五、受力分析
三維目標
1.知識與技能
掌握受力分析的方法，會對物體正確地進行受力分析。
2.過程與方法
通過對物體受力分析的實踐，進一步加深對力的性質和作用效果的理解。
3.情感、態度與價值觀
通過對物體受力的分析和對力的作用效果的討論，體會物理與現實生活的緊密聯絡,培養學生熱愛科學、獻身科學的情感。
知識概要
正確分析物體受力情況是解決力學問題的前提和關鍵之一。對物體進行受力分析的程式是：
1、選擇研究物件：恰當地把要研究的物體從相互作用的物體群中隔離出來；2、對選定的物件進行受力分析：（1）把已知力示意出來；（2）分析場力（重力、電場力、磁場力）；（3）分析接觸力（先考慮是否有彈力然後分析是否有摩擦力）。
注意事項：（1）物體所受的力都有其施力物體，否則該力不存在；（2）受力分析時，只考慮根據性質命名的力；（3）合力與分力是等效的，不能同時考慮；（4）對於摩擦力應充分考慮物體與接觸面是否有相對運動或相對運動趨勢；（5）合理隔離研究物件，整體法、隔離法合理選用，可使問題變得簡單。
方法指導
用「三步法」分析力
高一物理中物體的受力分析是學習力學知識的基礎，是橫在高一新生面前的一道門檻，跨不過它高中物理將很難過關。
物體的受力分析真的很難嗎？回答是如果掌握了正確的分析方法，受力分析並不難，方法不正確就難了，讓你無從入手。
什麼是正確的受力分析方法呢？正確的受力方法有以下幾步：
第一步：隔離物體。隔離物體就是把題目中你分析其受力的那個物體單獨畫出來，不要管它周圍與它相關聯的其它物體，這一點很重要。
第二步：在已隔離的物體上畫上重力和其它已知力。因高一物理初學時分析的都是地面上的物體，重力是已知力，要把它的作用點畫到已隔離物體的中心上。
另外，物體往往是在重力及其它主動力的作用下才產生了與其它物體間的擠壓、拉伸以及相對運動等，進而才才產生了彈力和摩擦力，所以必須先分析它們。
第三步：查詢接觸點和接觸面。就是查詢被分析物體與其它物體的接觸點和接觸面。
彈力和摩擦力是接觸力，其他物體對被分析物體的彈力和摩擦力只能通過接觸點和接觸面來作用，這就是說尋找物體所受彈力（拉力、壓力、支援力）和摩擦力只能在被分析物體跟其他物體相接觸的點和面上找，所以要查詢接觸點和接觸面，而且要找全。每個接觸點或面上最多有兩個力（乙個彈力、乙個摩擦力）。
第四步：分析彈力（拉力、壓力、支援力），在被分析物體與其他物體的接觸點和接觸面上，如果有彈性形變（擠壓或拉伸），則該點或面上有彈力，反之則沒有。在確定彈力存在後，彈力的方向就比較容易確定了，它總是跟接觸面垂直，指向受力物體，彈力的方向，有三種情況：
一是兩平面重合接觸，彈力的方向跟平面垂直，指向受力物體；而是硬點面接觸，就是兩個堅硬的物體相接觸時，其中乙個物體的乙個突出端（點）頂在另乙個物體的表面上（如梯子一端支地，一端靠牆），這時彈力的方向過接觸點跟接觸面垂直（如梯子靠牆端受的彈力跟牆垂直，靠地端的受的彈力跟地面垂直）。如果接觸面是曲面，彈力的方向和曲面垂直，沿過接觸點的曲面法線的方向。三是軟點接觸，就是乙個柔軟的物體通過乙個點連線到另乙個物體表面上（如用繩或彈簧拉一物體），這時彈性形變主要發生在柔軟物體上，所以這時彈力的方向總是沿著繩和彈簧的軸線，跟彈性形變的方向相反。
第五步：分析摩擦力、摩擦力分靜摩擦力和滑動摩擦力，它們的產生條件是兩物體接觸處不光滑，除擠壓外還要有相對滑動或相對滑動趨勢，因此分析接觸面上有無摩擦力，首先要看接觸面是否光滑（這是題目中的已知條件），其次看有彈力沒有（不光滑的有彈力的接觸面上才可能有摩擦力）。然後進行有無摩擦力的判斷：
接觸面上有相對滑動時有滑動摩擦力，其大小f=μn，方向跟物體的相對運動方向相反。接觸面上沒有相對滑動但有相對滑動趨勢時有靜摩擦力，它的大小和方向總是跟迫使物體產生相對滑動趨勢的外力等大反向。對靜摩擦力不好判斷的是物體何時具有相對運動趨勢及運動趨勢方向，比較簡單的判斷方法還是假設法：
設想接觸面是光滑的，看這時物體是否還能相對靜止，若還能相對靜止就是沒有運動趨勢，相對運動趨勢的方向就是此時的相對運動方向，這個接觸面上有靜摩擦力，方向跟相對運動趨勢相反。要注意，靜摩擦力的大小和方向總是隨使物體產生運動趨勢的外力的變化而變化，使物體保持相對靜止。靜摩擦力有最大值 = n ，當外力大於或等於最大靜摩擦力時，相對靜止破壞，物體開始滑動。
把分析出的所有彈力、摩擦力都畫在隔離體上後，就畫好了被分析物體的受力圖。
我們在對物體進行受力分析的時候，常常出現遺漏力或者對彈力、摩擦力等被動力的受力分析出現一籌莫展的情況，解決這個問題的方法簡記為「三步法」。這「三步法」是 「一重二主三被動」，即：第一析重力，第二析主動力（除重力、彈力、摩擦力之外的所有力都叫做重力），第三析被動力（又叫接觸力，就是彈力和摩擦力）。
例如，乙個置於水平地面上的物體，在乙個水平向右的拉力作用下處於靜止狀態，則對該物體的受力分析可以按三步法來進行。第一步，分析重力（有人常掉了重力）；第二步，分析水平向右的拉力（主動力）；第三步，分析被動力，即支援力和摩擦力，支援力和摩擦力存在嗎？先看看物體已經受的力---重力向下，拉力向右，而物體處於靜止的平衡狀態，所以，物體還要受到與重力平衡的支援力的作用和與拉力平衡的靜摩擦力的作用，並且，支援力要與重力等大，靜摩擦力要與拉力等大。
思路點撥
1、如圖所示，質量為m=2kg的物體在水平力f=80n作用下靜止在豎直牆上，物體與牆面之間的動摩擦因數為0.5，用二力平衡知識可知物體受到的摩擦力大小為______n，彈力大小為________n。（g=10n/kg）
（2004·湖南）
【思路引導】
先對物體受到的主動力進行分析，再結合物體的運動狀態分析物體受的被動力。分析被動力的依據是物體已經受到的主動力和被動力共同作用產生的作用效果一定是與題設的吻合的。
〖試一試〗
2、如圖所示，在水平面上向右運動的物體，質量為20kg，物體與水平面間，在運動過程中，物體還受到乙個水平向左的大小為f=10n的拉力的作用，則物體受到的滑動摩擦力大小為______n，方向_______。（g=10n/kg）
（2000·武漢）
【思路引導】
要求物體受到的滑動摩擦力，在知道物體與水平面間的動摩擦因素時，只要求出物體對水平面的正壓力（大小等於水平面對物體的支援力）即可計算出物體所受的滑動摩擦力的大小。滑動摩擦力的方向可由定義確定。
〖試一試〗
3、如圖，a和b在水平力f作用下，在水平面上向右做勻速直線運動。試分析a、b物體所受的力，並指出b所受的每一力的反作用力。
（2001·深圳）
【思路引導】
由於要求對a、b兩個物體都要進行受力分析，所以，要先將a、b隔離開來按照一重二主三被動分別對其受力分析。
〖試一試〗
基礎與培優訓練
基礎訓練
1、如圖所示的物體a，放在粗糙的斜面上靜止不動，試畫出a物體受力的示意圖，並標出個力的名稱。
（2001·深圳）
2、重g=5n的木塊在水平壓力f作用下，靜止在豎直牆面上，則木塊所受的靜摩擦力f = n ；若木塊與牆面間的動摩擦因數為μ=0.4，則當壓力fn＝ n時木塊可沿牆面勻速下滑。
（2003·廣州）
3、如圖(1)人和木板的質量分別為m和m，不計滑輪質量及滑輪與繩之間的摩擦，保持系統靜止時，求人對繩子的拉力t2=？
（2002·全國）
自我評價：
3、解析：把人和木板看成乙個整體，這樣可以不必考慮人與木板之間的相互作用力，使問題簡便些。如圖(2)所示，t2是滑輪b上繩子對系統的拉力，t1是滑輪a上繩子對系統的拉力，(m+m)g是地球對系統的重力。
根據平衡條件有：t1+2t2=(m+m)g
再以滑輪b為研究物件，周圍環境裡三條繩子對它有力的作用，如圖(3)所示，其中t1'與t1大小相等，
根據平衡條件有：t1'=2t2
4、如圖所示，物體a沿傾角為的斜面勻速下滑.求摩擦力及動摩擦因數。
（2002·桂林）
5、如圖所示，重g1=600n的人，站在重g2=200n的吊籃中，吊籃用一根不計質量的軟繩懸掛，繩繞過不計質量和摩擦的定滑輪，一端拉於人的手中。當人用力拉繩，使吊籃勻速上公升時，繩的拉力t及人對吊籃底部的壓力n』多大？
（2002·山西）
6、兩個大人和乙個小孩沿河岸拉一條小船前進，兩個大人的拉力分別為f1=400n和f2=320n，它們的方向如圖所示.要使船在河流中間行駛，求小孩對船施加的最小的力。
（2003·武漢11月）
7、如圖所示，質量為m的物體放在水平面上，在外力f的作用下物體向右作勻速直線運動，求物體與平面間的摩擦力係數。
（2003·安徽）
8、如圖所示，質量都是m的4塊磚被夾在兩木板之間靜止。求中間兩塊磚之間的摩擦力。
（2000·浙江）
培優訓練
9、如圖所示。用輕質細線把兩個質量未知的小球懸掛起來，今對於球a持續施加乙個向左偏下300的恒力，並對小球b持續施加乙個向右偏上300的同樣大的恒力，最後達到平衡，則表示平衡狀態的圖可能是：
(1990·全國)
受力分析訓練
1 分析下列各圖在a物體所受的力 接觸面光滑 2 畫出下面第二行各圖中光滑球的受力情況.3 畫出下列各圖中a物體所受全部外力，各圖中a均處於靜止狀態 4 作出下列各圖中a物體的受力分析 圖 和 中物體處於靜止 圖 中物體向右做勻加速直線運動 水平面粗糙 圖 中兩物體之間有摩擦 5 在斜面上受摩擦力條...
受力分析系列一
1.簡單的平衡受力分析 一般直接將個個力以同一點為公共點做出示意圖，建立適當的平面直角座標系，將不在座標軸上的力分解到座標軸上，再分軸合成，建立方程組解方程，如若求的某個力大小為零，則這個理不存在。例1 如圖所示，判斷接觸面對球有無彈力，已知球靜止，接觸面光滑。例2 如圖所示，判斷接觸面mo on對...
受力分析典型題
受力分析一 一 關於受力分析 兩物體按圖中所示甲 乙兩種形式疊放在一起沿斜面勻速下滑,a b間保持相對靜止,圖甲中b的上表面與斜面平行,圖乙中b的上表面與水平面平行,則關於a b間的摩擦力,下列說法中正確的是 a.圖甲 乙中均無摩擦力 b.圖甲 乙中均有摩擦力 c.圖甲中有摩擦,圖乙中無摩擦 d.圖...