广西宾阳中学高三物理阶段复习课件 3.专题 物体的受力分析 新人教版.ppt

专题 物体的受力分析 力的定义及三种基本作用力1 力 1 定义 力是物体与物体之间的相互作用 2 力的基本特征 物质性 力不能离开物体而独立存在 相互性 施力物体同时也是受力物体 受力物体同时也是施力物体 矢量性 力不仅有大小 而且有方向 3 力的作用效果 使物体产生形变 改变物体的运动状态 4 力的三要素 大小 方向 作用点 5 力的表示方法 力的图示和力的示意图 2 三种基本作用力 由于地球的吸引使物体所受到的力 竖直向下 g mg 重心 物体发生弹性形变时所产生的力 与接触面垂直 与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反 弹簧的弹力f kx 接触面 在相互挤压的物体间 接触面粗糙的前提下 物体发生相对运动或有相对运动趋势时产生的力 与接触面相切 与物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反 f fn0 f静 fmax 接触面 知识点拨 弹力方向的两点说明 1 绳只能产生拉力 不能产生支持力 且轻绳弹力的方向一定沿绳指向绳收缩的方向 2 杆既能产生拉力 也能产生支持力 弹力的方向可能沿杆 也可能不沿杆 典例1 用大小为100n的握力握住一个重为40n的瓶子 瓶子竖直始终处于静止状态 已知手掌与瓶子间动摩擦因数 0 5 则 a 瓶子受到的摩擦力大小为50nb 瓶子受到的摩擦力大小为40nc 当握力进一步增大时 瓶子受到的摩擦力将成正比增大d 当握力持续减小时 瓶子受到的摩擦力大小将持续减小 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 明确所分析的是滑动摩擦力还是静摩擦力 2 区别求解两种摩擦力的方法 解析 选b 当手握静止的瓶子时 手对瓶子产生的是静摩擦力 此时手对瓶子的摩擦力与瓶子重力相等 即静摩擦力等于40n a错b正确 当握力进一步增大时 瓶子仍静止 故手对瓶子的摩擦力仍等于瓶子重力 当握力减小时 最大静摩擦力会跟着减小 开始瓶子仍静止 此时仍为静摩擦力 其大小仍等于40n 选项c d错误 变式训练 请按要求画出杆或球所受弹力的方向 1 杆靠在墙上 2 杆放在半球形的槽中 3 b球通过细线悬挂于物体a上 画出物体a所受弹力的方向 4 球用细绳悬挂在竖直墙上 解析 1 杆在重力作用下对a b两处都有挤压作用 故a b两点处对杆有弹力 弹力方向与接触点的平面垂直 2 杆对c d两处有挤压作用 因c处为曲面 d处为支撑点 所以c处弹力垂直其切面指向球心 d处弹力垂直杆斜向上 3 物体a与地面之间是平面与平面的相互接触 地面对物体a的支持力f1垂直接触面向上 与球b是曲面与曲面之间的相互接触 先作出两曲面的公切面 球b对物体a的压力f2垂直两曲面的公切面并通过a b的球心 4 球挤压墙壁 拉伸绳子 所以墙对球的弹力与墙垂直 绳子产生的弹力沿绳斜向上 答案 物体的受力分析1 物体的受力分析把研究对象 指定物体 在某个特定的物理环境中受到的所有力都分析出来 并画出研究对象所受力的示意图 这个过程就是受力分析 2 受力分析的基本步骤 3 受力分析的技巧 1 通常只画根据性质命名的力 不要把按效果分解的分力或合成的合力分析进来 合力与分力不得同时参与计算分析 2 区分内力和外力 对几个物体组成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 当隔离某一物体分析时 原来的内力变成了外力 要画在受力图上 3 牢记力不能脱离物体而存在 每一个力都有一个明确的施力者 如果找不出施力者 意味着这个力不存在 在实际问题中 往往有某些力一眼就能看出来 比较容易确定 如已知的外界作用力 物体的重力等 而另一些力 如弹力或摩擦力等 由于形变难以察觉或相对运动方向不明显 常难以判断 因此 可选择容易判断的力为突破口 考查物体在它们的作用下对关联物可能产生的影响 从而依次确定其他各个力 4 必须注意 在一些较复杂的问题中 受力分析不能孤立地进行 往往要根据研究对象的运动状态 结合相应的物理规律 才能最后作出正确的判断 知识点拨 受力分析常见的错误及其防范 1 多画力 研究对象不明确 错将其他物体受到的力画入 防止多画力的有效措施是每个力都找到其施力物体 因为找不到施力物体的力是不存在的 2 少画力 少画力往往由受力分析过程混乱导致 因此受力分析时要做到 一是严格按照顺序进行分析 即按 一重 二弹 三摩擦 再其他 的顺序分析 二是分析弹力和摩擦力时所有接触点都要分析到 3 错画力 即把力的方向画错 防范办法是要按各力方向的规律作图 典例2 2012 温州高一检测 光滑圆柱体固定于水平地面 ab为一重为g的均匀直棒 a端放在地上 c点压在柱面上 ab棒处于静止 请画出直棒ab所受各个作用力的示意图 思路点拨 解答本题时应把握以下三点 1 确定研究对象 2 有哪些物体与研究对象发生作用 3 确定各物体对研究对象的作用力并画受力示意图 解析 1 明确研究对象是均匀直棒 把ab隔离出来 单独画出 2 在示意图上画出ab的重力g 3 环绕ab一周 找出其他物体与ab的接触处 直棒与地面在a处相接触 与圆柱体在c处相接触 一共有两处与外界接触 4 在c处 由于圆柱体是光滑的 所以直棒ab在c处受到过c点垂直于ab向上的支持力fn1作用 在a处 受地面竖直向上的支持力fn2 假设地面光滑 直棒ab可向左滑动 所以地面给直棒a端一个向右的摩擦力ff作用 答案 ab的受力示意图如图所示 规律方法 受力分析记忆口诀受力分析很重要 施力物体须找到 先重力 再接触 其他外力莫漏掉 变式训练 如图所示 竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上 另一端与斜面体p连接 p与斜放其上的固定挡板mn接触且处于静止状态 则斜面体p此刻受到的外力个数可能有 a 2个b 3个c 4个d 5个 解析 选a c 当弹簧的弹力等于斜面体p的重力时 p受重力 弹簧的弹力 a正确 当弹簧的弹力大于重力时 挡板给p垂直指向p的弹力 挡板还必须同时给p作用一个静摩擦力才能使p处于平衡状态 此时 p受重力 弹簧的弹力 挡板对p的弹力和摩擦力的作用 共4个力 c正确 整体法与隔离法1 整体法整体法是指对物理问题中的整个系统或整个过程进行分析 研究的方法 在力学中 就是把几个物体视为一个整体 作为研究对象 受力分析时 只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力 外力 不考虑整体内部之间的相互作用力 内力 整体法的优点 通过整体法分析物理问题 可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况 从整体上揭示事物的本质和变化规律 从而避开了中间环节的繁琐推算 能够灵活地解决问题 通常在分析外力对系统的作用时 用整体法 2 隔离法隔离法是指对物理问题中的单个物体或单个过程进行分析 研究的方法 在力学中 就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来 作为研究对象 只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力 不考虑研究对象对其他物体的作用力 隔离法的优点 容易看清单个物体的受力情况或单个过程的运动情形 问题处理起来比较方便 简单 便于初学者使用 在分析系统内各物体 或一个物体的各个部分 间的相互作用时用隔离法 知识点拨 整体法与隔离法的一般分析思路一般采取先整体后隔离的方法进行分析 即先运用整体法确定整体受哪些外力 进而再用隔离法确定物体间的相互作用力 规律方法 整体法和隔离法记忆口诀力学问题方法多 整体隔离要灵活 整体只需看外力 求解内力隔离做 状态相同用整体 否则隔离用得多 典例3 如图所示 甲 乙两物体叠放在水平面上 用水平力f拉物体乙 它们仍保持静止状态 甲 乙间接触面也水平 则乙物体受力的个数为 a 3个b 4个c 5个d 6个 思路点拨 解答本题时应把握以下四点 1 明确研究对象 2 分析受力顺序 一重二弹三摩擦 3 运用整体法判断乙与地面之间是否存在摩擦力 4 运用隔离法判断甲 乙之间是否有摩擦力 解析 选c 隔离甲进行分析 在竖直方向上除了受重力以外 还受乙物体的支持力 假设甲物体受乙物体的摩擦力作用 则甲物体就不可能处于平衡状态 所以甲物体不受摩擦力的作用 由于力的作用是相互的 则乙物体也不受甲物体摩擦力的作用 判断乙物体是否受地面的摩擦力的作用 可把甲 乙两物体看成一个整体 用整体法来分析 整体在竖直方向上受重力和地面的支持力 水平方向上受水平向右的拉力 则必定有一个水平向左的摩擦力和拉力平衡 所以乙物体受地面的摩擦力作用 同时乙物体还受到甲物体的压力作用 故乙物体共受到5个力的作用 重力 拉力 压力 支持力 地面的摩擦力 正确答案为c 变式训练 如图所示 用两相同的夹板夹住三个重为g的相同物体a b c 使三个物体均保持静止 请分析各个物体所受力的情况 解析 要分析各物体的受力情况 关键是分析a b间 b c间是否有摩擦力 所以可用先整体后隔离的方法 首先以三物体为一整体 竖直方向上 受到的重力为3g 竖直向下 两板对它向上的摩擦力 分别为ff 水平方向上 受两夹板对它的压力fn1 fn2 根据平衡条件得 每一侧受的摩擦力大小等于1 5g 然后再用隔离法分析a b c的受力情况 先隔离a a物体受重力g 方向竖直向下 板对它的向上的摩擦力ff 大小等于1 5g a物体要平衡 就必须受到一个b对它的向下的摩擦力ffba 根据平衡条件得 大小应等于0 5g 水平方向上 a物体受板对它的压力fn2和b对它的压力fnba 再隔离c c物体的受力情况与a物体类似 竖直方向上受重力g 板对它的向上的摩擦力ff b对它的向下的摩擦力ffbc 水平方向上受板对它的压力fn1 b对它的压力fnbc 再隔离b 竖直方向上b物体受重力g 由牛顿第三定律得 b受到a对它的向上的摩擦力ffab c对它的向上的摩擦力ffcb以及水平方向上a对它的压力fnab和c对它的压力fncb 答案 见解析 典例 如图所示 轻质弹簧连接a b两物体 a放在水平地面上 b的上端通过细线挂在天花板上 已知a的重力为8n b的重力为6n 弹簧的弹力为4n 则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可能是 a 18n和10nb 4n和10nc 12n和2nd 14n和2n 思路点拨 解答本题需要把握以下两点 1 熟练应用隔离的方法进行受力分析 2 注意弹簧所处的状态 可能是压缩状态 也可能是拉伸状态 解析 选b c 此弹簧可能被拉伸 也可能被压缩 若拉伸