据分析寻找,一边做出受力图
验
04
根据物体的运动状态等验证所做是否正确
应注意的几个问题
Ol
有时为了使问题简化,出现一些暗示的提法,如“轻绳”、“轻杆”表示不考虑绳与杆的重力;如“光滑面”示意不考虑摩擦力
02
弹力表现出的形式是多种多样的,平常说的“压力”、“支持力”、“拉力”、“推力”、“张力”等实际上都是弹力.两个物体相接触是产生弹力的必要条件,但不是充分条件,也就是相接触不一定都产生弹力.接触而无弹力的情况是存在的。
03
两个物体的接触面之间有弹力时才可能有摩擦力.如果接触面是粗糙的,到底有没有摩擦力?
如果有摩擦力,方向乂如何?
这也要由研究对象受到的其它力与运动状态来确定.例如,放在倾角为0的粗糙斜面上的物体A,当用一个沿着斜面向上的力F作用时,物体A处于静止状态,问物体A受儿个力?
从一般的受力分析方法可知A—定受重力G、斜面支持力N和拉力F,但静摩擦力可能沿斜面向下,可能沿斜面向上,也可能恰好是零,这需要分析物体A与斜面之间的相对运动趋势及其方向才能确定。
04
对连接体的受力分析能突出隔离法的优点,隔离法能使某些内力转化为外力处理,以便应用牛顿第二定律.但在选择研究对象时一定要根据需要,它可以是连接体中的一个物体或其中的儿个物体,也可以是整体,千万不要盲目隔离以免使问题复杂化。
05
受力分析时要注意质点与物体的差别.一个物体由于运动情况的不同或研究的重点不同,有时可以把物体看作质点,有时不可以看作质点,如果不考虑物体的转动而只考虑平动,那就可以把物体看作质点.在以后运用牛顿运动定律讨论力和运动的关系时均把物体认为是质点,物体受到的是共点力
06
注意每分析一个力,都应找出它的施力物体,以防止多分析出某些不存在的力.例如汽车刹车时还要继续向前运动,是物体惯性的表现,并不存在向前的“冲力”.乂如把物体沿水平方向抛出去,物体做平抛运动,只受重力,并不存在向水平方向抛出的力。
07
注意只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其它物体所施的力。
例如所研究的物体是A,那么只能分析“甲对A"、"乙对A"、“丙对A"......的力,而不能分析“A对甲"、"A对乙"、"A对丙"......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。
例如:
A、B两物体并排放在水平面上,现用以水平恒力F推物体A,A、B两物体一块运动。
B物体只受重力mg、地面的支持力NI,A物体对它的推力N2和地面对它的摩擦力fo而不存在推力F,不能认为F通过物体A传递给了BO
08
注意合力和分力不能同时作为物体所受的力。
例如:
质量为m的物体静止在倾角为e的斜面上时,受到重力mg、斜面对它支持力N和摩擦力f三个力的作用;不能认为物体受到重力mg、斜面对它支持力N和摩擦力f以及mgsinB、mgcosθ五个力的作用.mgsinθsmgcosθ只是重力沿斜面和垂直斜面的两个分力。
09
注意只分析根据性质命名的力(场力、弹力、摩擦力等),不分析根据效果命名的力(向心力、下滑力、回复力等)。
例如单摆在摆动过程中只受重力和绳子的拉力两个力,而并不受回复力。
10
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、加速或减速运动、曲线运动).当物体的运动情况不同时,其受力情况必然不同。
例如放在水平传送带上的物体,随传送带一起运动时,若传送带加速运动,物体所受的静摩擦力向前;若传送带减速运动,物体所受的静摩擦力向后;若传送带匀速运动,物体则不受静摩擦力作用。
练习
1.
如图所示,质量为m的小球置于倾角为30。
的光滑斜面上,劲度系数为k的轻质弹簧,一端系在小球上,另一端固定在墙上的P点,小球静止时,弹簧与竖直方向的夹角为30。
,则弹簧的伸长量为()
A.
mg
k
B.
2A:
C.
答案:
C
解似小球为硏究对象,分析受力情况汕球受到重力mg、弹簧的拉力F和斜面的支持力N,作岀力图,如图•作岀F和N的合力,由平衝条件可以知道,F和N的合力与重力
mg大小相等,方向相反•由对称性可以知道,N=F,则有
2J⅛o.s30ω=mg
又由胡克定律得F=kx
联立计算得岀K=込毁
3fc
所以C选项是正确的
解析:
以小球为研究对象份析受力情况可以知道「小球受到重力、弹簧的拉力和斜面的支持力,作出力图,由平衡条件和胡克定律求解弹簧的伸长量.
如图(甲)所示.质量为m的球放在倾角为Q的光涓斜面上,试分析挡板AO与斜面间的倾角0为多大时,AO所竟压力最小?
(申)
答案详解
解析:
虽然题目问的是扌当板Ac)的受力情况,但若直接以挡板为研究对象,因扌当板所受力均为未知力,将无法得出结ifc∙以球为硏究对象,球所受重力产主的效果有两个:
对斜面产生的压力叫、对挡板产生的压力N?
根据重力产生的效果将董力分解,如因(乙)所示,
当挡板与斜面的夹角B由图示位置变化时,Nl大小改变但方向不变,始终与斜面垂直,N?
的大小和方向均改变,如图(乙)中虚线所示,由图可看岀挡板AO与斜面垂直时B二90。
时,挡板AO所受压力最小,最小压力N2min二mgsi∏Q°如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。
设墙面对球的压力大小为M,球对木板的压力大小为Y。
以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置幵始缓慢地转到水平位置。
不计摩擦,在此过程中()。
A:
M始终诚小,血始终增大
Biy始终诚小,屯始终减小
C{先增大后减小,£始终减小
O:
JVl先增大后减小,Nj先诚小后増大
答案:
解析:
过程分析£设汕反作用力为叫受力分析如图’
问题求解:
Armg
AI=^
O逐渐增大到900,.SmO和/MO都増大,所以N],M—直减小。
综上所述,本题正确答案为B。
4.
细绳跨过滑轮系住一个质量为m的球,球靠在光滑竖直的墙上,如图所示,不计滑轮与细绳的质量及摩擦,当用力F拉动小球使小球匀速上升时,则拉力F的犬小为()
A.越来越大
B越来越小
C.先増大后诚小
D.先诚小后増大
如图所示,物体G用两根绳子悬挂,开始时绳OA水平,现将两绳同时沿顺时针方向转过9/,且保持两縄之间的夹角«不变(α>90°),物体
保持静止状态.在旋转过程中,设绳OA的拉力为:
η,绳OB的拉力为T2,则()
A.Tl先碱小后増大
B.Tl逐渤増大
C.Q先増大后减小
D.C最终变为零
苔案
解以结点0为硏究对象份析受力情况作岀力图.莹力
G、绳OAB勺拉力G绳OB的拉力TZ,根扌居平術亲件得∖∖√z'
知拉力7i和拉力7⅛的合力与重力G大小相等、方向相
反,如图.作岀三个托同位置力的合成图,由图看岀,耳先
増大后诚小,TZ逐淅诚小,直到为零.所以D选顶是正祯
的.G
所以D选顶是正确的
鮮折
叹结点0为研究对象,分析覺力情况,作岀力图,抓住两个绳子拉力Q和拉力:
Γ2B勺合力耳莖力G大小相等、方向相反,作岀在旋转过程中三个不同位査力的合咸图,分析石和屈的变化惰况.
Sl
或者这样,先做受力分析如下图
因为物体三力平衡,所以物体所受三力可以构成首尾相连的三角形如下
□在这个三角形中,有这样的特点,就是一个角大小不变,而这个角
“对面”的边长刚好是重力,也不变。
具有这样特点的是一一圆周角。
所以不管AB点怎么变化,都应该在一个圆轨迹上,如下图所示:
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