物理 受力分析.doc

互相作用力一、力的分类1.按性质分 重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力 （按现代物理学理论，物互作用四类：长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用；短程相互作用有强相互作用和弱相互作用。宏观物体间只存在前两种相互作用。）2.按效果分 压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力 3.按产生条件分 场力（非接触力）、接触力。4重力 （1）产生：是由于地球的吸引而使物体受到的力，不等于万有引力，是万有引力的一个分力。 （2）大小：G=mg，g是自由落体加速度。 （3）方向：是矢量，方向竖直向下，不能说垂直向下。 （4）重心：重力的作用点。重心可以不在物体上，对于均匀的规则物体，重心在其几何中心，对不规则形状的薄板状的物体，其重心位置可用悬挂法确定。质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关。5力学单位制 （1）国际单位制（SI）就是由七个基本单位和用这些基本单位导出的单位组成的单位制。 （2）国际单位制（SI）中的基本单位：长度的单位米，国际符号m、质量的单位千克，国际符号、时间的单位秒，国际符号s。电流强度的单位安培，国际符号A；物质的量的单位摩尔，国际符号mol；热力学温度的单位开尔文，国际符号K；发光强度的单位坎德拉，符号cd （3）力学中有三个基本单位：长度的单位米，国际符号m、质量的单位千克，国际符号、时间的单位秒，国际符号s。 二、弹力1.弹力的产生条件 弹力的产生条件是两个物体直接接触，并发生弹性形变。2.弹力的方向压力、支持力的方向总是垂直于接触面。F2APOF1B绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。 杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。 例1. 如图所示，光滑但质量分布不均的小球的球心在O，重心在P，静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。F1F2ABFABC例2. 如图所示，重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止，试画出杆所受的弹力。例3. 图中AC为竖直墙面，AB为均匀横梁，其重为G，处于水平位置。BC为支持横梁的轻杆，A、 B、C三处均用铰链连接。试画出横梁B端所受弹力的方向。 3.弹力的大小 对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律计算。对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。胡克定律可表示为（在弹性限度内）：F=kx，还可以表示成F=kx，即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。“硬”弹簧，是指弹簧的k值大。（同样的力F作用下形变量x小）G1x2k2G2x1x1/x2/k1FG1G2k2k1一根弹簧剪断成两根后，每根的劲度k都比原来的劲度大；两根弹簧串联后总劲度变小；两根弹簧并联后，总劲度变大。例4. 如图所示，两物体重分别为G1、G2，两弹簧劲度分别为k1、k2，弹簧两端与物体和地面相连。用竖直向上的力缓慢向上拉G2，最后平衡时拉力F=G1+2G2，求该过程系统重力势能的增量。三、摩擦力1.摩擦力产生条件 摩擦力的产生条件为：两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。这四个条件缺一不可。 两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件。（没有弹力不可能有摩擦力）2.滑动摩擦力大小 在接触力中，必须先分析弹力，再分析摩擦力。 只有滑动摩擦力才能用公式F=FN，其中的FN表示正压力，不一定等于重力G。FGGFF1F2 fFN例5. 如图所示，用跟水平方向成角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右运动，木块和天花板间的动摩擦因数为，求木块所受的摩擦力大小。 必须明确，静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律F=FN计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，既Fm=FN静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可能的取值范围是 0FfFmFAB例6. 如图所示，A、B为两个相同木块，A、B间最大静摩擦力Fm=5N，水平面光滑。拉力F至少多大，A、B才会相对滑动？（研究物理问题经常会遇到临界状态。物体处于临界状态时，可以认为同时具有两个状态下的所有性质。）4.摩擦力方向摩擦力方向和物体间相对运动（或相对运动趋势）的方向相反。摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度。通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同（作为动力），可能和物体运动方向相反（作为阻力），可能和物体速度方向垂直（作为匀速圆周运动的向心力）。在特殊情况下，可能成任意角度。av相对例7. 小车向右做初速为零的匀加速运动，物体恰好沿车后壁匀速下滑。试分析下滑过程中物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系。 由二、三、的分析可知：无明显形变的弹力和静摩擦力都是被动力。就是说：弹力、静摩擦力的大小和方向都无法由公式直接计算得出，而是由物体的受力情况和运动情况共同决定的。四、力的合成与分解1.矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则（可简化成三角形定则）F1F2FOF1F2FO 平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法。一个矢量（合矢量）的作用效果和另外几个矢量（分矢量）共同作用的效果相同，就可以用这一个矢量代替那几个矢量，也可以用那几个矢量代替这一个矢量，而不改变原来的作用效果。 由三角形定则还可以得到一个有用的推论：如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形，则这n个力的合力为零。 在分析同一个问题时，合矢量和分矢量不能同时使用。也就是说，在分析问题时，考虑了合矢量就不能再考虑分矢量；考虑了分矢量就不能再考虑合矢量。 矢量的合成分解，一定要认真作图。在用平行四边形定则时，分矢量和合矢量要画成带箭头的实线，平行四边形的另外两个边必须画成虚线。 各个矢量的大小和方向一定要画得合理。ABva 在应用正交分解时，两个分矢量和合矢量的夹角一定要分清哪个是大锐角，哪个是小锐角，不可随意画成45。（当题目规定为45时除外）2.应用举例 例8. A的质量是m，A、B始终相对静止，共同沿水平面向右运动。当a1=0时和a2=0.75g时，B对A的作用力FB各多大？ 解：一定要审清题：B对A的作用力FB是B对A的支持力和摩擦力的合力。而A所受重力G=mg和FB的合力是F=ma。GFBF 当a1=0时，G与 FB二力平衡，所以FB大小为mg，方向竖直向上。 当a2=0.75g时，用平行四边形定则作图：先画出重力（包括大小和方向），再画出A所受合力F的大小和方向，再根据平行四边形定则画出FB。由已知可得FB的大小FB=1.25mg，方向与竖直方向成37o角斜向右上方。OPmgEq例9已知质量为m、电荷为q的小球，在匀强电场中由静止释放后沿直线OP向斜下方运动（OP和竖直方向成角），那么所加匀强电场的场强E的最小值是多少？解：根据题意，释放后小球所受合力的方向必为OP方向。用三角形定则从右图中不难看出：重力矢量OG的大小方向确定后，合力F的方向确定（为OP方向），而电场力Eq的矢量起点必须在G点，终点必须在OP射线上。在图中画出一组可能的电场力，不难看出，只有当电场力方向与OP方向垂直时Eq才会最小，所以E也最小，有E = 这是一道很典型的考察力的合成的题，不少同学只死记住“垂直”，而不分析哪两个矢量垂直，经常误认为电场力和重力垂直，而得出错误答案。越是简单的题越要认真作图。 A B例10. 轻绳AB总长l，用轻滑轮悬挂重G的物体。绳能承受的最大拉力是2G，将A端固定，将B端缓慢向右移动d而使绳不断，求d的最大可能值。GF1F2N解：以与滑轮接触的那一小段绳子为研究对象，在任何一个平衡位置都在滑轮对它的压力（大小为G）和绳的拉力F1、F2共同作用下静止。而同一根绳子上的拉力大小F1、F2总是相等的，它们的合力N是压力G的平衡力，方向竖直向上。因此以F1、F2为分力做力的合成的平行四边形一定是菱形。利用菱形对角线互相垂直平分的性质，结合相似形知识可得dl =4，所以d最大为 五、物体的受力分析 1.明确研究对象 在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力。2.按顺序找力 必须是先场力（重力、电场力、磁场力），后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）。3.只画性质力，不画效果力ABC 画受力图时，只能按力的性质分类画力，不能按作用效果（拉力、压力、向心力等）画力，否则将出现重复。4.需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形（或三角形） 在解同一个问题时，分析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力，千万不可重复。例11. 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。 由本题可以知道：灵活地选取研究对象可以使问题简化；灵活选定坐标系的方向也可以使计算简化；在物体的受力图的旁边标出物体的速度、加速度的方向，有助于确定摩擦力方向，也有助于用牛顿第二定律建立方程时保证使合力方向和加速度方向相同。+FNFfFf f fmg mg mgFNFN例12. 小球质量为m，电荷为+q，以初速度v向右滑入水平绝缘杆，匀强磁场方向如图所示，球与杆间的动摩擦因数为。试描述小球在杆上的运动情况。六、共点力作用下物体的平衡1.共点力 几个力作用于物体的同一点，或它们的作用线交于同一点（该点不一定在物体上），这几个力叫共点力。2.共点力的平衡条件 在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。3.判定定理 物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡，则这三个力必为共点力。（表示这三个力的矢量首尾相接，恰能组成一个封闭三角形）4.解题途径 当物体在两个共点力作用下平衡时，这两个力一定等值反向；当物体在三个共点力作用下平衡时，往往采用平行四边形定则或三角形定则；当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时，往往采用正交分解法。F1F2G例14. 重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？ 例15. 重G的均匀绳两端悬于水平天花板上的A、B两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成角。求绳的A端所受拉力F1和绳中点C处的张力F2。 1有一个直角支架AOB，AO是水平放置，表面粗糙OB竖直向下，表面光滑OA上套有小环P，OB套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可以忽略不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较，AO杆对P的支持力FN和细绳上的拉力F的变化情况是：（ ） AFN不变，F变大 BFN不变，F变小 CFN变大，F变大 DFN变大，F变小1有三个力矢量F1、F2、F3，恰好可围成一个封闭的直角三角形，在下列四个选项表示的情形中（如下图），三个力的合力最大的是F1F2F3AF1F2F3BF1F2F3CF1F2F3D2.物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平行（如图），当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时， AA受到B的摩擦力沿斜面方向向上 BA受到B的摩擦力沿斜面方向向下。CA、B之间的摩擦力为零 DA、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质。3三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OB是水平的，A端、B端固定，若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的是 、必定是 、必定是、必定是 、可能是，也可能是OC4某人推着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为F1，对后轮的摩擦力为F2；该人骑着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为F3，对后轮的摩擦力为F4。下列说法中正确的是：A、F1与自行车前进的方向相同 B、F2与自行车前进的方向相同C、F3与自行车前进的方向相同 D、F4与自行车前进的方向相同4、下列关于作用力和反作用力的说法中，正确的是（ ）A物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力B作用力和反作用力的合力为零，即两个力的作用效果可以互相抵消C鸡蛋碰石头时，鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力大小是相等的D马能将车拉动，是因为马拉车的力大于车拉马的力5如图所示，在水平面上叠放着的两个物体A、B在水平外力F的作用下向右做匀加速运动（A、B保持相对静止）。设A与B间的动摩擦因数1，B与地面间的动摩擦因数2。则关于这两个动摩擦因数1、2的说法中可能正确的是：A、=0,=0；B、=0,0； C、0,=0； D、0,06下列关于力的说法中，正确的是A.做匀速率曲线运动的物体，受到的作用力的合力一定为零B.在粗糙平面上滑动的物体一定受到滑动摩擦力C.力是物体之间的相互作用，因此相互作用的物体之间，弹力或摩擦力总是成对出现的D.不同性质的共点力可以合成为一个力，一个力也可以分解成几个不同性质的力7质量为m的球置于倾角为的光滑斜面上，被与斜面垂直的光滑挡板挡着，如图所示。当挡板从图示位置缓缓作逆时针转动至水平位置的过程中，挡板对球的弹力N1和斜面对球的弹力N2的变化情况是 AN1增大 BN1先减小后增大 CN2增大 DN2减小BAF8如图所示，物体A放在物体B上，物体B放在光滑水平面上，已知mA=6Kg，mB=2Kg，A、B间动摩擦因数为=0.2。A物上系一细线，细线能承受的最大拉力为20N，水平向右拉细线，下述说法中正确的是：A当F12N时，A相对B滑动C当F=16N时，B受A摩擦力等于4N；D无论拉力F多大，A相对B始终静止Aa9物块A放在斜面体的斜面上，和斜面体一起向右做加速运动，如图所示。若物块与斜面体保持相对静止，物块A受到斜面对它的支持力和摩擦力的合力的方向可能是（ ）A. 向右斜上方 B. 水平向右 C. 向右斜下方 D. 上述三种方向都不可能10如图所示，质量为m的木块A放在斜面体B上，若A和B沿水平方向以相同的速度v0一起向左做匀速直线运动，则A和B之间的相互作用力大小为A、mg B、mgsin C、mgcos D、011如图所示，两个等大的水平力F分别作用在物体B、C上物体A、B、C都处于静止状态各接触面与水平地面平行物体A、C间的摩擦力大小为f1，物体B、C间的摩擦力大小为f2，物体C与地面间的摩擦力大小为f3，则A、f1=0，f2=0，f3=0 ； B、f1=0，f2=F，f3=0；C、f1= F，f2=0，f3=0 D、f1=0，f2=F，f3 = F ； 12A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m系统置于水平地面上静止不动现用F=1N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，力F作用后A、木块A所受摩擦力大小是12.5 N； B、木块A所受摩擦力大小是11.5 N；C、木块B所受摩擦力大小是9 N； D、木块B所受摩擦力大小是7 N13将某材料制成的长方体锯成A、B两块放在水平面上，A、B紧靠在一起，物体A的角度如图所示现用水平方向的力F推物体B, 使物体A、B保持原来形状整体沿力F的方向匀速运动，则A物体A在水平方向受两个力的作用，合力为零 B物体A只受一个摩擦力C物体B对A的压力小于桌面对物体A的摩擦力 D物体B在水平方向受三个力的作用14有两个共点力，F1=2N，F2=4N，它们的合力F的大小可能是（ ）A、1N B、5N C、7N D、9N 15如图所示，OA为一遵循胡克定律的弹性轻绳，其一端固定于天花板上的O点，另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块A相连。当绳处于竖直位置时，滑块A对地面有压力作用，B为紧挨绳的一光滑水平小钉，它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度。现用一水平力F作用于A，使之向右缓慢地做直线运动，则在运动过程中A、地面对A的支持力FN逐渐增大； B、地面对A的摩擦力F1保持不变C、地面对A的支持力FN逐渐减小； D、水平拉力F逐渐增大16如图所示，三段绳子悬挂一物体，开始时OA、OB绳与竖直方向夹角300，现使O点保持不动，把OB绳子的悬点移到竖直墙与O点在同一水平面的C点，在移动过程中，则关于OA、OB绳拉力的变化情况，正确的是A、OA绳上的拉力一直在增大； B、OA绳上的拉力先增大后减小C、OB绳上拉力先减小后增大，最终比开始时拉力大D、OB绳上拉力先减小后增大，最终和开始时相等17如图所示，质量分别为m1、m2的两个物质A、B用一根质量不计的细绳相连接，在恒力F的作用下，在水平面上运动（两物体与水平面之间的动摩擦因数相同），则以下对细绳中的拉力T的说法正确的是 A不管水平面是粗糙还是光滑的，T的大小都一样大B水平面粗糙时T的大小比水平面光滑时大C水平面粗糙时T的大小比水平面光滑时小DT的大小与两物体的加速度大小有关18如图所示，套在绳索上的小圆环 P 下面挂一个重为G的物体 Q 并使它们处于静止状态现释放圆环P，让其沿与水平面成 角的绳索无摩擦的下滑，在圆环 P 下滑过程中绳索处于绷紧状态（可认为是一直线），若圆环和物体下滑时不振动，则下列说法正确的是（ ） A、Q的加速度一定小于 gsin ； B、悬线所受拉力为 GsinC、悬线所受拉力为Gcos； D、悬线一定与绳索垂直19一物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑，可以证明此时斜面不受地面的摩擦力作用，若沿斜面方向用力向下推此物体，使物体加速下滑，则斜面受地面的摩擦力。A大小为零； B方向水平向右；C方向水平向左； D无法判断大小和方向。20运动员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速下滑，他所受到的摩檫力分别是f1和f2，那么Af1向下，f2向上，且f1=f2； Bf1向下，f2向上，且f1f2Cf1向上，f2向上，且f1=f2； Df1向上，f2向下，且f1= f221半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖向挡板MN，在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态，如图所示是这个装置的截面图，若用外力使MN保持竖直且缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止，在此过程中，下列说法中正确的是A.、MN对Q的弹力逐渐减小； B、地面对P的摩擦力逐渐增大C、P、Q间的弹力先减小后增大； D、Q所受的合力逐渐增大A O B22一个球形物体O静止放在光滑的水平地面上，并与竖直墙壁相接触，A、B两点是球与墙和地面的接触点，则下列说法正确的是( ) A物体受三个力，重力、地面对物体的支持力、墙壁对物体的弹力 B物体受两个力，重力、地面对物体的支持力 C物体受两个力，重力、物体对地面的压力D物体受三个力，重力、物体对地球的引力、物体对地面的压力23下列说法中正确的是（ ）A有弹力必定有摩擦力，当两物体间的弹力消失时，摩擦力仍可存在一段时间B重心是重力的作用点，它总在物体上，不可能在物体外C摩擦力的方向一定与正压力的方向垂直D自由下落的石块速度越来越大，说明它受到的重力越来越大24作用在同一点的三个力，大小分别为25N15N9N，它们的合力不可能的是（）A0NB49NC15ND1N2下列关于力的说法正确的是（ ）A力是物体对物体的作用，所以发生力的作用必须相互接触B物体受到的重力是地球施加的，物体只在重心处受到重力作用C弹力是发生形变的物体在恢复原状的过程中对与它接触的物体所发生的作用D静摩擦力是静止的物体受到的，滑动摩擦力是运动的物体受到的25用手施加水平力将物体压在竖直墙壁上，在物体始终保持静止的情况下（ ）A压力加大，物体受到的静摩擦力也加大B压力减小，物体受到的静摩擦力也减小C物体所受静摩擦力与压力大小的比值是一个定值D不论对物体的压力改变与否，它受到的静摩擦力总等于重力大小26关于作用力和反作用力的说法中正确的是（ ）A作用力和反作用力的大小相等、方向相反，作用效果可以相互抵消B作用力和反作用力的性质可以不同C人跳高时，地面作用于人的力的大小大于人作用于地面的力的大小D人站在沙坑内下陷时，人对沙的压力大小等于沙对人的支持力大小27. 跳高运动员从地面跳起, 这是由于 ( )A.运动员给地面的压力等于运动员受的重力B.地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力C.地面给运动员的支持力大于运动员受的重力D.地面给运动员的支持力等于运动员给地面的压力28皮带运输机把物体匀速由高处送往低处的过程中，物体受到的摩擦力的方向：A与物体速度同向； B与物体速度反向；C摩擦力为零； D因不知相对运动趋势，故不能判定。29一个正方形木块放在光滑的水平桌面上，下列说法正确的是： A木块受到的弹力是由于木块底部形变造成的 B木块受到的弹力是由于桌面形变造成的C木块受到的重力与木块对桌面的压力是一对平衡力D木块受到的重力与桌面受到的压力一对相互作用力30、如图所示，在一粗糙水平面上有