经典受力分析专题

高中物理第一册●第三章相互作用16:51知识框架受力分析受力分析就是把物体所受外力的详细情况，全面、细致地分析清楚！并用力的示意图方法规范地表示出来！何为“受力分析”？受力分析的技能，是解决全部力学问题的核心技能与技巧。是每一个学习物理的同学都必须充分地掌握的！凡是在力学的学习过程中的感到比较困难的同学，大多数都缘于其较差的受力分析水平和不良的受力分析习惯！！！郑重告诫：一、力的物质性：任何一个力都不可能脱离物体而单独存在，必须同时与两个物体相联系，即施力物体和受力物体。二、力的条件性：依据各种力产生和存在的条件和特性进行受力分析。在分析某个力是否存在时，必须根据该力产生的的条件是否完全具备来判断。比如：两物体若未直接接触，则不存在弹力和摩擦力；两个物体直接接触，但没有相互挤压，则不存在弹力，也不存在摩擦力；两个物体接触面光滑，则一定不存在摩擦力等等例1：子弹从枪口射击后，在跟水平成30°仰角的方向上运动，画出子弹的受力分析图。有人会说子弹受到高温高压气体施于子弹向前的力F1一、受力分析四依据惯性不是力。16:51三、力的相互性：某物体对其它物体施加了力的同时，也必然受到其它物体对它的力的作用。不存在只施力而不受力的物体，也不存在只受力而不施力的物体。在分析几个相互联系的物体的受力情况时，可从力的相互性考虑。四、力和运动的一致性：物体处于怎样的运动状态是由受力情况决定的,受力情况和运动状态总是一致的.比如：处于平衡状态（静止或匀速运动）的物体,其合外力为零等等。例2如图，两物块在水平拉力作用下作匀速直线运动，两物块保持相对静止,分别画出两物受力分析图。16:51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二、受力分析的一般步骤：1、明确研究对象，即明确分析哪个物体的受力情况。16:51隔离法与整体法1、整体法：以几个物体构成的整体为研究对象进行求解的方法。在许多问题中可以用整体法比较方便，但整体法不能求解系统的内力。2、隔离法：把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究对象进行受力分析的方法。通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，整体法与隔离法交叉使用.16:511）不要找该物体施加给其它物体的力。A研究对象是A，只分析其他物体对A的作用力。2）不要把作用在其它物体上的力错误的认为通过“力的传递”作用在研究对象上。研究对象为C。ABC16:51CGFFB16:512、隔离研究对象。将研究对象从周围的物体中隔离出来，并分析周围有哪些物体对研究对象施加了力的作用。ABC假设我们分析物体A。AGAFA假设我们分析物体B。BGBFA′FB假设我们分析物体C。CGCFCFB′16:513.要养成按步骤分析力的习惯。A.重力一定有:作用点在物体的重心.B.弹力看四周:看研究对象与跟其他物体有几个接触点(面),某个点(面)若有挤压,则画出弹力.C.摩擦力看接触面:注意有弹力的接触面如果是不光滑的,并且有相对运动或相对运动趋势时,则画出摩擦力.4.画完受力图后再做一番检查.A.检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体,若没有施力物体,则该力一定不存在.注意寻找施力物体是防止多力的有效措施。养成按步骤分析力的习惯是防止漏力的有效措施）B.分析一下分析的结果能否使物体处于题目中所给的状态,否则必然发生了多力或漏力的现象.（力和运动的一致性）16:51一重二弹三摩擦四其他ABFAGF5.如果一个力的方向难以确定,可用假设法进行分析.先假设这个力不存在,观察所研究的物体会发生怎样的运动,然后审查这个力应在什么方向时,研究对象才能满足给定的运动状态.ABF1)匀速时2）加速时16:51木块静止在斜面上，分析木块和斜面的受力情况.GmF1F2GMF1′F2′FMm16:51讨论题：FF12FF12FF31234FF16:51例题一：在水平桌面上叠放着木块P和Q，水平力F推动两个木块做匀速直线运动，如图，下列说法正确的是（）A.P受到3个力的作用,Q受4个力的作用.B.P受到2个力的作用,Q受5个力的作用.C.P受到3个力的作用,Q受5个力的作用.D.以上说法均不对.VPQF分析:PQGPF1GQF1′F2FF3B16:51例题二：如图，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力的作用，即F1，F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，其中F1=10N，F2=2N，若撤去力F1，则木块在水平方向受到的摩擦力为（）。A.10N的滑动摩擦力,方向向左B.10N的静摩擦力,方向向右C.2N的滑动摩擦力,方向向左D.2N的静摩擦力,方向向右F1F21)F1F2FF+F2=F1F=F1-F2=10-8N=2N16:512)撤去F1后:F2FF2=F=2N＜8N∴选D16:51例题三:如图,木块A放在水平的长木板上,长木板放在光滑的水平面上.木块跟水平面的弹簧秤相连,弹簧的右端固定.若用水平向左的恒力以速度v匀速向左拉动长木板,弹簧秤的示数为F1。则有（）。AA.木块受到的静摩擦力等于F1B.木块受到的滑动摩擦力等于F1C.若用恒力以2v的速度匀速向左拉动长木板,则弹簧秤的示数为2F1.D.若用恒力2F向左拉动长木板.则长木板受到的滑动摩擦力等于F1.FBD16:51※三、注意事项：1、分析一个力，都应找到施力物体，没有施力物体的力是不存在的，这是防止“多力”的有效措施之一。2、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的力。3、判断弹力有无和静摩擦力有无及方向可用假设法4、不要把“效果力”和“性质力”混淆重复分析，通常只分析“性质力”不分析“效果力”。16:517、受力分析时，把研究对象当作一个质点（除轻杆）来处理，所有力都画在同一点上。5、结合物体的运动状态和力作用的相互性也是确保受力分析正确的有效途径。6、用整体法进行受力分析时，系统以外的物体对系统内物体的作用力都认为是系统受到的力，系统内物体之间的作用力（内力）不需要画出来。※三、注意事项：16:51水平面竖直面倾斜面四、题型：分类静止运动传送带被悬挂被夹持16:51水平面16:51小试牛刀静止于水平地面上的物体NG思考：光滑？粗糙？16:51粗糙光滑GNf动GN比较16:51FGNf静处于水平地面上静止的物体(接触面粗糙)F例题16:51FvGN物体在水平面上向左运动f动物体在水平面上向右匀速运动FvGNf动变式巩固16:51竖直面16:51匀速下滑FGf静FN接触面粗糙静止静止匀速下滑vFGf动FN比较例题16:51倾斜面16:51GN物体沿光滑斜面下滑粗糙f动16:51GNf静（1）物体静止在斜面上（2）物体沿斜面匀速下滑GNf动比较例题16:51GTNGT分析光滑球的受力比较16:5116:5116:51课堂检测GNf16:51例3:在竖直双线悬吊着的斜木梁M上，放着物体m，分析斜梁受哪几个力的作用？GMF1F2F3Ff16:51GNT1T2f细心全面几个弹力？还有力么？16:51f？GAN1N2fGBN3N4挑战难点16:51例4:质量相同的两块砖A、B被两木板夹住，试分析A、B的受力情况。若三块砖呢？16:51分析物体受力的一般程序：2、受力分析的顺序：（1）先分析重力（方向总是竖直向下）（2）接着分析弹力（用假设法判断）（3）再分析摩擦力（用假设法判断）（4）最后分析外力(外力可以方向不变地平移)3、注意：①不要把研究对象的受力与其它物体的受力混淆②在分析各力的过程中，要找到它的施力物体，没有施力物体的力是不存在的，这样可以防止漏力和添力1、明确研究对象（隔离法.整体法）。课堂小结明对象选方法分析力再验证16:51总之，在进行受力分析时一定要按次序画出物体实际受的各个力，为解决这一难点可记忆以下受力口诀：地球周围受重力绕物一周找弹力考虑有无摩擦力其他外力细分析合力分力不重复只画受力抛施力16:51作业1、如图，重100牛的物体放在水平面上，它与水平面间的动摩擦因数是0.25,最大静摩擦力是30N,今用一水平推力F作用于物体,当F的大小由8N增大到28N时,地面对物体的摩擦力大小为_______________,当力F的大小由35N减小到28N时,地面对物体的摩擦力大小为______________.FABCF1=10NF2=5N2、三物块均静止。求：A，B，C所受摩擦力的大小和方向。16:51分析A、B的受力AB（A静止）αABC（A、B一起匀速向右运动）αBABAABα16:51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（）图1—18A.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AC16:51xyo2.正交分解法FαFyFxFy=FsinαFX=Fcosα用力的正交分解求多个力的合力xyF1F2F31、建立直角坐标系（让尽量多的力在坐标轴上）2、正交分解各力（将各力分解到两个坐标轴上）3、分别求出x轴和y轴上各力的合力：xxxxFFFF321yyyyFFFF3214、求出FX和Fy的合力，即为多个力的合力22yxFFF大小：xyFFtan方向：θFyFxF注意：若F=0，则可推出得Fx=0，Fy=0，这是处理多个力作用下物体平衡问题的好办法，以后常常用到。（物体的平衡状态指：静止状态或匀速直线运动状态）用力的正交分解求解物体平衡问题2、建立直角坐标系。3、正交分解各力。（将各力分解到两个坐标轴上）4、物体平衡时各方向上合力为零,分别写出x方向和y方向方程。0321xxxxFFFF0321yyyyFFFF5、根据方程求解。1、画出物体的受力图。例4木箱重500N，放在水平地面上，一个人用大小为200N与水平方向成30°向上的力拉木箱，木箱沿地平面匀速运动，求木箱受到的摩擦力和地面所受的压力。F30°FGFfFNF1F2解：画出物体受力图，如图所示。把力F分解为沿水平方向的分力F和沿竖直方向的分力F。21由于物体在水平方向和竖直方向都处于平衡状态，所以01fFF02GFFN30cos1FFFfN2.173N866.020030sin2FGFGFNN400N)5.0200500(FGFfFNF1F2例题5：如图所示，质量为m的物体放在粗糙水平面上，它与水平面间的滑动摩擦因数为μ，在与水平面成θ角的斜向上的拉力F作用下匀速向右运动。求拉力F的大小。θF解题步骤1、画出物体的受力图2、建立直角坐标系3、正交分解各力4、别写出x、y方向的方程5、根据方程求解例题4：如图所示，质量为m的物体放在粗糙水平面上，它与水平面间的滑动摩擦因数为μ，在与水平面成θ角的斜向上的拉力F作用下匀速向右运动。求拉力F的大小。θFGNfxy∵物体匀速运动，合外力为零由x方向合外力为零，有：NFcos由y方向合外力为零，有：mgFNsin解得：sincosmgF例题6：如图所示，质量为m的物体在倾角为θ的粗糙斜面下匀速下滑，求物体与斜面间的滑动摩擦因数。θ解题步骤1、画出物体的受力图2、建立直角坐标系3、正交分解各力4、别写出x、y方向的方程5、根据方程求解例题6：如图所示，质量为m的物体在倾角为θ的粗糙斜面下匀速下滑，求物体与斜面间的滑动摩擦因数。θmgNfxy∵物体匀速运动，合外力为零由x方向合外力为零，有：Nmgsin由y方向合外力为零，有：cosmgN解得：tancossin力的正交分解•在很多问题中，常把一个力分解为互相垂直的两个分力，特别是物体受多个力作用时，把物体受到的各个力都分解到