高中物理受力分析

1、专题分析：受力分析专题分析：受力分析 学习力的关键：学习力的关键： 学习力学问题的关键是能正确地对物体进行学习力学问题的关键是能正确地对物体进行 受力分析。因此学习力时必须掌握各种力的受力分析。因此学习力时必须掌握各种力的 各种力的产生条件、方向判断、大小计算及各种力的产生条件、方向判断、大小计算及 作用点的确定。作用点的确定。 有质量的两有质量的两 个物体之间个物体之间 2 21 r mm GF 沿两物体中沿两物体中 心连线向里心连线向里 物体在地球物体在地球 表面及附近表面及附近 总是竖直向下总是竖直向下 跟水平面垂直跟水平面垂直 mgG 重力是万有引力的一个分力 物体在赤道时 Rmmg

2、R Mm G 2 1 2 物体在两极时 2 2 mg R Mm G 如果不考虑地球自转，物体 在地球表面及其附近时，可 认为万有引力等于重力。 星球的解体问题星球的解体问题 种类种类产生条件产生条件方向方向大小大小特点特点 1. 1. 两个物体两个物体 直接接触，直接接触， 2.2.发生弹性形发生弹性形 变。变。 2.2.轻绳：沿绳且轻绳：沿绳且 离开受力物体离开受力物体 1.1.弹簧的弹簧的 弹力弹力F=F=kxkx 2.2.牛顿定牛顿定 律或平衡律或平衡 条件计算条件计算 3.3.轻杆：杆对物体轻杆：杆对物体 的弹力不一定沿杆的弹力不一定沿杆 的方向的方向 1.1.接触面：垂直于接触面：垂

3、直于 接触面，跟形变方接触面，跟形变方 向相反向相反 1.1.接触接触 面粗糙面粗糙 2.2.相互相互 接触接触 3.3.发生发生 弹性形弹性形 变变 有有相相 对对运运 动趋动趋 势势 有有相相 对对运运 动动 1.1.与与 弹力弹力 方向方向 垂直垂直 2.2.与与 接触接触 面相面相 切切 与相对与相对 运动方运动方 向相反向相反 与相对与相对 运动趋运动趋 势方向势方向 相反相反 Nf 两个有关两个有关 两个无关两个无关 牛顿定律牛顿定律 或平衡条或平衡条 件计算件计算 0ffm 判断静摩擦力的方法：判断静摩擦力的方法： 1、假设法：假设接触面光滑看物体的运动的趋势、假设法：假设接触面

4、光滑看物体的运动的趋势 判定。判定。 2、平衡法：根据物体的受力情况判断。、平衡法：根据物体的受力情况判断。 A F F=mgsin?时时f=0 Fmgsin?时时f向上向上 Fmgsin?时时f向下向下 A F f A f A F f 3、运动状态法：根据物体的运动状态判定。、运动状态法：根据物体的运动状态判定。 A B F B A a 分析弹力是否存在的方法：分析弹力是否存在的方法： A B ? AB ? 不光滑时，不光滑时，A、B间存在摩擦间存在摩擦 力光滑时力光滑时fmmgsin?无弹力，无弹力， fmmgsin? ，时有弹力。，时有弹力。 光滑时杆中无弹力光滑时杆中无弹力 不光滑时若

5、不光滑时若 A A B B时杆时杆 中有弹力，中有弹力， 若若 A A B B时杆中有弹力时杆中有弹力 种种 类类 产生条件产生条件方方 向向大大 小小特特 点点 库库 仑仑 力力 真空中两真空中两 点电荷间点电荷间 沿两点电荷连沿两点电荷连 线线 同种相斥同种相斥 异种相吸异种相吸 电电 场场 力力 电荷处在电荷处在 电场中电场中 正电荷受力沿正电荷受力沿 电场方向负电电场方向负电 荷与场强方向荷与场强方向 相反相反 F=Eq 普遍适用普遍适用 安安 培培 力力 通电导体通电导体 处在磁场处在磁场 中中 用左手定则判用左手定则判 断断 I/B、F=0 IB、F=BIL 安培力垂安培力垂 直直

6、B、I决决 定的平面定的平面 12 2 QQ FK r 种种 类类 产生条件产生条件方方 向向大大 小小特特 点点 洛洛 仑仑 兹兹 力力 运动电荷运动电荷 在磁场中在磁场中 用左手定则用左手定则v/B、f=0 vB、f=Bqv F总垂直总垂直v 、b所决所决 定的平面定的平面 分分 子子 力力 分子与分分子与分 子间子间 随分子间随分子间r距离变化距离变化 ，r减小时斥力和引力减小时斥力和引力 都增大，都增大，r增大时增大时 斥力和引力都减小。斥斥力和引力都减小。斥 力的变化比引力快。力的变化比引力快。 22 agmN g a arctan Q P 传送带问题关键是 摩擦力的分析 对于摩擦力

7、，先看 种类，后看规律 F2 =2NF1 =10N 结合平衡条件根据力产生的效果分析静摩擦力的大小和方向 21 mamaF 合 xxx mamaF 21 合 yyy mamaF 21 合 vvvv m1 m2 a bc M+2mg N 如果连接体中各部分的加速度相同，并且不涉及到物体之间 的相互作用力时，优先考虑选用“整体法” m1 m2 a bc v1 v2 （20112011海南）海南）如图，粗糙的水平地面上有一斜如图，粗糙的水平地面上有一斜 劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下匀速下 滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力滑，斜劈保持静止，则地面对斜

8、劈的摩擦力 A.A.等于零等于零 B.B.不为零，方向向右不为零，方向向右 C.C.不为零，方向向左不为零，方向向左 D.D.不为零，不为零，v0较大时方向向左，较大时方向向左， v0较小时方向向右较小时方向向右 解析：解析：斜劈和物块都平衡对斜劈和物块整体受斜劈和物块都平衡对斜劈和物块整体受 力分析知地面对斜劈的摩擦力为零，选力分析知地面对斜劈的摩擦力为零，选 A 如图如图2315甲所示，物块甲所示，物块A正从斜面体正从斜面体B上沿上沿 斜面下滑，而斜面体在水平面上始终保持静止，斜面下滑，而斜面体在水平面上始终保持静止， 物块沿斜面下滑运动的物块沿斜面下滑运动的vt图象如图乙所示，则下图象如

9、图乙所示，则下 面说法中正确的是面说法中正确的是 图图2315 A物块物块A在沿斜面下滑的在沿斜面下滑的 过程中受到两个力的作用过程中受到两个力的作用 B物块物块A在沿斜面下滑的在沿斜面下滑的 过程中受到三个力的作用过程中受到三个力的作用 C地面对斜面体地面对斜面体B有水平向左的摩擦力作用有水平向左的摩擦力作用 D斜面体斜面体B相对于地面没有水平向左或向右的相对于地面没有水平向左或向右的 运动趋势运动趋势 答案答案BD m M F (M+m)g F N f 优先考虑 “整体法” gmMNF)(sin sin)(FgmMN 12 sinNm gm gF 12 cosNm gm gF cosfF

10、sinfF fFcosgmgmFN 21 sin 本题考查的是受力分析和物体的平衡问题，灵活选择研究对象是快速、 正确解答此题的关键。体会“整体法和隔离法”的基本物理思想。 f F m1 m2N AF=(ma+mb)g f1=f2 BF=(ma+mb)g f1f2 CmagF(ma+mb)g f1=f2 DmagF(ma+mb)g f1f2 20、有一直角框架、有一直角框架AOB，AO水平放置表面粗糙，水平放置表面粗糙， OB竖直向下光滑，竖直向下光滑，AO上套有小环上套有小环P,OB上套有环上套有环 Q，两环质量均为，两环质量均为m，两环间由一质量可忽略不，两环间由一质量可忽略不 可伸长的细

11、绳相连，并在某一位置平衡（如图所可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图所 示）现将示）现将P向左移一小段距离，两环再次平衡，向左移一小段距离，两环再次平衡， 那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较 AO杆对杆对P环的支持力环的支持力N和细绳上的拉力和细绳上的拉力T的变化的变化 情况是（情况是（ ） A、N不变、不变、T变大变大 B、N不变、不变、T变小变小 C、N变大、变大、T变大变大 D、N变小、变小、T变小变小 B 思考：两种状态的静摩擦力如何变化？思考：两种状态的静摩擦力如何变化？ Q P O ? A B m2 v mg f a v maf

12、mg Mg N f fNMg ff NN magmMN)( maMNgmM0)( magmMNN)( F Q P 解题感悟：1.研究对象：整体法和隔离法相结合，本题用隔离法也不复杂； 2.受力分析：对研究对象正确受力分析是解题的关键，如本题中，Q对P没 有压力，但是由于Q的存在增大了P对地面的压力；3.连接体问题的本质： Q和P之间存在相互作用的滑动摩擦力mg。 3 3 ag3Fmg maF3 maTF 222 )()(mamgT 整体法和隔 离法相结合 CA BF Fm M ax L m MFx)( 连接体问题的“连接”的本质是物体之间相互联系的相互作用力（不一 定相互接触）连接体问题求解的

13、关键是灵活选择研究对象，对研究对 象认真受力分析和运动分析 amMF)( )( )( mM F x L m MFx A B F A B F mBg N2 静摩擦力具有良好的适应环境的能力，其大小和方向都随着外界条 件（主动力和运动状态）的变化而变化，被称为“千变魔女” h N F FGN 2 20 )(aahgPF 2 20 3 21 )()(aghPgaNN 浮力是物体的上下两个表面的压力的合力（压力差），本题中，只有正浮力是物体的上下两个表面的压力的合力（压力差），本题中，只有正 方体的上表面受到水的压力浮力是一个效果力，浮力和流体压力不能方体的上表面受到水的压力浮力是一个效果力，浮力和流

14、体压力不能 重复多算重复多算 gaG 3 1 )(2 . g F MA g F MB 2 . g F MC2 . 0 .D kvFMg kvgmMF)( kvf A 3 m 2 2 m 2 1 m 2 3 m 4 13.（2009年山东理综卷年山东理综卷16）如图所示，）如图所示， 光滑半球形容器固定在水平面上，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球为球 心，一质量为心，一质量为m的小滑块，在水平力的小滑块，在水平力F的的 作用下静止作用下静止P点。设滑块所受支持力为点。设滑块所受支持力为FN。 OF与水平方向的夹角为与水平方向的夹角为0。下列关系正确。下列关系正确 的是（的是（ ） A. F=

15、mg/tan B. F=mgtan C. FN=mg/tan D. FN=mgtan mg F FN A FN FT G O R h hR G l F R F TN hR GR FN hR Gl FT 。 洛伦兹力产生的条件是运动电荷在磁场中，并且洛伦兹力产生的条件是运动电荷在磁场中，并且 运动方向和磁场方向不平行。可从洛伦兹力的公运动方向和磁场方向不平行。可从洛伦兹力的公 式来记忆，公式中的各个量均不为零才存在洛伦式来记忆，公式中的各个量均不为零才存在洛伦 兹力。兹力。 sinqvBf mgmg 2 1 2 3 A.和 mgmg 2 3 2 1 B.和 mgmg 2 1 2 1 C.和 mg

16、mg 2 3 2 3 D.和 思考：汽车的牵引力和摩擦阻力的本质是什么？。 M P N 利用假设法分析弹力和静摩擦力弹力和静摩擦力是被动力，它与主动 力和物体的运动状态有关 B Av 物体在重力场中做抛体运动时，如果不计空气阻力，只受重力，加速度 为竖直向下的重力加速度，物体处于完全失重状态，物体之间的相互作 用力为零。 A B C 由于加速度a的大小不能确定，从而有多种可能，容易漏选，特别注意 的是AB对球始终没有作用力 m mgsin+Ff=ma a=gsin，Ff=0， agsin，Ff= ma-mgsingsin，Ff= ma-mgsin0 ma-mgsin。 又如木杆一端固定作为圆心

17、，另一端固定小球，使小球在竖直平面内做 变速圆周运动，求小球到最高点时杆对小球的弹力，可先假定杆对小球 的作用力方向向上或向下，根据计算结果的正负再判定是假定方向还是 跟假定方向相反。 F fFcos mgFNsin F mg N Fx Fy f cosFf sinFmgNN 本题受力分析的次序是先摩擦力后弹力。弹力是产生摩擦力的必要条件 mg ma F 2 1mg 2 1mg A 连接体问题的解题策略整体法求加速度， 隔离法求相互作用力根据力的互成和 分解思想，我们把其它土豆对A的作用力 看成一个力，结合运动状态根据牛顿第 二定律求解 F F G Gv F合 合 v v a 明确火箭、飞船

18、等航天器动力的 来源问题 本题也可用极限分析法来分析。 P Q “整体法”和“隔离法”相结合，根据运动状态结合平衡条件或牛顿 第二定律进行受力分析。 cosga 整体 B:张力和重力都在竖直方向，故其水平 方向加速度为零，因此整体的加速度一 定为零，否则就会存在水平方向的加速 度分量。整系统一定在做匀速运动。所 以B环与杆一定存在着滑动摩擦力。 A A A: 0 A f B B A B C D v0 qU/d A B C D v0 mg F cos d U qmg 22 cos dL L qL dLmgd U 22 a b 右右 左左 F a b B F a b B N1 f1 v a gmm

19、 ba )( qvB qvBgmmN ba )( 1 ammfF ba )( 1 F a b B N2 f2 gma 11 Nf amf a 2 qvBgmN a 2 qvB mgA 3 1 . mgB 3 2 . mgC 6 3 . mgD 9 32 . mgF 0 30cos3mgF 9 32 FN mg f a f N1 N2 a mg a N1 N2 f N Gcos300 Gsin300 F=G/2 f 3 6 m F GGN 2 3 30cos 0 GNf 2 3 G GG f 2 2 ) 2 () 2 ( 22 asv2 m Nmg a 2sin N1 mgcos N2 cos2

20、 cos 21 mg NN 思维方法和技巧思维方法和技巧 一、整体法：一、整体法： 例例1、如图所示、如图所示m放在放在M上，已知上，已知m和和M都是都是 静止的。则粗糙水平面对静止的。则粗糙水平面对M A、有摩擦力、有摩擦力f作用方向水平向右作用方向水平向右 B、有摩擦力、有摩擦力f作用方向水平向左作用方向水平向左 C、 无摩擦力无摩擦力f作用作用 D、地面对、地面对M的支持力的支持力Q（M+m)g E、地面对、地面对M的支持力的支持力Q=（M+m)g F、地面对、地面对M的支持力的支持力Q（M+m)g m M 用整体法：对用整体法：对M、m整体整体f地 地=（ （M+m）g=0 Q（M+m

21、）g=0 得：得：Q=（M+m）g 故选故选C、D 若用隔离法若用隔离法:对对m有有 对对M：水平方向：水平方向 竖直方向竖直方向 cosNmg sinfmg cossinsin coscos sin0fNmgmg 22 sincossincos()fNMgmgmgMgMm g N f mg Q N Mg F 练习：用整体法判断下图中练习：用整体法判断下图中M受地面摩擦力受地面摩擦力 的大小和方向。（图中的大小和方向。（图中M均保持静止状态）均保持静止状态） m M m M a m M F M m1 m2 m匀速下滑匀速下滑 M加速下滑加速下滑 系统静止系统静止系统静止系统静止 小结小结:在处

22、理两个以上物体平衡问题时，如果在处理两个以上物体平衡问题时，如果 不需知道各物体之间相互作用力，可将其做不需知道各物体之间相互作用力，可将其做 为一个整体来考虑，这样可以化繁为简，事为一个整体来考虑，这样可以化繁为简，事 半功倍。半功倍。 二、隔离法二、隔离法: 例例2、如图所示，已知四块砖质量均为、如图所示，已知四块砖质量均为m，各砖，各砖 块间及砖块与板间的摩擦系数相同，且相对静块间及砖块与板间的摩擦系数相同，且相对静 止试分析各接触面间的摩擦力大小。止试分析各接触面间的摩擦力大小。 B C DAA B C D ff 4mg A f mg f1 BA f 2mg 小结：要求相互作用物体间的

23、作用力时，需将物小结：要求相互作用物体间的作用力时，需将物 体隔离分析力，但隔离时需要与整体法相结合才体隔离分析力，但隔离时需要与整体法相结合才 能达到灵活选取隔离体的目的。能达到灵活选取隔离体的目的。 三、三角形图示法三、三角形图示法 通过做三力平衡的题目，我们会发现物体受三个力通过做三力平衡的题目，我们会发现物体受三个力 平衡时，表示这三个力的矢量首尾相接构成一个闭平衡时，表示这三个力的矢量首尾相接构成一个闭 合的三角形。根据这一结论可以方便的讨论三力平合的三角形。根据这一结论可以方便的讨论三力平 衡中的动态变化问题。衡中的动态变化问题。 例例3、如图所示，在一个圆环上用两根不可伸长的、如

24、图所示，在一个圆环上用两根不可伸长的 轻绳挂一重物轻绳挂一重物G，两绳结点恰好在圆心，两绳结点恰好在圆心O处。当绳处。当绳 沿圆环由沿圆环由B点向点向C点移动的过程中点移动的过程中OB绳张力的变化绳张力的变化 情况是：情况是： A、增大、增大 B、减小、减小 C、先减小后增大、先减小后增大 D、先增大后减小、先增大后减小 B O A C G 点拨：以点点拨：以点O为研究对象，为研究对象， O点共受三个力即重力点共受三个力即重力G、 绳绳OA拉力拉力TA、绳、绳OB拉力拉力 TB.因绳因绳OB移动过程中移动过程中O处处 于平衡状态，三力构成闭合于平衡状态，三力构成闭合 三角形，作如图所示一系列三

25、角形，作如图所示一系列 三角形可知三角形可知C正确。正确。 G TA TB 例例4、如图所示，当挡板与斜面夹角、如图所示，当挡板与斜面夹角增大时小增大时小 球对挡板的压力如何变化？（球对挡板的压力如何变化？（挡板和斜面均光滑，挡板和斜面均光滑， 开始时开始时0） G N1 N2 N1 GN2 由图可知由图可知N1先变小后变大，先变小后变大，N2一直减小一直减小 练习：练习：1、图甲中、图甲中缓慢减小时缓慢减小时 小球对木板的压力如何变化？小球对木板的压力如何变化？ 2、图乙中绳变长时绳、图乙中绳变长时绳 的拉力如何变化？的拉力如何变化？ 甲甲 乙乙 小结：一个物体在三个力作用下，发生动态小结：

26、一个物体在三个力作用下，发生动态 变化时，如果一个力大小和方向不变，另变化时，如果一个力大小和方向不变，另 一个方向不变，分析另两个力大小变化时用一个方向不变，分析另两个力大小变化时用 三角形法方便。三角形法方便。 四、正玄定理法四、正玄定理法 例例5、试用正玄定理讨论例、试用正玄定理讨论例4问题问题 解：由图知解：由图知 得得 当当sin取极大值取极大值 时时N1有最小值，即有最小值，即=90 =时时N=G。 G N2 N1 12 sinsinsin() NNG 1 sin sin G N 1 sinNG 五、相似比例法五、相似比例法 例例6、如图所示，各接触面处光滑，两小球、如图所示，各接

27、触面处光滑，两小球 完全相同且半径为完全相同且半径为r重力为重力为G,圆筒直径为圆筒直径为d 且小于且小于2r。求两小球之间的相互作用大小。求两小球之间的相互作用大小。 N1 N2 G N1 N2 G 由图知由图知 12 22 22 4(2 ) NNG rdr rdr 1 22 2 4(2 ) rG N rdr 2 22 (2 ) 4(2 ) dr G N rdr 例例7、如图小球在绳子的作用下，缓慢沿半径、如图小球在绳子的作用下，缓慢沿半径 为为R的光滑半圆表面上滑。问绳子的拉力的光滑半圆表面上滑。问绳子的拉力F及及 半圆面对球的支持力半圆面对球的支持力N如何变化？如何变化？ FF N G

28、R h L 由图知由图知 GNF RhRL GR N Rh GL F Rh （不变）（不变） （变小）（变小） 一一 二二 三三 一一 二二 三三 一一 二二 三三 14 58 9 1012 14 58 9 1012 共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡 一、两个概念一、两个概念 1、共点力；作用在物体的同一点，或者它们、共点力；作用在物体的同一点，或者它们 的作用线相交于同一点的几个力。的作用线相交于同一点的几个力。 2、平衡状态、平衡状态;物体在共点力的作用下保持静止物体在共点力的作用下保持静止 或匀速直线运动的状态。或匀速直线运动的状态。 即加速度即加速度a=0的状态的状态 例例

29、1、下列情况中哪些物体处于平衡状态？、下列情况中哪些物体处于平衡状态？ A、竖直上抛的物体达最高点、竖直上抛的物体达最高点 B、做匀速圆周运动的物体、做匀速圆周运动的物体 C、单摆，摆球通过最低点时、单摆，摆球通过最低点时D、单摆，摆球到达最高点时、单摆，摆球到达最高点时 E、水平弹簧振子通过平衡位置时、水平弹簧振子通过平衡位置时 F、竖直弹簧振子处自然长度是、竖直弹簧振子处自然长度是 二、共点力作用下物体的平衡条件二、共点力作用下物体的平衡条件 作用在物体上的合力为零作用在物体上的合力为零 即即F合 合=0 理解：理解：1、物体受二力平衡时，这两个力必大小、物体受二力平衡时，这两个力必大小 相等方向相反在同一条直线上。相等方向相反在同一条直线上。 2、物体受三力平衡时，三个力中任意两个、物体受三力平衡时，三个力中任意两个 力的合力必与第三个力大小相等方向相反。或把力的合力必与第三个力大小相等方向相反。或把 其中一个力沿另两个力的方向分解，这两个分力其中一个力沿另两个力的方向分解，这两个分力 必与另两个力大小相等方向相反。必与