學生 高中物理受力分析方法專題全面

2022-05-18 00:58:59 字數 3331 閱讀 9891

1、重力:重力的大小g=mg,與物體的質量成正比;重力的方向豎直向下。重力的大小方向與物體的運動狀態無關,不論是否接觸;重力與質量是兩個完全不同的物理量,同乙個物體在地球上不同地方,重力不同,質量不變。

2、彈力:物體之間相互接觸,並相互擠壓,就會有彈力,彈力的方向總是垂直於接觸面並與發生形變的方向相反。產生條件:

接觸、形變。分析彈力時,去找哪些物體與研究物件接觸,再分析這些與研究物件接觸的物體對研究物件是否有彈力。例如,鉛球被運動員奮力推出,鉛球在空中只受重力,而沒有彈力.也沒有向前的衝力。

3、摩擦力:產生條件:相互接觸、相互擠壓、相對靜止又有相對運動趨勢或相對運動。方向:沿接觸面,與相對運動趨勢方向相反。

滑動摩擦力:與壓力成正比,與接觸面的粗糙程度有關 f=μn。μ由接觸面的粗糙程度決定,與接觸面積大小、相對速度大小無關。

此外,需要注意的是,靜摩擦力與壓力無必然聯絡。分析摩擦力時,去找哪些物體與研究物件有接觸面,再分析這些與研究物件接觸的物體對研究物件是否有摩擦力。

倘若物體之間存在摩擦力時,則物體之間一定相互擠壓,一定存在彈力作用,但是彼此相互擠壓的物體之間可能不存在相對運動趨勢或相對運動,這時物體之間只有彈力作用而沒有摩擦力作用。

倘若物體之間存在拉力作用,雖然拉力的大小不變,但由於其方向的變化,均導致物體所受彈力和靜摩擦力的變化。

1、明確分析物件

在分析物體受力時,常會有幾個物體,那麼,你是分析哪乙個物體?所以要先確定研究物件,並把它從周圍物體中隔離出來。

2、養成好習慣,有條理有序地進行分析

1)先分析場力,一般都是非接觸的,常見的有萬有引力(重力是特殊的萬有引力)、磁力、電場力;

2)判斷相互接觸的物體間是否有彈力(即是否有相互擠壓而產生形變),常見的有壓力、支援力、拉力、彈力;

3)在接觸並有彈力的情況下,再根據運動情況,分析相互間的摩擦力。

a.若物體靜止,則用平衡力來進行定量分析;

b.若物體運動,則用來進行定量分析;若是勻速直線這種特殊運動狀態,亦可用平衡力來定量分析;

4)最後再分析其他力

總結:一重,二彈,三摩擦,四其他。

5)根據前面幾步,將力的大小、方向一一畫在受力圖上(選取同乙個作用點),方便後面的定量分析。

處理技巧:1、假設法;2、用牛頓第三定律將力進行物體間的「傳遞」;3、整體法加隔離法,從受力簡單的到受力複雜的;4、根據牛頓第二定律,從運動分析力。

受力分析時應該注意以下幾個問題:

一、首先應該確定並把從周圍的物體隔離出來。

二、要養成按一步驟分析的習慣,以免漏分析某個力,一般應先分析然後環繞物體一周,找出跟研究物件 ,並逐個分析這些物體對研究物件的彈力和摩擦力,最後再分析其它的力。

三、每分析乙個力,都應找出物體,以防止多分析出某些不存在的力,如汽車剎車時還要繼續向前運動。

四、只分析研究物件力,不分析研究物件對其它物體所的力

五、合力和分力不能同時作為物體所受的力

六、只分析根據性質命名的力(如:重力、彈力、摩擦力)

七、分析物體受力時,除了考慮它與周圍物體的作用外,還要考慮物體的運動情況(平衡狀態、加速或減速),當物體的運動情況不同時,其情況也不同。

八、為了使問題簡化,常忽略某些次要的力,如物體速度不大時的空氣阻力物體在空氣中所受的浮力,物體在水中運動時所受的阻力

三.受力分析例題解析

例題1:如左圖所示,滑輪固定在天花板上,物塊a、b用跨過滑輪不可伸長的輕細繩相連線,物塊b靜止在水平地面上。如用f和fn分別表示水平地面對物塊b的摩擦力和支援力,則關於物體b的受力分析正確的是( )

a.可能受四個力:重力、彈力、拉力、靜摩擦力

b.一定受四個力:重力、彈力、拉力、靜摩擦力

c.可能受三個力:重力、拉力、靜摩擦力

d.一定受三個力:重力、拉力、靜摩擦力

研究物件:物體。

考查狀態:處於靜止狀態,滿足平衡條件——合外力為零

受力分析如下圖所示:

表面看四個力和三個力都可能滿足合外力為零。

深入分析,如果物體只受三個力而合外力為零,則物體與地面之間的彈力為零,即物體與地面之間不互相擠壓。

用假設法,假設物體與地面之間不互相擠壓,則物體與地面之間就失去了摩擦力存在的前提條件。而摩擦力如果不存在則物體的平衡條件將不能滿足。所以,物體b一定受四個力作用,b正確。

例題2:如左圖所示,乙個光滑金屬球,受到在同乙個水平面上的直角鋼架p、q點的作用,處於靜止狀態。o點是球心,c點是球的重心。分析球的受力情況,畫出力的圖示。

解答:常常有兩種受力分析結果,如上右圖所示。

本題屬於點與點接觸並擠壓的情況,確定彈力方向首先應過接觸點作切面,彈力方向應過接觸點垂直於切面。正確結果如圖(2)所示。

本題重力不在球心是乙個干擾因素,確定彈力的方向,不能以重心為判斷依據。

有人認為,球還受壓力,方向垂直於切面向下,你認為正確嗎?

注意,受力分析不要把反作用力畫在受力物體上。不要以為接觸就一定存在彈力作用,例如,如左圖圖所示,光滑小球與水平面和台階接觸並處於靜止狀態,分析小球的受力情況。

考察小球的運動狀態:靜止,滿足合外力為0。用假設方法:

如果小球除重力、水平面的豎直支援力之外,還受到台階彈力作用,如右圖所示,此三個力合力不為0,不能滿足平衡條件,所以一定不存在支援力,小球與台階接觸但不擠壓。或假設將台階去掉,看小球的運動狀態是否變化。

小結:當相互接觸的物體之間是否形變不能明查時,應根據力與運動的關係來分析是否存在彈力及其方向。

例題3:如左圖所示,小木塊以初速度v0 沿三角形木塊a的粗糙斜面向上滑動,至速度為零後又沿斜面加速返回斜面底端,三角形木塊a始終相對水平面保持靜止,則水平面對三角形木塊a的摩擦力方向是

a.始終向左b.始終向右c.先向左後向右d.先向右後向左

分析:先考慮簡單情況,如果小木塊與三角形木塊相對靜止,並相對於水平面靜止。分析三角形木塊相對於水平面有沒有運動趨勢?

解法一.使用隔離法進行受力分析

問題:斜面對小木塊作用力的合力大小、方向如何?

答:合力數值上等於木塊的重力,方向豎直向上。如左圖所示

問題:那麼小木塊對斜面的作用力的合力又怎樣?

答:豎直向下,大小也為木塊的重力,如右圖圖所示

解法二.使用整體法進行受力分析

將兩木塊看成乙個整體,它們處於平衡狀態,合外力為0,只可能在豎直方向受到重力和彈力,不會受水平的作用力。如果存在水平方向的作用力,整體將在水平方向改變運動狀態小。物體沿斜面勻速運動情況與此相同。

本題,小木塊的加速度方向始終沿斜面向下,即其所受合力方向始

終沿斜面向下。三角形木塊受小木塊作用力的合力斜向右下,如左圖所示,地面對三角形木塊的摩擦力,水平向左。或三角形木塊a平衡,系統具有水平向左的加速度,必然受水平向左的外力——地面對三角形木塊的摩擦力,水平向左。

答案:a

小結:由以上討論,可知當物體之間有沒有運動趨勢不明朗時,可以根據力與運動的關係,如平衡條件分析判斷。

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