物体受力分析.doc

物体受力分析 K币(0)个发表日期：2005年1月20日 【编辑录入：wzhqa】 研究力学问题经常要分析物体的受力情况，能否正确地对物体进行受力分析对于解决力学问题非常重要。怎样来分析物体的受力情况呢？一、首先要对力的概念、力的特性有正确的认识：1、要正确认识常见三种力的产生条件：重力由于地球的吸引而使物体受到的力弹力相互接触的物体之间由于发生形变而产生的力摩擦力相互接触的物体之间接触面粗糙且存在弹力，物体之间有相对运动趋势（静摩擦力）或发生相对运动（滑动摩擦力）。2、正确理解力和物体运动的关系：力是使物体运动状态发生变化的原因，而不是物体产生运动的原因；运动是物体的一种属性，不是由于力的作用而产生的。运动状态的变化是指速度的大小变化或方向发生变化。二、分析方法与步骤：1、首先要确定研究的对象：选取研究对象的原则是要使对问题的分析简便。研究对象可以是单个物体，也可以是由几个物体组成的系统。2、将研究的对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用，各是什么性质的力，力的大小和方向各是怎样的。每分析一个力都要想一想施力物体是谁，避免分析出某些不存在的力。3、分析力的顺序一般习惯为：重力、已知力（题中已给出的力；或已知研究对象对周围物体有力的作用，那么其反作用就是已知力）、弹力、摩擦力。4、分析某种性质的力是否存在，可从某种性质力的产生条件去考虑；也可以从物体的运动状态去分析，即假设此力存在，物体所受合力与其对应的运动状态是否符合题中物体所处状态。5、画出研究对象的受力示意图。说明：（1）关于不遗漏所受的力可以这样考虑：地球上的物体都要受到重力的作用，从而检查是否漏了重力。是否受到弹力，要结合产生弹力的条件来看：相互接触的物体，如果发生形变，就会在物体的接触点或接触面上产生弹力；有时也要结合物体的运动状态考虑，比如放在墙角的足球是否受到了墙对球的弹力呢？由于球处于静止状态，在竖直方向上受到重力和水平地面的支持力，二力平衡，如果足球在水平方向上受到墙的弹力作用，势必使球运动起来，就不符合静止状态的条件了，故墙没有给球施加弹力的作用。是否受到摩擦力，首先要看研究对象与周围几个物体接触，它和几个物体接触，就表明最多可能受几个摩擦力；相对静止的物体受到的摩擦力方向如何，还要看物体的运动状态；同时必须要结合产生摩擦力的条件来考虑：物体受到的摩擦力是在不光滑的接触面上，出现相对运动或有相对运动的趋势，且物体在接触面间有相互挤压的作用时才存在。最后再看看是否还有其它作用力，如电磁力等等。（2）不多添力。防止多添重力，不要把重力的分力和重力重复计算。用了重力的分力就不能再用重力本身，反之亦然。防止多添弹力，不直接接触的物体之间不存在弹力，如图1，分析地面受到的压力时，不能认为A对地面有压力，A对地面的压力已经包括在B对地面的压力之中了。只接触无形变的物体没有弹力，其原因已在前面表述了，以后需要具体情况具体分析。如图2容器直径为L，球体半径为r，已知L=4r，则两球正好放入而无挤压，所以虽有接触但无弹力。 （3）正确确定所受力的作用方向。重力的方向总是竖直向下的：弹力的方向总是跟形变的方向相反，一般在拉伸形变或压缩形变时弹力与接触面垂直。摩擦力的方向最容易搞错，它与相对运动方向或相对运动趋势的方向相反，有时还可由力的平衡关系来确定摩擦力的方向。（4）忽略某些次要因素。物体在光滑表面上运动时，可以略去滑动摩擦力；物体横截面积较小，运动速度不大时，可以不考虑空气阻力。三、例题分析：1、几种最基本的物体受力情况（1）图中物体A均处于静止状态。（G重力，N弹力，f摩擦力） 分析：物体A静止，相对桌面无运动趋势，故受重力、支持力两个力 分析：受到四个力。物体A与墙之间有相互挤压，受水平向右的弹力，弹力与外力F平衡；物体相对墙有向下的运动趋势所以受竖直向上的静摩擦为f与重力平衡。 分析：物体受重力，一方面有压紧斜面的效果，所以物体一定受弹力作用，方向垂直斜面向上；另一方面有使物体沿斜面下滑的效果，即物体有沿斜面向下的运动趋势，所以物体一定受静摩擦力的作用，方向沿斜面向上。（2）物体A均处于运动状态： 分析：A受到竖直向下的重力G和带对A竖直向上的弹力N。A与带之间无摩擦力，因为A与带速度相同，无相对运动趋势。或假设有静摩擦力，那么A所受合力不为零，运动速度将发生变化，与已知条件相矛盾，故假设不成立。 分析：铅球已离开手，只受重力，无向前冲的力。分析力时一定要注意施力物是谁，属于哪种性质的力。 分析：因为斜面不光滑，物体在相对斜面滑动时受到与相对运动方向相反的滑动摩擦力f的作用，以及重力G，斜面的支持力N。分析摩擦力时一定要注意力与物体相对运动方向相反。2、物体之间有接触不一定存在弹力。 分析：可假设斜面对球有弹力存在，那么球所受几个力的合力将不为零，球的运动状态将发生变化，与球已知状态矛盾，故假设不成立。也可以从另一角度分析，即球处于静止状态，故所受合力为零。把斜面撤掉，若斜面与球之间有弹力，则球所受合力将不为零，运动状态将发生变化；如果球不动，则说明弹力不存在。3、先分析受力少的物体，局部与整体分析相结合。（1）A、B两物体置于水平桌面上，处于静止状态。画出A、B受力示意图。 分析：与周围物体接触少的物体一般受力个数少，应先选择A隔离进行受力分析。其情况与前面1（1）中a图情况一样。再分析B：重力Gb；已知B对A的支持力Na，那么A对B的反作用力Na也为已知力；然后再分析桌面对B仅有竖直向上的弹力Nb。（2）A、B两物体在水平外力F作用下紧靠墙处于静止状态。画A、B受力示意图。分析：A物体受力个数少，先进行受力分析，其情况与前面1（1）b情况相同。再分析B物体：重力Gb；Na和fa的反作用力作用在B上，即Na和fa；最后分析墙对B的作用力Nb方向水平相右的弹力。是否存在静摩擦力呢？可根据假设法分析。若没有静摩擦力，则B所受合力不所受合力不为零，B物体运动状态将发生变化，与已知状态矛盾，故假设错，墙对B有竖直向上的静摩擦力。也可以以AB整体为研究对象，受力情况与1（1）中b的情况相同，确认fb是存在的。4、加强对“力是物体运动状态发生变化的原因”的理解，利用“力”与“物体运动状态变化”的关系来分析力。（1）水平向右的外力F作用在B物体上，A、B两物体置于水平面上，处于静止状态。画A、B受力示意图。 分析：有些同学在分析A、B之间是否有摩擦力时，想从相对运动趋势去分析，遇到困难。如果从力与物体运动状态变化的关系去分析，就变得很好解决。即A于静止状态，其所受合外力为零，重力Ga与B对A的弹力Na均在竖直方向。假若A受到B的静摩擦力，则其合外力不为零，不会保持静止状态，与已知条件相矛盾。在分析地对B是否存在静摩擦力时，可以采用整体分析法。（2）如图所示，人站在匀速转动的滚梯上一起向上运动。画出人的受力示意图。 分析：人受竖直向下的重力G、竖直向上的弹力N。有些同学认为人还受到滚梯对人的摩擦力，这是错误的。如果人还受到水平方向的静摩擦力，那么人所受合力将不为零，人将做变速运动，这与已知条件相矛盾。5、利用力的合成与分解，确立某一方向上“力”与“物体运动状态变化”之间的关系。（1）如图所示，物体A放在水平地面上，在两个水平力F1和F2的作用下保持静止。已知F1=10N，F2=2N，则下列选项正确的是：A、若去掉F1，物体A向左运动；若去掉F2，物体A向右运动。B、若去掉F1，物体A仍保持静止，且所受的摩擦力f=2N，方向水平向右。C、若去掉F2，物体A仍保持静止，且所受的摩擦力f=10N，方向水平向左。D、由于不知道物体与地面之间的最大静摩擦力，所以去掉F1或F2之后，物体A是静止还是运动无法确定。 分析：对物体A进行受力分析。A受重力G，水平外力F1、F2，地对A竖直向上的弹力N。由于F1=10N，F2=2N，合力为F12=8N，方向水平向右。而物体处于静止状态，水平合外力应为零，说明地对A存在水平向左的静摩擦力f=8N。同时也说明A与地面之间的最大静摩擦力f0大于8N。若去掉F1，水平方向在外力F2=2N的作用下，因F2小于f0，则物体A仍处于静止状态，静摩擦力f与F2平衡，f=2N，方向水平向右。若去掉F2，水平方向在外力F1=10N作用下，F1可能大于最大静摩擦力f0，物体A所受合力不为零，运动状态发生变化，由静止开始向右运动；F1也可能小于最大静摩擦力f0，物体A仍处于静止状态，此时地对A的静摩擦力f与F1平衡，f=10N，方向水平向左。由以上分析可知，B选项是正确的。（2）如图所示，物体A在平行于斜面方向向上的外力F作用下静止在斜面上，斜面倾角为。画出A物体受力示意图。分析：A受竖直向下的重力G、平行