1、3.4 分析物体的受力情况分析物体的受力情况 学习目标 1.能根据平衡法、 假设法判定弹力的有无和方向.2.进一步熟练掌握静摩擦力、 滑 动摩擦力方向的判定方法和大小的计算方法.3.学会对物体进行初步受力分析 怎样对物体进行受力分析 1受力分析就是要分析研究对象受到的力力学中的研究对象，可以是某个物体，也可以是 某个物体的一部分或一个作用点 2选定研究对象后，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，最后根据物体受到的各个力的方向，画出受力示意图 1判断下列说法的正误 (1)受力分析首先要选定研究对象( ) (2)受力分析中的研究对象只能选
2、一个物体( ) (3)受力分析时重力的方向一定是竖直向下的( ) 2画出图 1 中物体的受力分析示意图 对结点 O 受力分析 对教室中的磁性 黑板的板擦受力分析 图 1 答案 一、弹力的分析和计算 1弹力的判断 (1)弹力有无的判断“三法”： 条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断 形变较明显的情况 假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状 态 状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律(第四章学习)或共点力平衡条件(第 7 节 学习)判断弹力是否存在 (2)弹力方向的确定 2弹力的计算 (1)对有明显形变的弹簧、橡
3、皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律 Fkx 计算 (2)对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用二力平衡或牛顿第 二定律(第四章学习)来确定弹力大小 在图 2 中画出小球 A 的受力示意图(已知各接触面都是光滑的且各图中小球 A 均处于 静止状态) 图 2 答案 如图所示 解析 用假设法判断题图甲中，若拿走 B 球，A 球将向右下运动，说明 A、B 间有弹力； 若剪断绳子， A 球将向左下运动， 说明绳子对 A 有沿绳向上的弹力 题图乙中， 若拿走 A 球， B 球将向下运动，说明 A、B 间有弹力；将容器左壁或底拿走，A 球均会运动，说明容器左壁 和底对 A 也有弹力
4、作用题图丙中，A 球受到地面的支持力，斜面对 A 球没有力的作用题 图丁中，轻杆给 A 球的弹力 F 并不沿着轻杆的方向，F 的方向应竖直向上 (2019 沈阳市模拟)如图 3 所示，两木块的质量分别为 m1和 m2，两轻质弹簧的劲度系 数分别为 k1和 k2，上面木块压在上面的轻质弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态现 缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的轻质弹簧，在此过程中上面木块移动的距离为 ( ) 图 3 A.m1g k1 B.m2g k2 C.m1g k1 m1g k2 D.m1g k1 m2g k2 答案 C 解析 最初状态时，设弹簧 k1压缩量为 x1，k2压缩量为 x2
5、.根据胡克定律和二力平衡得： 对 m1：m1gk1x1， 对 m1、m2整体：(m1m2)gk2x2， 则得 x1m1g k1 ，x2m1m2g k2 . 当上面弹簧恢复原长时，设 k2压缩量为 x3 对 m2：m2gk2x3，得：x3m2g k2 则上面木块移动的距离：sx1x2x3m1g k1 m1g k2 ，故选项 C 正确 二、摩擦力的分析与计算 1摩擦力有无的判断方法 (1)条件法：根据摩擦力产生的条件判断 (2)假设法：假设接触面光滑，若物体原先的运动状态改变，说明存在摩擦力；否则不存在摩 擦力 (3)状态法：由物体所处的状态分析，若物体静止或做匀速直线运动，根据二力平衡的知识可
6、判断是否存在摩擦力 2摩擦力大小的计算 (1)滑动摩擦力的大小 计算公式 fN 公式中 N 为接触面受到的正压力，与物体的重力 G 是两种性质的力，大小和方向不一定与重 力相同，f 与物体的运动状态、运动速度的大小、接触面积的大小均无关 (2)静摩擦力的大小 静摩擦力大小通常利用平衡条件或牛顿第二定律(第四章学习)求得 最大静摩擦力 fmax的大小随物体对接触面的压力的增大而增大，其值略大于滑动摩擦力， 高中阶段为了计算方便，往往认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力 (2019 河北师大附中期中)把一个重为 G 的物体，用一个水平力 Fkt(k 为恒量，t 为 时间)压在竖直的足够高的粗糙墙壁上
7、，物体与墙壁间的动摩擦因数为 ，如图 4 所示，从 t 0 开始物体所受的摩擦力 f 随 t 的变化关系正确的是( ) 图 4 答案 B 解析 由于物体受到的水平推力为 Fkt，由二力平衡得，墙壁与物体间的弹力 Nkt.当 F 比较小时，物体所受的摩擦力 f 小于物体的重力 G，物体将沿墙壁下滑，此时物体与墙壁间 的摩擦力为滑动摩擦力， 由公式可得， 滑动摩擦力大小 fkt.当摩擦力 f 大小等于重力 G 时， 物体有速度，不能立即停止运动，物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力；当摩擦力大于重力 时， 物体做减速运动直至静止， 静止时滑动摩擦力将变为静摩擦力， 静摩擦力与正压力无关， 跟重力始终大
8、小相等，故 B 正确，A、C、D 错误 三、物体的受力分析 1首先明确研究对象，即分析哪个物体所受的力 2通常按重力、弹力、摩擦力的顺序来分析： (1)重力：任何物体都受重力，其方向竖直向下 (2)弹力：两个相互接触的物体相互挤压时就会产生弹力，其方向与接触面垂直 (3)摩擦力：当两个粗糙且相互挤压的接触面发生相对运动或具有相对滑动趋势时，接触面处 就会产生滑动摩擦力或静摩擦力，其方向与接触面平行 3检查是否多分析力或漏分析力 (1)每一个力都能找到施力物体和受力物体 (2)当不确定某个力是否存在时，可用假设法来判断，假设有或没有这个力，物体能否保持现 在的状态 画出图 5 中物体 A 所受力
9、的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体 A 静止， 接触面光滑；(2)A 沿固定粗糙斜面上滑；(3)A 沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，A 静止 图 5 答案 见解析 解析 (1)中物体 A 受重力 G、推力 F、地面的支持力 N、墙壁对 A 向左的弹力 N，施力物 体分别是地球、推 A 的物体、地面、墙壁；(2)中物体 A 受竖直向下的重力 G、垂直于斜面向 上的支持力 N、沿斜面向下的滑动摩擦力 f，施力物体分别是地球、斜面、斜面；(3)中物体 A 受重力 G、支持力 N、滑动摩擦力 f，施力物体分别是地球、水平面、水平面；(4)中物体 A 受重力 G、拉力 T、弹力 N，施力
10、物体分别是地球、绳子、墙壁 提示 在分析受力时，只需画出研究对象受到的力，它对其他物体的力不能画出 如图 6 所示，在倾斜的天花板上用力 F 垂直压住一木块，使它处于静止状态，则关 于木块的受力情况，下列说法正确的是( ) 图 6 A可能只受两个力作用 B可能只受三个力作用 C必定受四个力作用 D以上说法都不对 答案 C 解析 木块在重力作用下，有沿天花板下滑的趋势，故木块一定受到静摩擦力，则天花板对 木块一定有弹力，因还受重力、推力 F 作用，木块共受到四个力，如图所示故选 C. 1.(弹力的分析)(2019 黑龙江实验中学期中)如图 7 所示，物体 A 分别与水平面、竖直墙面以 及物体 B
11、 紧密接触，所有接触面均光滑，A、B 均静止，则( ) 图 7 A物体 A 受三个弹力作用 B物体 A 受两个弹力作用 C物体 B 受两个弹力作用 D物体 A 和物体 B 均只受一个弹力作用 答案 D 解析 A、B 两物体没有相互挤压，它们之间无弹力作用，A 所受的弹力只有地面的支持力， B 所受的弹力也只有地面的支持力，D 正确 2(摩擦力的分析)如图 8 所示，物体 A、B 在力 F 的作用下一起以相同速度沿 F 方向匀速运 动，关于物体 A 所受的摩擦力，下列说法正确的是( ) 图 8 A甲、乙两图中物体 A 均受摩擦力，且方向均与 F 相同 B甲、乙两图中物体 A 均受摩擦力，且方向均
12、与 F 相反 C甲、乙两图中物体 A 均不受摩擦力 D甲图中物体 A 不受摩擦力，乙图中物体 A 受摩擦力，方向和 F 方向相同 答案 D 解析 题图甲中，假设 A、B 接触面光滑，A 保持匀速运动，A、B 仍相对静止，说明 A、B 间没有相对滑动趋势，则 A、B 间没有静摩擦力；而题图乙中 A 物体有向下滑动的趋势，说 明 A 受静摩擦力，方向沿斜面向上，与 F 方向相同，故 D 正确 3(受力分析)(2019 哈尔滨六中高一上期中)如图 9 所示，将铅笔一端放在水平桌面上，另一 端用竖直细线悬吊，则铅笔受到力的个数为( ) 图 9 A5 个 B4 个 C3 个 D2 个 答案 B 4(物体的受力分析)分别画出图 10 中小球的受力示意图(图甲中小球用细绳悬挂着静止在 光滑的斜面上，乙中小球用细绳拉着静止在桌角上，丙中小球固定在杆上) 图 10 答案 如图所示