物体的受力分析.ppt

22、4 4 物体的受力分析物体的受力分析 一、牛顿第三定律 1、内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等， 方向相反，而且在一条直线上。 说明： 关于一对作用力、反作用力的关系，除牛顿第三定律反 映的“等大、反向、共线”的关系外，还应注意以下几点： 同时、同性、异物 作用力和反作用力的关系与物体运动状态无关 借助牛顿第三定律可以变换研究对象，从一个物体的受 力分析过渡到另一个物体的受力分析 2、表达式： F = F 3、一对相互作用力与一对平衡力的比较 内容 作用力和反作用 力 一对平衡力 受力物体 依赖关系 叠加性 力的性质 作用在两个相互 作用的物体上 作用在同一物体上 相互依存，不可 单独存在 无依赖关系，撤除一 个，另一个可依然存 在，只是不再平衡 两力作用效果不 可抵消，不可叠 加，不可求合力 两力作用效果可相互 抵消，可叠加，可求 合力，合力为零 一定是同性质 的力 可以是同性质的力，也 可以是不同性质的力 例1、有下列说法： 一质点受两个力作用且处于平衡状态，这两个力在同一 段时间内的冲量一定相同 一质点受两个力作用且处于平衡状态，这两个力在同一 段时间内做的功都为0，或者大小相等符号相反 在相同的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相 等，但正负号一定相反 在相同的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相 等，正负号也不一定相反 其中正确的是（ ） A B C D D 例2：一物体受绳的拉力作用由静止开始前进，先做加速运 动，然后改为匀速运动；再改作减速运动，则下列说法中 正确的是： A加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力 B减速前进时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力 C只有匀速前进时，绳拉物体的力与物体拉绳的力才大小 相等 D不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小 总相等 答案：D 例3、物体静止于一斜面上，如图所示，则下述说法正确的 是： A物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对 平衡力 B物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一 对作用力和反作用力 C物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用 力和反作用力 D物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对 斜面的压力 答案：B 4、用“反作用力”解题 例1、如图所示的装置放在台秤上，支架上端 固定一线圈，其正下方有一铁块，当K闭合 时，铁块能被通电线圈吸上去，问：在铁块 向上的过程中，台秤的示数如何变化？ 答案：不断变大 例2、如图所示，两只完全相同的盛水容器放 在磅秤上，用细线悬挂质量相同的实心铅球 和铝球，全部没入水中，此时容器中水面高 度相同，设绳的拉力分别为T1和T2，磅秤的 示数分别为F1和F2，则： A T1=T2 ， F1=F2 B T1F2 C T1T2 , F1=F2 D T1T2 , F1F2 答案：C 类似：创新P24 应用3 二、物体受力的分析 把研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找 出来，并画出受力图，就是受力分析。 正确地受力分析，是解决好力学问题的关键 1、受力分析的顺序： 先找重力 再找接触力（弹力、摩擦力） 最后分析其它力（场力、浮力等） 2、受力分析的几个步骤 灵活选择对象 从物体系中隔离出所要研究的某一个物体，或隔离出 某一部分作为单独的研究对象，对它进行受力分析。 研究对象要与周围环境联系密切并且已知量尽量多；对 于较复杂问题，有时要同时隔离几个研究对象才能解决问题 究竟怎样选择研究对象要依题意灵活处理。 周围环境分析： 根据各种力的产生条件和所满足规律，确定它们的存在 或大小、方向、作用点。 审查运动状态： 是平衡态还是加速状态等等，根据它所处的状态有时可 以确定某些力是否存在或对某些力的方向作出判断。 画受力分析图 把各力的方向、作用点（线）准确地表示出来 3.受力分析的判断依据 力的产生条件 物体所处的状态 4.物体受力分析注意事项 （1）确定研究对象，并与其它物体隔离 （2）其它物体受到的力不能画 （3）力的作用点一般画在物体中心 （4）只画实际受到的，合成或分解得到的力不能当作实际受 到的力（即画性质命名的力） （5）向心力、回复力等按效果命名的力并不是实际受到的力 （6）忽略不计的力：轻杆、轻绳、轻弹簧、轻滑轮等的重力 ，一般不考虑空气或水的阻力 例1：以下四种情况中，物体处于平衡状态的有 A.竖直上抛物体达最高点时 B.做匀速圆周运动的物体 C.单摆摆球通过平衡位置时 D.弹簧振子通过平衡位置时 D 例2：如图所示，小车M在恒力作用下，沿水平地面 做直线运动，由此可以判断 （ ） A.若地面光滑，则小车一定受三个力作用 B.若地面粗糙，则小车可能受三个力作用 C.若小车做匀速运动，则小车一定受四个力作用 D.若小车加速运动，则小车可能受三个力作用 C D 例3：如图所示，A、B两物体排放在水平面上，在水平 力F的作用下处于静止状态在以下情况中对B进行受 力分析。（1）B与水平面间无摩擦 （2）B与水平面间 及B、A之间都存在摩擦 解析： （1）B只受两个力的作用：重力和平面对它竖直向上的支持力 。不存在A对B的压力和摩擦力。因为假若存在其中的一个力， 这个力会有一个向右的水平分量其结果B一定会向右加速运动 ，这与题意不符。 （2）若FfAm，这种情况B受五个力的作用对A 受力分析可知，因为A有沿面向上运动趋势，所以 B对A的摩擦力沿面向下，根据牛顿第三定律A对B 的摩擦力是沿面向上即f2 例4、如图，盒的空间刚能容纳光滑小球 （1）一起沿斜面匀速下滑时，小球是否受到弹力？ （2）盒沿光滑斜面自由下滑时，小球是否受到弹力 ？ （3）盒沿粗糙斜面自由下滑时？ （4）盒沿粗糙斜面自由上滑时？ （1）是 （3）是 （4）是 （2）否 三、受力分析常用方法 1、整体法： 以几个物体构成的整体为研究对象进行求解的方法。 在许多问题中可以用整体法比较方便，但整体法不能求解 系统的内力。 2、隔离法 ： 把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研 究对象进行受力分析，分别列出方程，再联立求解的方法。 通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系 统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。有时在解答一 个问题时要多次选取研究对象，整体法与隔离法交叉使用 。 3、假设法 在未知某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在 的假设，然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否 产生影响来判断该力是否存在。 4、注意要点 研究对象的受力图，通常只画出根据性质命名的力，不要 把按效果分解的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行 力的合成或分解。最后呈现平衡图 区分内力和外力，对几个物体的整体进行受力分析时，这 几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现，当把某 一物体单独隔离分析时，原来的内力变成了外力，要画在受 力图上。 优先考虑整体法 合理选择隔离对象 整体法与隔离法的交替使用 整体法 例1：三角形木块和两物体m1、m2均静止，则粗糙水平面对 三角形木块 摩擦力。 没有 例2：a、b质量未知，对a施加向左偏下30度的恒力，对b施 加一个向右偏上30度的等大的恒力，最后达到平衡，则： A 隔离法 例：如图所示，在墙角有一根质量为m的均匀 绳，一端悬于天花板上的A点，另一端悬于竖 直墙壁上的B点，平衡后最低点为C点，测得 AC=2BC，且绳在B端附近的切线与墙壁夹角 为则绳在最低点C处的张力和在A处的张 力分别是多大? 以CB段为研究对象 以AC段为研究对象 例1：如图所示，两个完全相同的重为G的球，两球与水平地面 间的动摩擦因数都是，一根轻绳两端固接在两个球上，在绳的 中点施加一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后，两段绳间的夹 角为。问当F至少多大时，两球将发生滑动？ 首先选用整体法，由平衡条件得 F2N=2G 隔离任一球，由平衡条件得 Tsin(/2)=N 2Tcos(/2)=F 解析 ： 整体法与隔离法的交替使用 A B O P Q 例2：有一个直角支架AOB，AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下 ,表面光滑。AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为 m，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位 置平衡。现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么 将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支 持力FN和摩擦力f的变化情况是 （ ） A、FN不变，f变大 B、FN不变，f变小 C、FN变大，f变大 D、FN变大，f变小 mg F N 解析：以两环和细绳整体为对象求FN，可知竖直 方向上始终二力平衡，FN=2mg不变；以Q环为对 象，在重力、细绳拉力F和OB压力N作用下平衡， 设细绳和竖直方向的夹角为，则P环向左移的过 程中将减小，N=mgtan也将减小。再以整体为 对象，水平方向只有OB对Q的压力N和OA 对P环 的摩擦力f作用，因此f=N也减小。答案选B。 例3：如图所示，倾角为的斜面A固定在水平面上。木块B、C 的质量分别为M、m，始终保持相对静止，共同沿斜面下滑。B 的上表面保持水平，A、B间的动摩擦因数为。 当B、C共同匀速下滑；当B、C共同加速下滑时 分别求：B、C所受的各力。 A B C 解析：以C为研究对象：重力G1=mg，B对C的 弹力竖直向上，大小N1= mg，由于C在水平方向 没有加速度，所以B、C间无摩擦力，即f1=0 再分析B受的力，B与A间的弹力N2和摩擦 力f2时，以BC整体为对象，A对该整体的弹力 和摩擦力就是A对B的弹力N2和摩擦力f2，得到 B受4个力作用： 重力G2=Mg， C对B的压力竖直向下，大小N1=mg， A对B的弹力N2=(M+m)gcos， A对B的摩擦力f2=(M+m)gsin f2 G1+G2 N2 av 由于B、C 共同加速下滑，加速度相同， 先以B、C整体为对象求A对B的弹力N2、摩擦力f2， 并求出a ；再以C为对象求B、C间的弹力、摩擦力。 这里，f2是滑动摩擦力N2=(M+