高中物理必修一受力分析
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物体的受力分析
受力分析就是分析物体的受力,受力分析是研究力学问题的根底,是研究力学问题的关键。 受力分析的依据是各种力的产生条件及方向特点 一.几种常见力的产生条件及方向特点。 1.重力
重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力,只要物体在地球上,物体就会受到重力。 重力不是地球对物体的引力。重力与万有引力的关系是高中物理的一个小难点。 重力的方向:竖直向下。 2.弹力
弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。
判断弹力有无的方法:假设法和运动状态分析法。
弹力的方向与施力物体形变的方向相反,与施力物体恢复形变的方向相同。
弹力的方向的判断:面面接触垂直于面,点面接触垂直于面,点线接触垂直于线。
【例1】如图1—1所示,判断接触面对球有无弹力,球静止,接触面光滑。图a 中接触面对球 无 弹力;图b 中斜面对小球 有 支持力。
【例2】如图1—2所示,判断接触面MO 、ON 对球有无弹力,球静止,接触面光滑。水平面ON 对球 有 支持力,斜面MO 对球 无 弹力。
【例3】如图1—4所示,画出物体A 所受的弹力。 a 图中物体A 静止在斜面上。
b 图中杆A 静止在光滑的半圆形的碗中。
c 图中A 球光滑,O 为圆心,O '为重心。
【例4】如图1—6所示,小车上固定着一根弯成α角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m 的球,试分析以下情况下杆对球的弹力的大小和方向:〔1〕小车静止;
3.摩擦力
摩擦力的产生条件为:〔1〕两物体相互接触,且接触面粗糙;〔2〕接触面间有挤压;〔3〕有相对运动
图1—1
a b
图1—2 图1—4
a b c
或相对运动趋势。
摩擦力的方向为与接触面相切,与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。
判断摩擦力有无和方向的方法:假设法、运动状态分析法、牛顿第三定律分析法。 【例5】如图1
—8所示,判断以下几种情况下物体A 与接触面间有、无摩擦力。
图a 中物体A 静止。图b 中物体A 沿竖直面下滑,接触面粗糙。图c 中物体A 沿光滑斜面下滑。图d 中物体A 静止。
图a 中 无 摩擦力产生,图b 中 无 摩擦力产生,图c 中 无 摩擦力产生,图d 中 有 摩擦力产生。
【例6】如图1—9所示为皮带传送装置,甲为主动轮,传动过程中皮带不打滑,P 、Q 分别为两轮边缘上的两点,以下说法正确的选项是:〔 B 〕 A .P 、Q 两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反 B .P 点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反, Q 点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同 C .P 点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同, Q 点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反 D .P 、Q 两点的摩擦力方向均与轮转动方向相同
【例7】如图1—10所示,物体A 叠放在物体B 上,B 上使它们一起运动,试分析两物体受到的静摩擦力的方向。
【例8】如图1—12所示,A 、B 两物体竖直叠放在水平面上,今用水平力F 拉物体,两物体一起匀速运动,试分析A 、B 间的摩擦力及B 与水平面间的摩擦力。
顺口溜:分析对象先隔离,各力画上面。接触点、面要找全,推拉挤压弹力显。糙面滑动动摩擦,欲动未动静摩现。隔离体上力画全,不多不少展笑颜。
图1—8 图1—9 图1—10
图1—12
二. 受力分析的步骤:
〔1〕确定所研究的物体,然后找出周围有哪些物体对它产生作用.
采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力,不要找该物体施于其它物体的力,譬如所研究的物体叫A,那么就应该找出“甲对A〞和“乙对A〞及“丙对A〞的力……而“A对甲〞或“A对乙〞等的力就不是A所受的力.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.〔2〕要养成按步骤分析的习惯.
a.先画重力:作用点画在物体的重心.
b.次画力
c.再画接触力(弹力和摩擦力):绕研究对象逆时针(或顺时针)观察一周,看对象跟其他物体有几个接触点(面),对每个接触点(面)假设有挤压,那么画出弹力,假设还有相对运动或趋势,那么画出摩擦力.要熟记:弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直,摩擦力的方向一定沿着接触面与物体相对运动〔或趋势〕方向相反。分析完一个接触点(面)后再依次分析其他的接触点(面).
d.再画其他场力:看是否有电、磁场力作用,如有那么画出场力.
顺口溜:一重、二弹、三摩擦、再其它。
〔3〕受力分析的考前须知:
初学者对物体进行受力分析时,往往不是“少力〞就是“多力〞,因此在进行受力分析时应注意以下几点:
(1) 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加的力。
(2) 每分析一个力,都应找到施力物体,假设没有施力物体,那么该力一定不存在.这是防止“多力〞
的有效措施之一。检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体,特别是检查一下分析的结果,能否使对象与题目所给的运动状态(静止或加速)相一致,否那么,必然发生了多力或漏力现象.
(3) 合力和分力不能同时作为物体受到的力。
(4)只分析根据力的性质命名的力〔如重力、弹力、摩擦力〕,不分析根据效果命名的力〔如下滑力、
上升力等〕。
【例9】如图1—13所示,竖直墙壁光滑,分析静止的木杆受哪几个力作用。
三.受力分析的方法:整体法和隔离法。
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
选用原那么
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