高中物理必修一受力分析

.物体的受力分析受力分析就是分析物体的受力，受力分析是研究力学问题的基础，是研究力学问题的关键。受力分析的依据是各种力的产生条件及方向特点一.几种常见力的产生条件及方向特点。1. 重力重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，只要物体在地球上，物体就会受到重力。重力不是地球对物体的引力。重力与万有引力的关系是高中物理的一个小难点。重力的方向：竖直向下。2. 弹力弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。判断弹力有无的方法：假设法和运动状态分析法。弹力的方向与施力物体形变的方向相反，与施力物体恢复形变的方向相同。弹力的方向的判断：面面接触垂直于面，点面接触垂直于面，点线接触垂直于线。【例 1】如图 1 1 所示，判断接触面对球有无弹力，已知球静止， 接触面光滑。 图 a 中接触面对球无弹力；图b 中斜面对小球有支持力。;.ab图 1 1图 12【例 2】如图 1 2 所示，判断接触面mo 、on 对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。水平面on对球有支持力，斜面mo 对球无弹力。【例 3】如图 1 4 所示，画出物体a 所受的弹力。a 图中物体a 静止在斜面上。b 图中杆 a 静止在光滑的半圆形的碗中。c 图中 a 球光滑， o 为圆心， o为重心。abc图 1 4【例 4】如图 1 6 所示，小车上固定着一根弯成 角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m 的球， 试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：（1）小车静止；3. 摩擦力摩擦力的产生条件为： （1）两物体相互接触，且接触面粗糙；（2）接触面间有挤压； （3）有相对运动或相对运动趋势。摩擦力的方向为与接触面相切，与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。判断摩擦力有无和方向的方法：假设法、运动状态分析法、牛顿第三定律分析法。【例 5】如图 1 8 所示，判断下列几种情况下物体a 与接触面间有、无摩擦力。图 1 8图 a 中物体 a 静止。图 b 中物体 a 沿竖直面下滑，接触面粗糙。图c 中物体 a 沿光滑斜面下滑。图d中物体 a 静止。图 a 中无摩擦力产生， 图 b 中无摩擦力产生， 图 c 中无摩擦力产生 ,图 d 中有摩擦力产生。【例 6】如图 1 9 所示为皮带传送装置，甲为主动轮，传动过程中皮带不打滑，p、q 分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是：（b）a p、q 两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反b. p 点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，q 点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同c. p 点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，q 点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反d. p、q 两点的摩擦力方向均与轮转动方向相同图 1 9【例 7】如图 110 所示， 物体 a 叠放在物体b 上， 水平地面光滑，外力f 作用于物体b 上使它们一起运动，试分析两物体受到的静摩擦力的方向。图 110【例 8】如图 1 12 所示， a 、b 两物体竖直叠放在水平面上，今用水平力f 拉物体，两物体一起匀速运动，试分析a 、b 间的摩擦力及b 与水平面间的摩擦力。图 1 12顺口溜： 分析对象先隔离，已知各力画上面。接触点、 面要找全， 推拉挤压弹力显。糙面滑动动摩擦， 欲动未动静摩现。隔离体上力画全，不多不少展笑颜。二. 受力分析的步骤：（ 1）确定所研究的物体，然后找出周围有哪些物体对它产生作用采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力，不要找该物体施于其它物体的力，譬如所研究的物体叫 a ，那么就应该找出“甲对a ”和“乙对a ”及“丙对a”的力而“a 对甲”或“ a 对乙”等的力就不是 a 所受的力也不要把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上（ 2）要养成按步骤分析的习惯a先画重力：作用点画在物体的重心 b次画已知力c. 再画接触力 (弹力和摩擦力)：绕研究对象逆时针(或顺时针 )观察一周，看对象跟其他物体有几个接触点 (面)，对每个接触点(面)若有挤压，则画出弹力，若还有相对运动或趋势，则画出摩擦力要熟记：弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直，摩擦力的方向一定沿着接触面与物体相对运动（或趋势） 方向相反。分析完一个接触点(面)后再依次分析其他的接触点( 面)d. 再画其他场力：看是否有电、磁场力作用，如有则画出场力 顺口溜：一重、二弹、三摩擦、再其它。（ 3）受力分析的注意事项：初学者对物体进行受力分析时，往往不是“少力”就是“多力”，因此在进行受力分析时应注意以下几点：(1) 只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施加的力。(2) 每分析一个力，都应找到施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在这是防止“多力”的有效措施之一。检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体，特别是检查一下分析的结果，能否使对象与题目所给的运动状态 (静止或加速 )相一致，否则，必然发生了多力或漏力现象(3) 合力和分力不能同时作为物体受到的力。(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、上升力等）。【例 9】如图 1 13 所示，竖直墙壁光滑，分析静止的木杆受哪几个力作用。三.受力分析的方法：整体法和隔离法。整体法隔离法概念选用原则注意问题将几个物体作为一个整体来分析的方法研究系统外的物体对系统整体的作用力分析整体周围其他物体 对整体的作用。 而不画整体内部物体间的相互作用。将研究对象与周围物体分隔开的方法研究系统内物体之间的相互作用力分析它受到周围其他物体对它的作用力【例 10】如图 1 14 所示，、叠放于水平地面上，加一水平力，三物体仍静止，分析、的受力情况。【总结】用隔离法分析物体受力时应将研究的物体单独拿出来，不要都画在一起，以免出现混乱。隔离法分析物体受力时要特别注意牛顿第三定律分析法的使用。给每个力起好名字。【例 11】如图 1 15 所示，物体、静止，画出、的受力图。【例 12】如图 1 16 所示，用两相同的夹板夹住三个重为g 的物体 a 、b、c，三个物体均保持静止， 请分析各个物体的受力情况.图 1 16【例 13】如图 1 18 所示，放置在水平地面上的直角劈m 上有一个质量为m 的物体，若m 在其上匀速下滑，仍保持静止，那么正确的说法是（ac）a. 对地面的压力等于（m+m ） gb. 对地面的压力大于（m+m ） gc. 地面对没有摩擦力d. 地面对有向左的摩擦力四.常见错误(1) 多画力。a.研究对象不明，错将其他物体受到的力画入。b.虚构力，将不存在的力画入。c.将合力和分力重复画入。图 1 18要防止多画力。第一，彻底隔离研究对象。第二，每画一个力要心中默念受力物体和施力物体。(2) 少画力。少画力往往是由受力分析过程混乱所致，因此：a. 要严格按顺序分析。b. 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。五.正交分析法列平衡方程将物体受到的各个力向两个相互垂直的方向上分解，然后列出两个平衡方程。六精题精练。1、如图所示，质量分别为m1、m2 的两个物体通过轻弹簧连接，在力f 的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动 （m1 在地面， m2 在空中），力 f 与水平方向成 角。则 m1 所受支持力 n和摩擦力 f 正确的是（ ac）a.n=m1g+m2g-fsin b.n=m1g+m2g-fcos c.fcosd.fsin 2、重 g=5n 的木块在水平压力 f 作用下， 静止在竖直墙面上， 则木块所受的静摩擦力f = n ；若木块与墙面间的动摩擦因数为 =0.4 ，则当压力 fn n 时木块可沿墙面匀速下滑。3、如图 (1)人和木板的质量分别为m 和 m，不计滑轮质量及滑轮与绳之间的摩擦，保持系统静止时， 求人对绳子的拉力t2=？4、如图所示，物体b 叠放在物体a 上，水平地面光滑，外力f 作用于物体a 上，便它们一起运动， 试分析两物体受到的，静摩擦力的方向。5、如图所示，将质量为m 的滑块放在倾角为 的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为 。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则 (c)（ a ）将滑块由静止释放，如果tan，滑块将下滑（ b）给滑块沿斜面向下的初速度，如果 tan，滑块将减速下滑(c)用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果 =atn，拉力大小应是2mgsin （ d）用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果=atn，拉力大小应是mgsina、b 对斜面上的滑块受力分析，受重力、支持力、摩擦力,要使物块沿斜面下滑，则mgsin mgcos ，故 tan ，故 ab错误；c、若要使物块在平行于斜面向上的拉力f 的作用下沿斜面匀速上滑，由平衡条件有：f-mgsin - mgcos =0故 f=mgsin + mgcos ，若 =tan ，则 mgsin = mgcos ，即 f=2mgsin 故 c正确； d、若要使物块在平行于斜面向下的拉力f 作用下沿斜面向下匀速滑动，由平衡条件有：f+mgsin - mgcos =0则 f= mgcos -mgsin ，由于 f 0，则有 tan 故 d 错误 故选 c6、如图，将物体q 缓慢向右移动一点，p、q 始终平衡，物体q 所受的力中，增大的是(bc)a. 绳子所给的拉力b.地面所给的支持力c.地面所给的摩擦力d.以上各力均不增大7、如图所示，物体m 与斜面体m 一起静止在水平面上。若将斜面的倾角 稍微增大一些，且物体m 仍静止在斜面上，则（ab）a. 斜面体对物体的支持力变小b. 斜面体对物体的摩擦力变大c. 水平面与斜面体间的摩擦力变大d. 水平面与斜面体间的摩擦力变小8、如图 2 所示，用细绳连接用同种材料制成的a 和 b 两个物体。它们恰能沿斜面向下作匀速运动， 且绳子刚好伸直，关于a、b 的受力情况 (c)a a 受 3 个力， b 受 4 个力b a 受 4 个力， b 受 3 个力ca、 b 均受 3 个力d a、 b 均受 4 个力9、如图，质量为m 的物体置于倾角为的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为，先用平行于斜面的推力f1 作用于物体上，能使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力f2 作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次力之比f1： f2 等于（b）a. cos + sinb. cos - sin c.1+ tan d. 1- tan 10、 建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg 的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg 的建筑材料以0.500m s2 的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g 取 lom s2) （b）a 510 nb 490 nc890 nd 910 n11、如图所示。用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，今对于球a 持续施加一个向左偏下300的恒力，并对小球b 持续施加一个向右偏上300 的同样大的恒力，最后达到平衡，则表示平衡状态的图可能是：12、如图所示，两块同样的条形磁场a、b，它们的质量均为m，将它们竖直叠放在水平桌面上，用弹簧秤通过一根细线竖直向上拉磁铁分别为：a，若弹簧秤上的读数为mg，则 b 与 a 的弹力f1 及桌面对b 的弹力 f2a.f10, f 2mgb.f1mg, f20c.f10, f 2mgd.f10, f2mg11、如图所示，绳中，绳 ob的张力将：oa、ob等长以点固定不动，在手持b 点沿圆弧向c 点运动的过程a.由大变小c. 先变小后变大b.d.由小变大先变大后变小七、强化练习题1置于水平面上的物体，在水平方向的拉力作用下向前运动当拉力增大时，物体的运动速度也随之变大，则该物体所受的滑动摩擦力将（a 增大b 不变c减小）d无法确定2粗糙的水平面上叠放着a 和 b 两个物体， a 和 b 间的接触面也是粗糙的，如果用水平力f 拉 b，而 b 仍保持静止，则此时()a b 和地面间的静摩擦力等于f， b 和 a 间的静摩擦力也等于f b b 和地面间的静摩擦力等于f， b 和 a 间的静摩擦力等于零c b 和地面间的静摩擦力等于零，b 和 a 间的静摩擦力也等于零d b 和地面间的静摩擦力等于零，b 和 a 间的静摩擦力等于f3. 重为 100n 的物体在水平面上向右运动，同时受到一个向左的5n 的水平拉力作用，若物体和水平面间的动摩擦因数为0.1，则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是()a 10n ，水平向左b. 5n，水平向右c. 15n ，水平向左d. 5n ，水平向左4. 关于产生摩擦力的条件，下列说法正确的是()a 相互压紧的粗糙物体间总有摩擦力的作用b 相对运动的物体间总有摩擦力的作用c只有相互压紧和相对运动的物体间才有摩擦力的作用d 只有相互压紧和发生相对或有相对运动趋势的不光滑的物体间才有摩擦力的作用5. 关于摩擦力的下列说法中，正确的是()a 摩擦力的方向一定与正压力方向垂直；b摩擦力的方向一定与运动方向相反c摩擦力的方向可能与接触面垂直；d. 物体受到的外力发生变化时，它受到的摩擦力也一定改变6. 关于动摩擦因数下列说法正确的是().a 任何物体间动摩擦因数都相同b物体越重时，动摩擦因数越大c动摩擦因数与物体运动状态有关，物体运动越快时动摩擦因数越大d 动摩擦因数是由制成物体的材料决定的，与物体间的压力和其运动状态无关7. 下列说法中正确的是()a 物体越重，使它滑动时它受到的摩擦力越大，所以摩擦力与物重成正比b 由公式 = f/n可知，动摩擦因数与滑动摩擦力成正比与正压力成反比c摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反；d 摩擦力总是对物体运动起阻碍作用。8. 下列关于静摩擦力的叙述中正确的是()a 静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势的方向相反b 静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同c静摩擦力的大小与接触面间的弹力成正比d运动的物体可能受静摩擦力作用9. 以下关于滑动摩擦力的说法正确的是()a 滑动摩擦力的方向总是与运动的方向相反b滑动摩擦力总是阻碍物体的运动c滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反d . 滑动摩擦力是成对产生的，两个互相接触的物体在发生相对运动时, 它们都受到滑动摩擦力的作用10. 关于弹力和摩擦力的关系，下列说法正确的是()a 两物体间若有弹力，就一定有摩擦力b两物体间若有摩擦力，就一定有弹力c弹力和摩擦力的方向必互相垂直d当两物体间的弹力消失时，摩擦力仍可存在一段时间11. 下列现象中存在静摩擦力的是()a 用手拿着瓶子，瓶子保持竖直，手与瓶子之间b 皮带运输机，当皮带上放着物体沿水平方向匀速前进时，物体与皮带间c水平地面上，受到水平推力作用的物块保持静止状态时，物块与地面间d 水平地面上，受到水平推力作用的物块做匀速直线运动时，物块与地面间.12. 关于摩擦力的正确说法是()a 滑动摩擦力的方向永远跟物体运动方向相反b 摩擦力永远是物体的阻力c静摩擦力的方向跟物体相对运动的趋势方向相反d摩擦力永远不能成为物体运动的动力13. 如图所示 ,重力g=20n的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为 10n 的，方向向右的水平力f的作用，则物体所受摩擦力大小和方向是()a 2n，水平向左b 2n，水平向右c10n ，水平向左d 12n ，水平向右14. 如图所示，木块质量为m，跟水平桌面的动摩擦因数为，受水平向右的力f作用做匀速运动，从木块右端到桌子边缘开始，到木块下落时为止，在此过程中，木块一直保持匀速运动状态，下列说法正确的是()a 推力 f因木块悬空部分越来越大而变小b 推力 f在木块下落前变为原来的1/2c推力大小始终是mgd因接触面变小，动摩擦因数会变大15. 水平地面上的物体在水平方向受到一个拉力f和地面对它的摩擦力f的作用。在物体处于静止状态的条件下，下面说法中正确的是：()a 当f增大时， f也随之增大b 当 f增大时， f保持不变cf与f是一对作用力与反作用力d f与f合力为零16. 如图所示， c是水平地面， ab 是两长方形的物块，a在上， f是作用在物块b上沿水平方向的力，物块a和b以相同的速度匀速运动。由此可知，a、 b间摩擦力 f1和b、 c间摩擦力 f2的值为： ()a . f1=0b . f1 fc. f2 fd f1， f217. 木块 a、b 分别重 50 n 和 60 n ，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=1 n 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 nb. 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 nd. 木块 b 所受摩擦力大小是7 n18. 如图所示，质量为m的木箱在与水平面成的推力 f作用下 , 在水平地面上滑行， 已知木箱与地面间的动摩擦因数为，那物体受到的滑动摩擦力大小为()a mgb (mg+f sin)c fcosd (mg+f cos)19. 如图所示，质量为m的物体置于水平地面上，受到一个与水平面方向成角的拉力f作用，恰好做匀速直线运动，则物体与水平面间的动摩擦因数为()a fcos/（mg fsin） b fsin/（mgf sin） c（ mg fsin） / fcosd fcos/mg20. 如图所示 ,物体 a、b、c 叠放在水平面上,水平力 f 作用于 c 使 a、b、c 以共同速度向右作匀速直线运动(a、b、c 三者相对静止 )那么关于摩擦力的说法正确的是()a c 受摩擦力为零bb 受摩擦力为零ca 受摩擦力的矢量和为零d a、b、c 作为整体所受摩擦力为零21. 如图所示，物体、 的质量均为 ， a、b 之间以及 与水平地面之间的动摩擦系数均为水平拉力 f 拉着 b 物体水平向左匀速运动（a 未脱离物体 的上表面） f 的大小应为 ()a 2 mgb 3 mgc 4 mgd 5 mg22. 如图所示物体在水平力f作用下静止在斜面上，若稍许增大水平力f,而物体仍能保持静止时()a. . 斜面对物体的静摩擦力及支持力一定增大b .斜面对物体的静摩擦力及支持力都不一定增大c. 斜面对物体的静摩擦力一定增大，支持力不一定增大d . 斜面对物体的静摩擦力不一定增大，支持力一定增大23. 把一个物体放在传送带上，当传送带匀速向上运动时（物体与传送带之间无相对运动）如图则物体受到的力有 ()a . 重力，传送带的支持力，静摩擦力（沿传送带向上）b . 重力，传送带的支持力，静摩擦力（沿传送带向下）c. 重力，传送带的支持力，静摩擦力（沿传送带向上），下滑力d . 重力，传送带的支持力，静摩擦力（沿传送带向下），下滑力24. 如图所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，两物块p、q 用轻绳连接并跨过滑轮 （不计滑轮的质量和摩擦），p 悬于空中， q 放在斜面上， 均处于静止状态。q当用水平向左的恒力推q 时， p、q 仍静止不动，则()pa q 受到的摩擦力一定变小b q 受到的摩擦力一定变大c轻绳上拉力一定变小d轻绳上拉力一定不变25. 如图所示， 重为 10n 的木块放在倾角为=300 的斜面上受到一个f=2 n 的水平恒力的作用做匀速直线运动，（f 的方向与斜面平行）则木块与斜面的滑动摩擦系数为（）a 2 /10b 0.6c3 /3d 无 法 确 定 26如图所示，用水平力f 把重为 g 的木块压紧在竖直墙上静止不动，不计手指与木块间的摩擦力，当把水平力增加到2f 时，木块所受的摩擦力()a 是原来的2 倍b是原来的4 倍c和原来的相等d是原来的1/2 倍;.27用大小相等、方向相反，并在同一水平面上的力f挤压相同的木板，木板中间夹着两块相同的砖， 砖和木板均保持静止，则()a 两砖间摩擦力为零b f越大，板与砖之间的摩擦力就越大c板砖之间的摩擦力大于砖的重力d两砖之间没有相互挤压的力28如图所示，以水平力f 压物体a，这时 a 沿竖直墙壁匀速下滑，若物体 a 与墙面间的动摩擦因素为，a 物体的质量为m，那么 a 物体与墙面间的滑动摩擦力大小等于（）a mgb mgcfd f 29运动员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速下滑，他们所受的摩擦力分别为f上和f下，则 ()a f上向上， f下向下， f上=f下b f上向下， f下向上， f上f下cf上向上， f下向上， f上=f下d f上向上， f下向下， f上f下30. 用水平力 f把一铁块紧压在竖直墙壁上静止不动，当f增大时 () a 墙对铁块的支持力增大b墙对铁块的摩擦力增大c墙对铁块的摩擦力不变d墙与铁块间的摩擦力减小 31如图所示，半径为r，质量为 m的小球用轻绳系住后贴紧竖直墙壁而处于静止状态，则球受到墙壁的摩擦力大小为()amg /cosb mg coscmg / (1+cos)d mg (1+cos) 32在一倾角为 的粗糙斜面上，有一个被水平方向的绳子拉住的静止的小球，如图所示，若小球质量为 m，则绳子的拉力为()a mg sin b mg tan cmg sin（/1+cos ）d mg/cos 33. 用弹簧秤沿水平方向拉一重为4n 木块在水平桌面上匀速运动时，弹簧秤读数为1.0n，则木块与桌面间的动摩擦因数为 。当弹簧秤读数增至1.6n时，木块受到的摩擦力为 n 。34. 木块与水平面间的滑动摩擦力的大小为重力的0.1倍，木块的质量为2kg 。在木块向左运动的过程中，还受到一个水平向左的大小为10n的拉力作用， 则木块所受的滑动摩擦力大小为,方向，地面所受摩擦力的方向(g 取10n/kg) 。35. 如图所示，一质量为2kg的物体夹在两木板之间，物体左右两侧面与两块木板间的动摩擦因数相同。若把该物从上面匀速抽出，需50n 的力。若把它从下面匀速抽出，则需要的力为。(设两木板对物体的压力不变)36. 如下图是一主动轮a通过皮带带动从动轮b的示意图，主动轮的转动方向如图所示，试分析a轮上 m点和 b轮上 n点受到的摩擦力的方向：fm ， fn 37. 如图所示，物体a 重 40n ，物体 b 重 20n ， a 与 b、b 与地面间的动摩擦因数均为0.4当用水平力向右拉动物体a 时，试求：（ 1）b 物体所受的滑动摩擦力的大小和方向；（ 2）a 物体所受的地面滑动摩擦力的大小和方向;.38. 水平地面上放一个重为200n 的铁块，铁块与地面间的最大静摩擦力大小为85n ，铁块与地面间的动摩擦因素为0.4，一个人用沿着水平方向的力推原静止的铁块，试求下列各种情况下铁块所受的摩擦力大小：（ 1）推力为50n 时；（ 2）推力为83n 时；（ 3）推力为 100n 时39. 如图所示，甲、乙两个物体叠放在水平地面上,现给下面的乙物体施加一水平向右的拉力f，使它们一起向右做匀速运动试