受力分析的步骤
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受力分析的步骤
(1)明确研究对象,也就是确定我们要分析哪个物体的受力情况.
(2)隔离物体分析,也就是将所确定的研究对象从周围物体中隔离出来,进而分析周围有哪些物体对它施加力的作用,方向如何,并将这些力画在受力图上.在画支持力、压力和摩擦力的方向时容易出错,要熟记:弹力方向一定与接触面或接触点的切面垂直,摩擦力方向一定沿着接触面与物体相对运动(或趋势)方向相反.
(3)受力分析的顺序:先重力,再主动力(除三种常见的力之外的所有力),最后接触力(弹力,摩擦力).接触力应按逐个接触面(或点)去找,必要时要用力的概念和产生条件或假设法判断这个接触力是否存在.即接触力的分析要“两看:一看已经受的力所产生的作用效果,二看物体所处的运动状态”。
2.防止“漏力”和“添力”
(l)严格按照受力分析的步骤(一重二主三被动,被动力就是接触力)进行分析是防止…漏力”的有效措施;注意寻找施力物体是防止“添力”的有效办法.找不到施力物体的力肯定是不存在的.
(2)有弹力才可能有摩擦力,弹力与摩擦力的方向相互垂直.
3.画受力图时,力的作用点可沿作用线移动.
一.受力分析的方法
受力分析首先要明确不同性质的各种力的特点及产生条件。
重力:重力的大小G=mg,与物体的质量成正比;重力的方向竖直向下。重力的大小方向与物体的运动状态无关,不论是否接触;重力与质量是两个完全不同的物理量,同一个物体在地球上不同地方,重力不同,质量不变。
弹力:物体之间相互接触,并相互挤压,就会有弹力。产生条件:接触、形变。分析弹力时,去找哪些物体与研究对象接触,再分析这些与研究对象接触的物体对研究对象是否有弹力。例如,铅球被运动员奋力推出,铅球在空中只受重力,而没有弹力.也没有向前的冲力。
摩擦力:产生条件:相互接触、相互挤压、相对静止又有相对运动趋势或相对运动。方向:沿接触面,与相对运动趋势方向相反。
滑动摩擦力:与压力成正比,与接触面的粗糙程度有关f=μN。μ由接触面的粗糙程度决定,与接触面积大小、相对速度大小无关。
此外,需要注意的是,静摩擦力与压力无必然联系。分析摩擦力时,去找哪些物体与研究对象有接触面,再分析这些与研究对象接触的物体对研究对象是否有摩擦力。
倘若物体之间存在摩擦力时,则物体之间一定相互挤压,一定存在弹力作用,但是彼此相互挤压的物体之间可能不存在相对运动趋势或相对运动,这时物体之间只有弹力作用而没有摩擦力作用。
倘若物体之间存在拉力作用,虽然拉力的大小不变,但由于其方向的变化,均导致物体所受弹力和静摩擦力的变化。
二.受力分析的步骤
选择受力分析的研究对象:在分析物体受力时,常会有几个物体,那么,你是分析哪一个物体?所以要先确定研究对象,并把它从周围物体中隔离出来。
具体分析物体受到的力,分析研究对象的状态及运动过程:考察周围什么物体与研究对象发生力的相互作用.注意:是分析物体受到的力,不是分析物体对外施加的力!养成按顺序作受力分析的习惯即:首先分析重力、其次分析弹力、最后分析摩擦力。可将其概括为:
一重、二弹、三摩擦,四其它来增强记忆。
按照力的大小、方向,将它们一一画在受力图上。
三.受力分析例题解析
例题1:如左图所示,滑轮固定在天花板上,物块A、B用跨过滑轮不可伸长的轻细绳相连接,物块B静止在水平地面上。如用f和FN分别表示水平地面对物块B的摩擦力和支持力,则关于物体B的受力分析正确的是()
A.可能受四个力:重力、弹力、拉力、静摩擦力
B.一定受四个力:重力、弹力、拉力、静摩擦力
C.可能受三个力:重力、拉力、静摩擦力D.一定受三个力:重力、拉力、静摩擦力
解答:
研究对象:物体。
考查状态:处于静止状态,满足平衡条件——合外力为零
受力分析如右图所示:
表面看四个力和三个力都可能满足合外力为零。
深入分析,如果物体只受三个力而合外力为零,则物体与地面之间的弹力为零,即物体与地面之间不互相挤压。
如果物体与地面之间不互相挤压,则物体与地面之间就失去了摩擦力存在的前提条件。而摩擦力如果不存在则物体的平衡条件将不能满足。所以,物体B一定受四个力作用,B 正确。
答案:B
例题2:如左图所示,一个光滑金属球,受到在同一个水平面上的直角钢架P、Q点的作用,处于静止状态。O点是球心,C点是球的重心。分析球的受力情况,画出力的图示。
解答:常常有两种受力分析结果,如右图所示。
本题属于点与点接触并挤压的情况,确定弹力方向首先应过接触点作切面,弹力方向应过接触点垂直于切面。正确结果如图(2)所示。
本题重力不在球心是一个干扰因素,确定弹力的方向,不能以重心为判断依据。
有人认为,球还受压力,方向垂直于切面向下,你认为正确吗?
注意,受力分析不要把反作用力画在受力物体上。不要以为接触就一定存在弹力作用,例如,如左图图所示,光滑小球与水平面和台阶接触并处于静止状态,分析小球的受力情况。
考察小球的运动状态:静止,满足合外力为0。用假设方法:如果小球除重力、水平面的竖直支持力之外,还受到台阶弹力作用,如右图所示,此三个力合力不为0,不能满足平衡条件,所以一定不存在支持力,小球与台阶接触但不挤压。或假设将台阶去掉,看小球的运动状态是否变化。
小结:当相互接触的物体之间是否形变不能明查时,应根据力与运动的关系来分析是否存在弹力及其方向。
例题3:如左图所示,小木块以初速度V0 沿三角形木块a的粗糙斜面向上滑动,至速度为零后又沿斜面加速返回斜面底端,三角形木块a始终相对水平面保持静止,则水平面对三角形木块a的摩擦力方向是:()A.始终向左B.始终向右C.先向左后向右D.先向右
后向左分析:先考虑简单情况,如果小木块与三角形木块相对静止,并相对于水平面静止。分析三角形木块相对于水平面有没有运动趋势?