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(2)分析场力(重力、电场力、磁场力);
(3)分析接触力(先考虑是否有弹力然后分析是否有摩擦力)。
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①选择研究对象的原则是使对问题的处理尽量简单(灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决),对象可以是某一个物体,也可以是物体的一部分或几个物体组成的系统。
②只分析研究对象受到的力,而不分析研究对象给别的物体的力。
③被动力就是不能事先确定它的大小和方向的力。
最后分析被动力的原因就是被动力的存在与否要看题设物体所处的运动状态以及物体已经受的力所产生的作用效果。
注意事项:
(1)物体所受的力都有其施力物体,否则该力不存在;
(2)受力分析时,只考虑根据性质命名的力;
(3)合力与分力是等效的,不能同时考虑;
(4)对于摩擦力应充分考虑物体与接触面是否有相对运动或相对运动趋势;
(5)合理隔离研究对象,整体法、隔离法合理选用,可使问题变得简单。
方法指导
用“三步法”分析力
高一物理中物体的受力分析是学习力学知识的基础,是横在高一新生面前的一道门槛,跨不过它高中物理将很难过关。
物体的受力分析真的很难吗?
回答是如果掌握了正确的分析方法,受力分析并不难,方法不正确就难了,让你无从入手。
什么是正确的受力分析方法呢?
正确的受力方法有以下几步:
第一步:
隔离物体。
隔离物体就是把题目中你分析其受力的那个物体单独画出来,不要管它周围与它相关联的其它物体,这一点很重要。
第二步:
在已隔离的物体上画上重力和其它已知力。
因高一物理初学时分析的都是地面上的物体,重力是已知力,要把它的作用点画到已隔离物体的中心上。
另外,物体往往是在重力及其它主动力的作用下才产生了与其它物体间的挤压、拉伸以及相对运动等,进而才才产生了弹力和摩擦力,所以必须先分析它们。
第三步:
查找接触点和接触面。
就是查找被分析物体与其它物体的接触点和接触面。
弹力和摩擦力是接触力,其他物体对被分析物体的弹力和摩擦力只能通过接触点和接触面来作用,这就是说寻找物体所受弹力(拉力、压力、支持力)和摩擦力只能在被分析物体跟其他物体相接触的点和面上找,所以要查找接触点和接触面,而且要找全。
每个接触点或面上最多有两个力(一个弹力、一个摩擦力)。
第四步:
分析弹力(拉力、压力、支持力),在被分析物体与其他物体的接触点和接触面上,如果有弹性形变(挤压或拉伸),则该点或面上有弹力,反之则没有。
在确定弹力存在后,弹力的方向就比较容易确定了,它总是跟接触面垂直,指向受力物体,弹力的方向,有三种情况:
一是两平面重合接触,弹力的方向跟平面垂直,指向受力物体;
而是硬点面接触,就是两个坚硬的物体相接触时,其中一个物体的一个突出端(点)顶在另一个物体的表面上(如梯子一端支地,一端靠墙),这时弹力的方向过接触点跟接触面垂直(如梯子靠墙端受的弹力跟墙垂直,靠地端的受的弹力跟地面垂直)。
如果接触面是曲面,弹力的方向和曲面垂直,沿过接触点的曲面法线的方向。
三是软点接触,就是一个柔软的物体通过一个点连接到另一个物体表面上(如用绳或弹簧拉一物体),这时弹性形变主要发生在柔软物体上,所以这时弹力的方向总是沿着绳和弹簧的轴线,跟弹性形变的方向相反。
第五步:
分析摩擦力、摩擦力分静摩擦力和滑动摩擦力,它们的产生条件是两物体接触处不光滑,除挤压外还要有相对滑动或相对滑动趋势,因此分析接触面上有无摩擦力,首先要看接触面是否光滑(这是题目中的已知条件),其次看有弹力没有(不光滑的有弹力的接触面上才可能有摩擦力)。
然后进行有无摩擦力的判断:
接触面上有相对滑动时有滑动摩擦力,其大小f=μN,方向跟物体的相对运动方向相反。
接触面上没有相对滑动但有相对滑动趋势时有静摩擦力,它的大小和方向总是跟迫使物体产生相对滑动趋势的外力等大反向。
对静摩擦力不好判断的是物体何时具有相对运动趋势及运动趋势方向,比较简单的判断方法还是假设法:
设想接触面是光滑的,看这时物体是否还能相对静止,若还能相对静止就是没有运动趋势,相对运动趋势的方向就是此时的相对运动方向,这个接触面上有静摩擦力,方向跟相对运动趋势相反。
要注意,静摩擦力的大小和方向总是随使物体产生运动趋势的外力的变化而变化,使物体保持相对静止。
静摩擦力有最大值=N,当外力大于或等于最大静摩擦力时,相对静止破坏,物体开始滑动。
把分析出的所有弹力、摩擦力都画在隔离体上后,就画好了被分析物体的受力图。
我们在对物体进行受力分析的时候,常常出现遗漏力或者对弹力、摩擦力等被动力的受力分析出现一筹莫展的情况,解决这个问题的方法简记为“三步法”。
这“三步法”是“一重二主三被动”,即:
第一析重力,第二析主动力(除重力、弹力、摩擦力之外的所有力都叫做重力),第三析被动力(又叫接触力,就是弹力和摩擦力)。
例如,一个置于水平地面上的物体,在一个水平向右的拉力作用下处于静止状态,则对该物体的受力分析可以按三步法来进行。
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(主动力);
第三步,分析被动力,即支持力和摩擦力,支持力和摩擦力存在吗?
先看看物体已经受的力---重力向下,拉力向右,而物体处于静止的平衡状态,所以,物体还要受到与重力平衡的支持力的作用和与拉力平衡的静摩擦力的作用,并且,支
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受力图的画法可概括以下几个步骤:
(1)根据题意(即按指定要求)选取研究对象,用尽可能简明的轮廓把它单独画出,即取分离体。
(2)画出该研究对象所受的全部主动力。
(3)在研究对象上原来存在约束(即与其他物体相连系、相接触)的地方,按约束类型逐一画出约束反力(即被动力)。
(4)有时还可以利用主动力的特征来直观地判断约束反力的某些特征(如两力平衡时共线、不平行三力平衡时汇交于一点等)。
持力要与重力等大,静摩擦力要与拉力等大。
思路点拨
1、如图所示,质量为m=2kg的物体在水平力F=80N作用下静止在竖直墙上,物体与墙面之间的动摩擦因数为0.5,用二力平衡知识可知物体受到的摩擦力大小为______N,弹力大小为________N。
(g=10N/kg)
(2004·
湖南)
【思路引导】
先对物体受到的主动力进行分析,再结合物体的运动状态分析物体受的被动力。
分析被动力的依据是物体已经受到的主动力和被动力共同作用产生的作用效果一定是与题设的吻合的。
〖试一试〗
评价:
1.解析:
物体的受力示意图如图所示。
物体受到重力G和主动
力F的作用,因为物体处于静止状态,根据二力平衡,竖直方
向必定受静摩擦力F1与重力G相平衡,在水平方向必定受墙对
物体的弹力F2与水平力F相平衡。
即:
N
2、如图所示,在水平面上向右运动的物体,质量为20kg,物体与水平面间,在运动过程中,物体还受到一个水平向左的大小为F=10N的拉力的作用,则物体受到的滑动摩擦力大小为______N,方向_______。
(2000·
武汉)
评价:
2.解析:
因为物体在水平面上向右运动,所以物体受到滑动摩擦力与相对运动方向相反,即方向水平向左。
对物体有:
N,
根据滑动摩擦力公式:
N.
要求物体受到的滑动摩擦力,在知道物体与水平面间的动摩擦因素时,只要求出物体对水平面的正压力(大小等于水平面对物体的支持力)即可计算出物体所受的滑动摩擦力的大小。
滑动摩擦力的方向可由定义确定。
3、如图,A和B在水平力F作用下,在水平面上向右做匀速直线运动。
试分析A、B物体所受的力,并指出B所受的每一力的反作用力。
(2001·
深圳)
由于要求对A、B两个物体都要进行受力分析,所以,要先将A、B隔离开来按照一重二主三被动分别对其受力分析。
3.解析:
受力如图。
T的反作用力是B对A的拉力T′,NB的反作用力是B对地面的压力,GB的反作用力是B对地球的吸引力,fB的反作用力是B对地面的摩擦力。
基础与培优训练
基础训练
1、如图所示的物体A,放在粗糙的斜面上静止不动,试画出A物体受力的示意图,并标出个力的名称。
自我评价:
1、解析:
静止在粗糙斜面上的A物体受重力G、支持力N和摩擦力f的
作用,A物体受力的示意图如图所示。
2、重G=5N的木块在水平压力F作用下,静止在竖直墙面上,则木块所受的静摩擦力f=N;
若木块与墙面间的动摩擦因数为μ=0.4,则当压力FN=N时木块可沿墙面匀速下滑。
(2003·
广州)
3、如图
(1)人和木板的质量分别为m和M,不计滑轮质量及滑轮与绳之间的摩擦,保持系统静止时,求人对绳子的拉力T2=?
(2002·
全国)
3、解析:
把人和木板看成一个整体,这样可以不必考虑人与木板之间的相互作用力,使问题简便些。
如图
(2)所示,T2是滑轮B上绳子对系统的拉力,T1是滑轮A上绳子对系统的拉力,(M+m)g是地球对系统的重力。
根据平衡条件有:
T1+2T2=(M+m)g
再以滑轮B为研究对象,周围环境里三条绳子对它有力的作用,如图(3)所示,其中T1'
与T1大小相等,
T1'
=2T2
4、如图所示,物体A沿倾角为的斜面匀速下滑.求摩擦力及动摩擦因数。
4、解析:
选A为研究对象,分析A受力,作出受力图如图。
选坐标,将重力在x,y坐标上分解为:
Fx=GSin,Fy=GCos
f在x轴(反向),N在y轴上(正向)
∵物体匀速下滑∴物体处于平衡态
则有
故
桂林)
5、如图所示,重G1=600N的人,站在重G2=200N的吊篮中,吊篮用一根不计质量的软绳悬挂,绳绕过不计质量和摩擦的定滑轮,一端拉于人的手中。
当人用力拉绳,使吊篮匀速上升时,绳的拉力T及人对吊篮底部的压力N’多大?
自我评价:
5、解析:
将人与吊篮分别进行研究。
先分析人的受力:
人受绳拉力,吊篮的支持力和人受的重力,如图a。
因做匀速运动,所以可列出:
T+N-G1=0.
再看吊篮:
受绳拉力,因定滑轮只改变力的方向,而不改变其大小,所以拉力大小与人受的拉力相等。
除此外,还有人对吊篮的压力及吊篮的自重,如图b。
同理可列出:
T-(N+G2)=0.
N与N是一对作用力和反作用力,N=N
联立上述方程求得绳的拉力T=(G1+G2)/2
人对吊篮底部的压力N’=(G1-G2)/2
山西)
6、两个大人和一个小孩沿河岸拉一条小船前进,两个大人的拉力分别为F1=400N和F2=320N,它们的方向如图所示.要使船在河流中间行驶,求小孩对船施加的最小的力。
10、如图所示,两块同样的条形磁场A、B,它们的质量均为m,将它们竖直叠放在水平桌面上,用弹簧秤通过一根细线竖直向上拉磁铁A,若弹簧秤上的读数为mg,则B与A的弹力F1及桌面对B的弹力F2分别为:
A.B.
C.D.,
10、解析:
因为桌面对B的弹力F2为外力对系统的作用,所以应该用整体法。
对AB系统列平衡方程为,
。
而B对A的弹力为A受力,所以用隔离法,
对A物得平衡方程(F’为B对A的吸引力),有,答案应是D。
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- 05 分析