高一物理必修1+物体的受力分析+课件

第三章相互作用河北师大附中李喜昌专题：物体的受力分析一．什么叫物体的受力分析？把研究对象所受到的研究对象以外的物体对它的所有作用力（外力）找出来，并画出受力图，这就是受力分析。1.受力分析而不是施力分析2.分析外力而不是分析内力3.只分析性质力，不分析效果力二．受力分析的依据是什么？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。物体之间力的作用是相互的。受力物体同时也是施力物体，力总是以成对的方式出现的,这一对力叫做作用力和反作用力，作用力和反作用力满足牛顿第三定律。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。1.力的“物质性”2.力的“相互性”3.力的条件性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种类产生条件方向大小特点1.两个物体直接接触，2.发生弹性形变。2.轻绳：沿绳且指向绳收缩的方向。1.弹簧的弹力F=kx2.平衡条件计算弹力1.接触面：垂直于接触面，指向被压或支持物体。弹力和静摩擦力没有直接计算公式，通常用平衡条件判断方向和求解大小。摩擦力滑动摩擦力静摩擦力1.接触面粗糙2.相互接触3.发生弹性形变有相对运动趋势有相对运动1.与弹力方向垂直2.与接触面相切与相对运动方向相反与相对运动趋势方向相反Nf两个有关两个无关平衡条件计算0f≤fm滑动摩擦力大小可根据f=μN直接求解或根据平衡条件求解重力物体在地球表面及附近总是竖直向下跟水平面垂直mgG重心（重心不一定在物体上）4.力的效果性力的作用效果是使物体形变或改变物体运动状态（产生加速度），我们也可以根据力的作用效果进行受力分析，也就是结合物体的形变或运动状态根据胡克定律，物体的平衡条件和牛顿第二定律进行受力分析．比如：处于物体处于平衡状态（静止或匀速运动）的物体,其合外力为零等。物体的运动性质由物体受到的合外力和初速度两个因素决定，受力分析和运动性质分析是相互联系不可分割的整体。受力分析和运动性质分析是研究力学问题的出发点。物体的运动性质由物体受到的合外力和初速度两个因素决定，受力分析又是运动性质分析的基础。受力分析是“静力学”的依据，是“动力学”、“机械能”、“动量”的基本方法，是学好力学乃至物理学的第一步。三．受力分析有什么意义？四．受力分析按什么程序进行？1.灵活选择明确研究对象，整体法和隔离法相结合研究对象可以是某一个物体，也可以是几个物体组成的系统。如果不涉及物体间的相互作用力，一般考虑“整体法”；如果涉及物体间的作用力，一般考虑“隔离法”；对于一些复杂问题需要“整体法”和“隔离法”相结合。2.明确研究对象所处的运动状态；明确研究对象是平衡态，还是非平衡态。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。3.隔离研究对象。4.按顺序分析物体受到的性质力，画出受力分析示意图⑴重力一定有:作用点在物体的重心.⑵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.弹力的个数小于等于接触点（面）的个数。⑶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.摩擦力的个数小于等于接触面的个数．5.对画出的受力图进行检验，防止错画力、多画力和漏画力。⑴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。⑵分析一下受力分析的结果能否使物体处于题目中所给的运动状态,否则必然发生了多力或漏力的现象.四．用什么方法进行受力分析？方法1：结合假设法根据力产生的条件进行受力分析．只要物体在地球表面及其附近，就一定受到重力作用。跟物体所处的运动状态无关。弹力看接触物体之间是否发生弹性形变。对于微小形变可用假设法分析弹力是否存在。即假设取掉接触物体，看研究对象的运动状态是否发生变化，如果发生变化说明该接触物体对研究对象有弹力作用，反之则没有。摩擦力看接触面:⑴接触面不光滑；⑵弹力是产生摩擦力的必要条件，接触面间存在弹力；⑶研究对象相对接触物体存在相对运动或相对运动趋势时,则存在摩擦力.对于是否存在“相对运动趋势”，可用假设法来判断。即假定接触面光滑，看研究对象是否会相对接触物体运动，如发生相对运动运动说明存在相对运动趋势，且运动方向就是相对运动趋势的方向，静摩擦力的方向与其相反。例1：子弹从枪口射击后，在跟水平成300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F，这种说法是否正确？惯性不是力。vGf理解力的物质性。例2．如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜放的固定挡板MN接触，且处于静止状态，则斜面体P此刻受到外力个数可能为A.2个B.3个C.4个D.5个MPN解：假设去掉挡板MN，①如果斜面体P仍保持静止状态，则斜面体只受到重力和弹簧对它的支持力两个力的作用，挡板对斜面体没有压力，当然挡板对斜面体也没有静摩擦力．②如果斜面体向上加速运动，则斜面体除受到重力和弹簧的支持力外，还受到挡板对它的压力，根据平衡条件可知，斜面体一定会受到挡板对它的沿斜面向下的静摩擦力作用，斜面体受到四个力的作用．利用假设法分析弹力和静摩擦力．弹力和静摩擦力是被动力，它与主动力和物体的运动状态有关．AC例3（08年武汉市调研试题）某同学骑自行车前进时，地面对后轮的摩擦力为F1，对前轮的摩擦力为F2；推自行车前进时，地面对后轮的摩擦力为F1′，对前轮的摩擦力为F2′。则下列说法正确的是（）A．F2和F2′的方向均向后B．F1和F1′的方向均向前C．F1和F1′的方向均向后D．F1的方向向前，F1′的方向向后解析：自行车的后轮是主动轮，是由人提供动力转动的；自行车的前轮是从动轮，是由链条带动而转动的．当该同学骑自行车前进时，假设地面光滑，则由于人脚蹬自行车使主动轮与地面接触处相对于地面向后运动，故地面对后轮的摩擦力F1向前，而后轮通过车架带动前轮向前平动，因此地面对前轮的摩擦力F2方向向后。当该同学推自行车前进时，假定地面光滑，自行车的前后轮均向前平动，地面对后轮的摩擦力F1’和地面对前轮的摩擦力F2’均向后，因此答案A、D正确．方法2：结合平衡条件根据力产生的效果进行受力分析．力的作用效果是使物体形变或改变物体的运动状态，所以我们既可以根据力的产生条件进行受力分析，也可以根据力的作用效果进行受力分析，也就是根据胡克定律，物体的平衡条件进行受力分析．同时弹力（不包括弹簧力）和静摩擦力都属于被动力．它们由主动力和物体的运动状态（加速度）决定，通常分析弹力和静摩擦力结合运动状态进行分析．例1.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.解析:PQGPN1GQN1’N2FfB思考：如果两个木块一起做加速运动呢？CVPQF例2．如图所示，水平地面上的物体A，在斜向上的拉力F作用下，向右做匀速运动，由此可以判断A.物体A可能只受到三个力的作用B.物体A一定受到了四个力的作用C.物体A受到的滑动摩擦力大小为FcosαD.物体A对水平地面的压力大小一定为FsinαF解：物体做匀速运动，合外力为零，可以判断水平方向必受滑动摩擦力；有摩擦力一定有弹力，所以一定有弹力。根据平衡条件可得：BCfFcos①mgFNsin②FαmgNFxFyfcosFfsin'FmgNN弹力是产生摩擦力的必要条件。有摩擦力一定存在弹力；有弹力不一定存在摩擦力。本题受力分析的次序先根据物体的平衡条件分析的摩擦力，然后分析的弹力。例3.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（）A.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.BDAF1。滑动摩擦力的两个有关，两个无关。不管向左以什么运动性质拉动长木板，木块和长木板之间的滑动摩擦力保持不变。2。由于A受到的滑动摩擦力不变，所以A始终处于平衡状态，A所受的合力为零，弹簧秤的读数不变。分析水平面上物体的受力情况(已知F=G，接触面粗糙)F静止F运动运动FVF运动分析斜面上物体的受力情况(已知接触面粗糙）静止V减速上滑匀速上滑F加速下滑Vθ光滑球静止在斜面上θ光滑球静止在斜面上θ光滑球，绳竖直张紧θ光滑球静止在斜面上竖直平面上物体的受力分析F静止匀速上滑FF匀速下滑静止简单连接体受力分析ABFFABFFABCFABABFFABCDABCFFABC水平传送带上的物体随传送带一起向右匀速运动物体从静止放到向右匀速运动的传送带上向上匀速运动向下匀速运动倾斜传送带上的物体随传送带一起运动