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3.4分析物体的受力情境导入课程目标1.认识物体受力分析的一般顺序,理解物体受力图。2.初步掌握物体受力分析的一般方法,加深对力的概念、常见三种力的认识。3.掌握重心的概念。一二物体的受力分析1.受力分析就是要分析研究对象受到的力。因此,首先要明确研究对象,这是受力分析的着眼点。力学中的研究对象,可以是某个物体、物体的一部分或某个作用点。2.选定研究对象后,接着就可以围绕着力学中常见的三类力(重力、弹力、摩擦力)的产生条件,逐个确定物体受到哪些力的作用,最后依据物体受到的各个力的方向,画出受力示意图。3.隔离法是把某个(或某部分)物体从整体中单独提取出来进行分析的方法。4.当把物体简化为质点研究时,可把物体受到的各个力都集中在其重心上。一二物体的重心1.定义一个物体各部分都会受到重力的作用,从效果上,可以把这些作用力视作集中作用于一点,这一点称为重心。2.决定因素(1)物体的形状。(2)物体的质量。3.理解(1)重心可以在物体内部,也可以在物体外部。(2)质量分布均匀、规则的物体,重心就在其几何中心。一二思考重心是物体重力的作用点,重心一定在物体上,这句话对吗?提示:不对。探究一探究二对物体受力分析的理解●问题导引●如图所示是滑雪运动员沿斜坡下滑的过程,有人说运动员受到了下滑力的作用,你认为这种说法对吗?提示:这种说法不对。运动员沿斜坡下滑时受到竖直向下的重力、垂直斜坡向上的支持力和沿斜坡向上的摩擦力的作用。重力产生沿斜坡向下的作用效果就是使运动员沿斜坡向下运动,并不存在其他的下滑力。探究一探究二●名师精讲●1.物体是否受某力的判断依据(1)条件判断:根据是否满足力的产生条件来判断物体是否受到某个力的作用。(2)效果判断:根据力的作用效果来判断物体是否受到某个力的作用。(3)相互作用判断:利用力的作用的相互性,即施力物体同时也是受力物体。2.受力分析的步骤(1)明确研究对象,即首先要确定我们要分析哪个物体的受力情况。(2)按一定的顺序去分析:先重力,后接触力(弹力、摩擦力)。其中重力是非接触力,应先予以标出;弹力在接触且发生形变处存在;摩擦力在有弹力存在的接触面上才可能有。探究一探究二(3)受力分析图画好后,一定要判断一下受力情况与物体的运动状态是否相符合,同时判断是否“多力”(即出现无施力物体的力)、“丢力”。按正确的顺序进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施,注意每个力的施力物体和产生的条件是不“多力”的关键。警示受力分析时应注意:(1)只分析研究对象的受力,不要把研究对象的受力与研究对象对其他物体的施力混淆。(2)对物体所受的力,必须明确它的来源,即每个力都应找到施力物体,不可无中生有。探究一探究二【例题1】如下图所示,甲、乙两个物体叠放在水平面上,用水平力F拉物体乙,它们仍保持静止状态,甲、乙间接触面也为水平,则乙物体受力的个数为()A.3个B.4个C.5个D.6个解析:对物体甲受力分析:甲受重力、物体乙对它的支持力。这两个力平衡,物体甲保持静止状态,若甲、乙之间存在摩擦力,则物体甲不能静止,故甲、乙间没有摩擦力。再对物体乙受力分析:乙受重力G、物体甲的压力N1、地面的支持力N2、拉力F,由于乙处于静止状态,故还一定受地面对其的静摩擦力f,大小与F相等,方向与F相反,故乙共受5个力。答案:C探究一探究二反思当直接求某个物体的受力比较困难时,我们可以通过转换研究对象,通过分析该力的施力物体的受力,然后根据牛顿第三定律即可求该力。探究一探究二对重心的理解●问题导引●如图所示,身体素质和技术相当的跳高运动员,为什么采用“背越式”的要比采用“跨越式”的成绩好呢?探究一探究二提示:跳高运动员在越过相同高度时,“背越式”运动员的重心比“跨越式”运动员的重心升高的高度小,因此运动员越过相同高度的横竿时,“背越式”跳法要比“跨越式”容易些,所以采用“背越式”的运动员要比采用“跨越式”的运动员成绩好。探究一探究二警示(1)重心的位置可以在物体上,也可以在物体外,如一个圆形平板的重心在板上,而一个圆环的重心就不在圆环上。(2)重心的高低可以影响物体的稳定性,重心越低,物体越稳定。探究一探究二【例题2】如图所示,把一个平放着的、边长为l的匀质立方体绕bc棱翻转,使对角面AbcD处于竖直平面内,则它的重心位置升高了多少?点拨:有规则形状的均匀物体的重心在其几何中心。解析:匀质立方体的重心位于中心,也就是对角面AbcD两对角线Ac、bD的交点,如图中的O点所示,立方体平放时它离地面的高度h=l2。探究一探究二当把立方体绕bc棱翻转到使对角面AbcD处于竖直平面内时,O点离地的高度即等于O点到bc棱的距离,也即等于对角面边长Ab或cD的一半,故后来O点离地的高度h'=22l。所以翻转后这个匀质立方体的重心位置升高了Δh=h'-h=22l-12l=12(2-1)l。答案:12(2-1)l反思本题涉及对重心概念的理解及有规则形状的均匀物体重心位置的确定。求解时要建立起空间概念,需要一定的立体几何知识。123451.关于重心,下列说法正确的是()A.重心就是物体内最重的一点B.重心是物体各部分所受重力的等效作用点C.规则物体的重心必在其几何中心D.重心是重力的作用点,它必然在物体内部解析:物体上各处都受重力作用,为研究问题方便,认为重力作用于一点,该等效作用点叫做物体的重心。它的位置与物体的形状和质量分布有关,对形状规则、质量分布均匀的物体,其重心在物体的几何中心,仅仅外形规则但是质量分布不均匀的物体,其重心不在几何中心,故选项B正确,A、C、D错误。答案:B123452.如图所示,放在水平桌面上的物体,受到一个水平拉力而处于静止状态,则()A.物体受到三个力的作用,其中有一对平衡力B.物体受到三个力的作用,其中有一对作用力与反作用力C.物体受到四个力的作用,其中有两对平衡力D.物体受到四个力的作用,其中有两对作用力与反作用力解析:对物体受力分析如下图所示,物体处于静止状态,故有两对平衡力,C选项正确。答案:C123453.(多选)如图所示,木块在斜向上的推力F的作用下静止在墙上,木块受力的个数可能是()A.3个B.4个C.5个D.6个解析:木块可能有向上的运动趋势,也可能有向下的运动趋势,也可能没有运动趋势,故木块可能受重力G、推力F和支持力N三个力的作用,也可能再受到静摩擦力的作用,A、B项正确。答案:AB123454.如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个质量为m=0.2kg的小球,小球处于静止状态,弹性杆对小球的弹力为()A.大小为2N,方向平行于斜面向上B.大小为1N,方向平行于斜面向上C.大小为2N,方向垂直于斜面向上D.大小为2N,方向竖直向上解析:小球受重力G和弹力F,由二力平衡条件可知,杆对小球的弹力方向与重力方向相反,竖直向上,大小F=G=mg=2N,故D正确。答案:D123455.有一质量分布均匀的铁链长L,原来放在地面上,现在将铁链竖直向上刚好拉直,它的重心位置升高了多少?解析:(1)铁链放在地面上时,其重心位置高度可以认为等于零,当刚好向上拉直时,它的重心在其中点位置,距地面L2,所以铁链的重心升高了L2。答案:L2