高中物理必修一受力分析总结

物体受力分析 一 受力分析的重要性 正确的对物体进行受力分析 是解决力学问题的前提和关键之一 因此对物体进行受力 分析时 一定要注意 准确 要做到这一点就要对受力分析的有关知识 力的判据 受力 分析步骤以及受力分析时的注意事项有一定的理解 二 受力分析的基本知识和方法 1 力的图示是用一根带箭头的线段直观地表示一个力 线段的长度表示力的大小 箭头的 指向表示力的方向 箭头或箭尾通常用来表示力的作用点 一般将物体所受各力都看作是 作用在物体上的共点力 2 在画图分析物体受力情况时 有时并不需要精确画出力的大小 只要把力的方向画正确 并大概画出力的大小即可 这样的力图称为力的示意图 例题例题 1 用一轻绳将小球用一轻绳将小球 P P 系于光滑墙壁上的系于光滑墙壁上的 O O 点点 在墙壁和球在墙壁和球 P P 之间夹有一矩形物块之间夹有一矩形物块 Q Q 如图所示如图所示 在在 P P Q Q 均处于静止状态的情况下均处于静止状态的情况下 下列相关说法正确的是下列相关说法正确的是 物块物块 Q Q 受受 3 3 个力个力 小球小球 P P 受受 4 4 个力个力 若若 O O 点下移点下移 Q Q 受到的静摩擦力将增大受到的静摩擦力将增大 若若 O O 点上移点上移 绳子的拉力将变小绳子的拉力将变小 答案BD 解析本题考查受力分析知识本题考查受力分析知识 意在考查学生对平衡状态下的物体进行受力分析的能力 对意在考查学生对平衡状态下的物体进行受力分析的能力 对 P P 和和 Q Q 受力分析可知受力分析可知 P P 受重力 绳子拉力 受重力 绳子拉力 Q Q 对对 P P 的弹力 的弹力 Q Q 对对 P P 的摩擦力的摩擦力 Q Q 受重力 墙受重力 墙 壁的弹力 壁的弹力 P P 对对 Q Q 的弹力 的弹力 P P 对对 Q Q 的摩擦力的摩擦力 因此选项因此选项 A A 错误错误 B B 正确正确 分析分析 Q Q 的受力可知的受力可知 若若 O O 点下移点下移 Q Q 处于静止状态处于静止状态 受到的静摩擦力等于重力不变受到的静摩擦力等于重力不变 选项选项 C C 错误错误 对对 P P 受力分析可知若受力分析可知若 O O 点上移点上移 绳子的拉力将变小绳子的拉力将变小 选项选项 D D 正确正确 所以答案选所以答案选 BDBD 分析 1 确定研究对象 即据题意弄清我们需要对哪个物体进行受力分析 2 采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力 3 按照先重力 然后环绕物体一周找出跟研究对象接触的物体 并逐个分析这些物体对研 究对象的弹力和摩擦力 最后分析其他场力 如电场力 磁场力等 4 画物体受力图 没有特殊要求 则画示意图即可 总结注意 受力分析的方法 1 研究表明物体 对象 会受到力的作用 通常同时会受到多个力的作用 2 受力分析就是要我们准确地分析出物体 对象 所受的力 并且能用力的示意图 受力图 表示出来 3 隔离法 在分析被研究对象的受力情况时 要把它从周围物体中隔离出来 分析周 围有哪些物体对它施加力的作用 各力什么性质的力 力的大小 方向怎样 并将它们一 一画在受力图上 这种分析的方法叫隔离法 4 内力与外力 内力是指对象内部物体间的相互作用力 外力是指对象以外的物体给 所研究对象施加的力 5 整体法 取多个物体作为对象 分析此对象所受到的力 注 在整体法中只分析 外力不要分析内力 二 整体法的受力分析二 整体法的受力分析 例题例题 2 2 如图如图 1 1 示 质量分别为示 质量分别为m m1 1 m m2 2的两个物体通过轻弹簧连接 在力的两个物体通过轻弹簧连接 在力F F作用下一起沿水平作用下一起沿水平 方向做匀速直线运动方向做匀速直线运动 m m1 1在地面 在地面 m m2 2在空中在空中 力 力F F与水平方向成与水平方向成 角 则角 则m m1 1所受支持力所受支持力 N N和摩擦力和摩擦力f f正确的是正确的是 A A N N m m1 1g g m m2 2g g F Fsinsin B B N N m m1 1g g m m2 2g g F Fcoscos C C f f F Fcoscos D D f f F Fsinsin ACAC 易错项易错项 B B 解析解析 图图 1 问题求解 题设已知两物体作匀速直线运动 物体处于平衡状态 应用整体法分析 对两问题求解 题设已知两物体作匀速直线运动 物体处于平衡状态 应用整体法分析 对两 物体和弹簧组成的系统 竖直方向 物体和弹簧组成的系统 竖直方向 水平方向 水平方向 解得 解得 故 故 A A C C 项正确 项正确 综上所述 本题正确选项为综上所述 本题正确选项为 ACAC 易错项辨析 易错项辨析 本题易错项为本题易错项为 B B 考生可能对于物体的受力分析有误 本题采用整体法分析比较简单 考生可能对于物体的受力分析有误 本题采用整体法分析比较简单 三 整体法与隔离体法的综合分析三 整体法与隔离体法的综合分析 例题例题 3 3 如图所示 倾角为如图所示 倾角为 的斜面体的斜面体 C C 置于水平地面上 小物体置于水平地面上 小物体 B B 置于斜面上 通过细绳跨置于斜面上 通过细绳跨 过光滑的定滑轮与物体过光滑的定滑轮与物体 A A 相连接 连接相连接 连接 B B 的一段细绳与斜面平行 已知的一段细绳与斜面平行 已知 A A B B C C 都处于静都处于静 止状态 则 止状态 则 A BA B 受受 C C 的摩擦力一定不为零的摩擦力一定不为零 B CB C 受地面的摩擦力一定为零受地面的摩擦力一定为零 C CC C 有沿地面向右滑的趋势 一定受到地面向左的摩擦力有沿地面向右滑的趋势 一定受到地面向左的摩擦力 D D 将细绳剪断而将细绳剪断而 B B 依然静止在斜面上 此时地面对依然静止在斜面上 此时地面对 C C 的摩擦力水平向左的摩擦力水平向左 答案详解 此题答案为 此题答案为 C C 解 设解 设 A A B B C C 的重力分别为的重力分别为 GAGA GBGB GCGC A A 若 若 GA GBsinGA GBsin B B 相对于相对于 C C 没有运动趋势 不受到没有运动趋势 不受到 C C 的摩擦力 故的摩擦力 故 A A 错误 错误 BCBC 以 以 B B C C 整体为研究对象 分析受力如图 整体为研究对象 分析受力如图 根据平衡条件得 地面对根据平衡条件得 地面对 C C 的摩擦力的摩擦力 f Fcosf Fcos GAcos GAcos 方向水平向左 说明 方向水平向左 说明 C C 有沿地面向有沿地面向 右滑动的趋势 则受到向左的摩擦力 故右滑动的趋势 则受到向左的摩擦力 故 B B 错误 错误 C C 正确 正确 D D 将细绳剪断 若 将细绳剪断 若 B B 依然静止在斜面上 则以依然静止在斜面上 则以 B B C C 整体为研究对象得到 整体为研究对象得到 f 0f 0 即水平面 即水平面 对对 C C 的摩擦力为零 故的摩擦力为零 故 D D 错误 错误 故选故选 C C 解题的关键是灵活运用整体和隔离法 解题方法提示 先对 B 进行受力分析 判断 B 与 C 之间的摩擦力的情况 再根据整体法 对 BC 整体进行受力分析 可得斜面体与地面之间的摩擦力 的情况 四 变力受力分析四 变力受力分析 例题例题 4 4 如图所示 轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆如图所示 轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆 上的上的 两点 悬挂衣服两点 悬挂衣服 的衣架挂钩是光滑的 挂于绳上处于静止状态 如果只人为改变一个条件 当衣架静止时的衣架挂钩是光滑的 挂于绳上处于静止状态 如果只人为改变一个条件 当衣架静止时 下列说法正确的是 下列说法正确的是 A A 绳的右端上移到绳的右端上移到 绳子拉力不变 绳子拉力不变 B B 将杆将杆向右移一些 绳子拉力变大向右移一些 绳子拉力变大 C C 绳的两端高度差越小 绳子拉力越小绳的两端高度差越小 绳子拉力越小 D D 若换挂质量更大的衣服 则衣架悬挂点右移若换挂质量更大的衣服 则衣架悬挂点右移 答案详解答案详解 ABAB 解析解析 受力分析如下图所示 受力分析如下图所示 A A 项 绳的右端上移到项 绳的右端上移到 左端绳子与竖直方向夹角 左端绳子与竖直方向夹角 不变 由于衣服及挂钩的重力不变 由于衣服及挂钩的重力不变不变 又 又 则 则 所以绳子拉力不变 故 所以绳子拉力不变 故 A A 项正确 项正确 B B 项 将杆向右移一些 则绳子与竖直方向夹角项 将杆向右移一些 则绳子与竖直方向夹角 增大 由增大 由 A A 项知项知 所以绳子 所以绳子 拉力增大 故拉力增大 故 B B 项正确 项正确 C C 项 绳的两端高度差无论如何变化 绳子与竖直方向的夹角项 绳的两端高度差无论如何变化 绳子与竖直方向的夹角 都不变 由都不变 由知知 绳子拉力始终不变 故 绳子拉力始终不变 故 C C 项错误 项错误 D D 项 若换挂质量更大的衣服 只是衣服的重力增大 绳子与竖直方向的夹角项 若换挂质量更大的衣服 只是衣服的重力增大 绳子与竖直方向的夹角 不变 则衣不变 则衣 架悬挂点不变 故架悬挂点不变 故 D D 项错误 项错误 综上所述 本题正确答案为综上所述 本题正确答案为 ABAB 四 判断受力与否的三个常用判据 1 条件判据 不同性质的力的产生条件是不同的 在判断物体是否受到某种性质的力时 最基本的判断是依据这种力的产生进行的 也就是说 这种力的产生条件如得到满足 则 物体必受这种力的作用 否则 物体就不会受这种力的作用 同学们要熟悉重力 弹力 摩擦力 后还要掌握电场力 洛仑兹力 安培力的条件及大小 方向的确定 2 效果判据 有时候有的力的产生条件是否被满足是很难判断的 比如 静摩擦力产生条 件中的所谓 相对运动趋势 就很微妙 在具体的问题中有时就很难说清物体间到底有没有 相对运动趋势 到底有什么样的相对运动趋势 这种情况下往往需要根据力的作用效果 力能使受力物体形状发生变化 力能使受力物体的运动状态发生变化 来判断物体是否 受到某个力的作用 3 特征判据 在有些受力情况较为复杂的情况下 如根据力的产生条件和力的作用效果都 很难判断物体的受力情况时 我们还可以根据力的基本特征 力的作用总是相互的 从 研究对象是否施出某种力来间接地判断物体是否受到某种力的作用 例题例题 5 5 2727 如图所示 轻绳一端系在质量为 如图所示 轻绳一端系在质量为 m m 的物体的物体 A A 上 另一端系在一个套在粗糙竖直杆上 另一端系在一个套在粗糙竖直杆 MNMN 的的 圆环上 现用水平力圆环上 现用水平力 F F 拉住绳子上一点拉住绳子上一点 O O 使物体 使物体 A A 从图中实线位置缓慢下降到虚线位置 从图中实线位置缓慢下降到虚线位置 但圆环仍保持在原来的位置不动 则在这一过程中 环对杆的摩擦力但圆环仍保持在原来的位置不动 则在这一过程中 环对杆的摩擦力 F1F1 和环对杆的压力和环对杆的压力 F2F2 的变化情况是的变化情况是 A A F1F1 保持不变 保持不变 F2F2 逐渐增大逐渐增大 B B F1F1 逐渐增大 逐渐增大 F2F2 保持不变保持不变 C C F1F1 逐渐减小 逐渐减小 F2F2 保持不变保持不变 D D F1F1 保持不变 保持不变 F2F2 逐渐减小逐渐减小 解析 问题求解 设圆环问题求解 设圆环 B B 的质量为的质量为 以整体为研究对象 分析受力 如图 以整体为研究对象 分析受力 如图 1 1 根据平衡条件 根据平衡条件 得得 所以杆对圆环的摩擦力 所以杆对圆环的摩擦力大小保持不变 由牛顿第三定律分析大小保持不变 由牛顿第三定律分析 圆环对杆摩擦力圆环对杆摩擦力也保持不变 再以结点为研究对象 分析受力 如图也保持不变 再以结点为研究对象 分析受力 如图 2 2 根据平衡条件 根据平衡条件 得到 得到 当 当 O O 点由虚线位置缓慢地移到实线所示的位置时 点由虚线位置缓慢地移到实线所示的位置时 减小 则减小 则 减小 而减小 而 则 则减小 故减小 故 B B 项正确 项正确 综上所述 本题正确答案为综上所述 本题正确答案为 B B 六 受力分析时应注意以下几点 1 每分析出一个力 应找出该力的的施力物体和该力对物体产生的效果 否则 该力的存 在就值得考虑 2 只分析研究对象所受的力 不分析研究对象给其他物体的反作用力 即要明确任务 3 不要把物体的受力分析和力的合成与分解相混淆 合力 是物体实际所受各力的 等效 力 分力 是从一个力的作用效果 等效 出来 合力 分力 都不是物体受到的真实力 因此在分析受力时 不要画出 合力 分力 的图示 即要保持其原滋原味 4 只分析根据力的性质命名的力 如重力 弹力 摩擦力 不分析根据效果命名的力 如下滑力等 5 物体受力情况与运动情况必须相符 所以分析完物体受力时 可以通过分析受力情况与 运动情况是否相符 来粗略地判断此分析是否正确 6 为使问题简化 常要忽略某些次要的力 如物体运动速度不大时的空气阻力及水的阻力 轻杆 轻绳 轻滑轮等轻质物体的重力可以不考虑等等 7 当解决问题先后要对几个物体进行受力析时 通常会先分析受力个数较少的物体的受力 8 要灵活运用整体法和隔离法 9 在高中阶段物体受到的多个力的作用点可以平移到同一点上 一般为重心处 例题例题 6 6 变力问题受力分析变力问题受力分析 24 24 有一个直角支架有一个直角支架AOBAOB AOAO水平放置 表面粗糙 水平放置 表面粗糙 OBOB竖直向下 表面光滑 竖直向下 表面光滑 AOAO上套有小上套有小 环环P P OBOB上套有小环上套有小环Q Q 两环质量均为 两环质量均为m m 两环间由一根质量 两环间由一根质量 可忽略 不可伸展的细绳相连 并在某一位置平衡 如图可忽略 不可伸展的细绳相连 并在某一位置平衡 如图 6 6 所示 现将所示 现将P P环向左移一小段距离 两环再次达到平衡 那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 么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较 AOAO杆与杆与P P环环 的支持力的支持力F FN N和细绳上的拉力和细绳上的拉力F F的变化情况是的变化情况是 A A F FN N不变 不变 F F变大变大 B B F FN N不变 不变 F F变小变小 C C F FN N变大 变大 F F变大变大 D D F FN N变大 变大 F