专题05 受力分析（解析版）

学而优教有方模块一力学专题05受力分析*知识与方法一、重力、弹力、摩擦力1.重力：大小：G=mg，方向：竖直向下，作用点：重心2.弹力：产生条件：接触，且发生弹性形变。方向：（1）与接触面垂直（2）绳子的拉力一定沿着绳子，指向绳子收缩的方向；（3）弹簧的弹力一定沿着弹簧，指向弹簧恢复原长的方向。3.摩擦力：产生条件：（1）两物体相互接触；（2）接触面粗糙；（3）相互挤压（弹性形变）；（4）发生相对运动或具有相对运动的趋势。摩擦力的大小和方向：（1）大小：等于使物体产生相对运动趋势的外力的大小，可能值是一个范围，从零到最大静摩擦力。由于两个相互接触的物体相对静止，所以通常利用受力平衡求解。（2）方向：和物体相对运动趋势的方向相反。滑动摩擦力的大小和方向：（1）大小：只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，这两个因素不变的情况下，滑动摩擦力是一个固定的值。（2）方向：和物体相对运动的方向相反。二、受力分析1.受力分析顺序：“一重、二弹、三摩擦”。（1）重力：物体一定受重力作用，必须画出。（2）弹力：弹力属于接触力，先观察物体是否和周围有接触，再逐一分析接触处是否受弹力作用。（3）摩擦力：根据摩擦力的产生条件分析是否存在摩擦力。静摩擦力和相对运动趋势的方向相反，滑动摩擦力和相对运动的方向相反。分析技巧：可以根据物体的运动状态和其它的受力情况分析是否受摩擦力以及具体方向。2.分析方法：当两个（或以上）物体相互接触时，受力分析有整体法和隔离法两种方法，在实际中，我们通常结合两种方法交替使用，一般的顺序为：先整体，后隔离。整体法：一般选取运动状态相同的几个物体当作一个整体，作为研究对象；受力分析时只分析这一整体之外的物体对整体的作用力（外力），不考虑整体内部之间的相互作用力（内力）。隔离法：把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来作为研究对象，只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力，不考虑研究对象对其他物体的作用力。*针对训练一、单选题1．（2023·全国·九年级专题练习）小明在家进行趣味物理实验“竖辣椒”，通过不断调节，最终把一根辣椒竖立在桌面上。下列关于辣椒的受力示意图中，正确的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】A．由题知，辣椒在竖直方向上保持静止状态，辣椒在竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力。图中所示辣椒受到重力、支持力的作用，二力方向相反、作用在一条直线上，都作用在辣椒上（作用点也可以都画在重心上），故A正确；B．图中所示辣椒受到重力、支持力的作用，二力不在一条直线上，故B错误；C．图中所示辣椒受到重力、支持力的作用，重力的作用点不在重心、二力不在一条直线上，故C错误；D．图中所示辣椒受到重力、支持力的作用，重力的作用点不在重心、二力方向不相反、二力不在一条直线上，故D错误。故选A。2．（2023秋·重庆·八年级西南大学附中校考期末）如图所示，物体M随水平传送带一起向右做匀速直线运动。不考虑空气阻力，则此过程中物体M受力情况分析正确的是（）A．所受的合力一定不为零B．受到水平向左的摩擦力作用C．受到水平向右的摩擦力作用D．只受到重力和支持力的作用【答案】D【解析】当物体M向右做匀速直线运动时，它处于平衡状态，所受的合力一定为零；在竖直方向上，物体M受到的重力和支持力是平衡力，不考虑空气阻力，而水平方向不受力，依靠惯性向前运动。故ABC错误，D正确。故选D。3．（2021春·贵州黔东南·八年级统考期末）如图所示，天花板上挂着一个滑轮，绳绕过滑轮后两端分别连接A、B两物体，A、B两物体所受重力为GA＝6N，GB＝9N，B放在光滑水平地面上，A、B都处于静止状态，不计滑轮和绳的重力及摩擦，下列说法正确的是（）A．绳对A的拉力大小为9N B．绳对B的拉力大小为9NC．地面对B的支持力大小为3N D．天花板所受拉力大小为15N【答案】C【解析】A．由图可知，A处于静止状态，则绳对A的拉力和A的重力是一对平衡力，大小相等，则绳对A的拉力大小为6N，故A错误；B．使用定滑轮不能改变力的大小，且同一根绳子的拉力相等，所以绳对B的拉力为6N，故B错误；C．B受到三个力的作用：竖直向下的重力、竖直向上的支持力和竖直向上的拉力，则地面对B的支持力大小为9N﹣6N＝3N故C正确；D．有两断绳子向下拉定滑轮，故定滑轮受到向下的拉力为2×6N＝12N不计滑轮和绳的重力及摩擦，则天花板所受拉力大小等于12N，故D错误。故选C。4．（2021春·江苏连云港·八年级统考期末）如图所示，放在水平地面上的物体a上放一物体b，a和b之间用轻质弹簧相适，已知弹簧处于压缩状态，整个装置处于静止状态，则关于a、b的受力分析正确的是（）A．a受到b对它向右的摩擦力 B．b受到a对它向右的摩擦力C．a受到地面对它向右的摩擦力 D．a受到地面对它向左的摩擦力【答案】A【解析】AB．压缩状态的弹簧对b有向右的弹力，b有向右运动的趋势，受到向左的摩擦力，由力的相互性知道，a对b的摩擦力向左，b对a的摩擦力向右，故A正确，B错误；CD．对整体研究，受重力和支持力，根据平衡条件分析知道，地面对a没有摩擦力，否则不能平衡，故CD错误。故选A。5．（2023·八年级单元测试）水平地面上的一物体受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图所示，以下说法正确的是（）A．0~2s，物体没有推动，是因为推力小于摩擦力B．2~4s，物体做匀速直线运动C．2~4s，物体受到的摩擦力是3ND．4~6s，物体受到的摩擦力是2N【答案】D【解析】A．由图像可知，0~2s内物体的速度为0，即静止，处于平衡状态，受到的摩擦力和推力是一对平衡力，二力大小相等，故A错误；B．由图像可知，2~4s内物体运动的速度均匀增大，做的是变速直线运动，不是匀速直线运动，故B错误；CD．由图像可知，4~6s内物体运动的速度4m/s不变，即做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力，由图像可知，4~6s内推力的大小为2N，则物体受到的滑动摩擦力为2N；因滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与物体运动的速度无关，所以，2~4s物体受到的摩擦力是2N，故C错误，D正确。故选D。6．（2022·四川内江·校考一模）如图所示，一足够长木板B放在水平地面上，木块A放在B的上面，A的右端通过轻质弹簧固定在竖直墙壁上，用F＝10N的力水平向左拉B，使B以速度v向左匀速运动，稳定后A静止不动，这时弹簧的拉力F1＝4N，则下面说法中正确的是（）A．木板B受到A的滑动摩擦力的大小为6NB．木板B对地面的滑动摩擦力的大小为4NC．若用2F的力作用在木板B上，木块A受到的摩擦力大小仍为4ND．若用外力拉着木板B向左加速运动，木板B受到地面的摩擦力大于6N【答案】C【解析】A．A处于静止状态，A受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力，这两个力是一对平衡力，大小相等，弹簧的拉力F1＝4N，故摩擦力为4N，又因为物体间力的作用是相互的，则物体B受到A对它水平向右的摩擦力的大小为4N，故A错误；B．由于B做匀速直线运动，则B受到水平向左的拉力和水平向右的两个摩擦力平衡，A对B的摩擦力4N，则地面对B的摩擦力10N﹣4N＝6N故B错误；C．若用2F的力拉木板B，B开始加速，但是A与B间压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力大小不变，木块A受摩擦力大小仍为4N，故C正确；D．滑动摩擦力大小与相对速度无关，故木板B向左加速运动时，木块受到的摩擦力不变，仍为6N，故D错误。故选C。7．（2020·安徽·统考三模）如图所示，光滑的地面上有一足够长的木板，在木板的右端连着一个滑轮（不计绳与滑轮间的摩擦），木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力为5时，木板恰能向右做匀速直线运动。如果小木块上表面加上一个钩码，然后把拉力增大到8时才能使木板继续向右做匀速直线运动，则下列分析正确的是（

）A．弹簧测力计的示数将增大3B．小木块相对于木板始终是静止的C．弹簧测力计的示数将增大6D．小木块所受的摩擦力方向为水平向左【答案】C【解析】AC．依题意可知，木板受到向左的拉力大小等于弹簧的拉力，由于木板前后匀速直线运动，木板受到向左的力等于向右的力，向左的力即木块对木板的摩擦力，木块相对于地面静止，受向左的拉力和木板对木块向右的摩擦力，木板对木块的摩擦力与木块对木板的摩擦力是相互作用力，大小相等。所以弹簧的拉力弹簧测力计示数的增量A错误，C正确；B．木板运动时，小木块相对于木板是运动的，B错误；D．小木块所受的摩擦力和弹簧的拉力是一对平衡力，所以小木块所受的摩擦力方向为水平向右，D错误。故选C。二、多选题8．（2021春·湖北武汉·八年级统考期中）如图所示，A、B两物体的重力分别是GA＝3N，GB＝4N，A用细线悬挂在天花板上，B放在水平地面上，A、B间的轻质弹簧（重力不计）的弹力大小为2N，则细线对物体A的拉力F1和物体B对地面的压力F2可能是（）A．F1＝1N，F2＝6N B．F1＝5N，F2＝2NC．F1＝1N，F2＝2N D．F1＝5N，F2＝6N【答案】AB【解析】当弹簧处于伸长状态，以A为研究对象，由平衡条件得到，细线对A的拉力对B研究可得，地面对B的支持力为则B对地面的压力大小等于2N；当弹簧处于压缩状态，以A为研究对象，由平衡条件得到，细线对A的拉力对B研究可得，地面对B的支持力为则B对地面的压力大小等于6N，故CD不符合题意，故AB符合题意。故选AB。三、填空题9．（2023·全国·九年级专题练习）如图所示，三个相同的物体A、B、C叠放在一起，当B受到3N的水平拉力时，三个物体一起向右匀速运动，则A与B之间、B与C之间的摩擦力分别为______N和______N。【答案】

0

3【解析】[1]对A受力分析，A受竖直方向的重力和B对A的支持力，三个物体一起向右匀速运动，A与B相对静止，故AB之间不受摩擦力，摩擦力为0N。[2]同理对AB整体进行受力分析，受重力、C对BA的支持力，水平的拉力，以及C对B的摩擦力，由于三个物体一起向右匀速运动，处于平衡状态，BC之间的摩擦力等于拉力fBC=F=5N10．（2023·全国·九年级专题练习）如图甲所示，完全相同的木块A和B紧靠着平放在粗糙程度相同的水平桌面上，在16N的水平推力F1作用下，A和B一起做匀速直线运动。若将A、B叠放到该桌面上，用20N水平力F2拉着A使它们一起运动，如图乙所示，则桌面对A的摩擦力__________N，木块B__________（选填“一定受”、“一定不受”或“可能受”）摩擦力。【答案】

16

一定受【解析】[1][2]由题意可知，图甲中A和B一起做匀速直线运动，根据二力平衡条件可得F摩=F1=16N在图乙中，由于接触面粗糙程度不变，压力不变，所以滑动摩擦力不变，仍为16N，用20N水平力F2拉着A使它们一起运动，则AB做加速直线运动，且A相对于B有相对运动或相对运动趋势，所以AB间有摩擦力。11．（2022·湖北襄阳·统考一模）如图所示，两块相同的竖直挡板之间夹有3块相同的砖，每块砖重为8N，砖的编号分别是1、2、3。现用大小均为40N的水平力F压住挡板，使这些砖保持悬空静止。则这时砖块1与挡板之间的摩擦力是______N，1号砖块受到2号砖块的摩擦力的方向是______（选填“竖直向上”、“竖直向下”）。【答案】

12

竖直向下【解析】[1]对物体整体受力分析，物体受重力、左右两侧挡板的摩擦力，物体保持静止，即总摩擦力等于三块砖的总重力24N，这时砖块1与挡板之间的摩擦力为[2]对砖块1受力分析，受到砖块1与挡板之间竖直向上的摩擦力12N，竖直向下的重力为8N，由于砖块1保持静止，则受到砖块2给它竖直向上的摩擦力为根据力的作用是相互的，1号砖块受到2号砖块的摩擦力的方向竖直向下，大小为4N。四、综合题12．（2022·广东广州·广东广雅中学校考一模）如图所示弹簧竖直自由放置时长度如图A（弹簧长度为8cm），将一小球轻放在这个弹簧上静止时如图B弹簧长度为6cm；如图C如果将同一小球从空中O点下落，正压在同一弹簧上，当小球到达最低点处，弹簧如图D所示（弹簧长度为4cm），弹簧将小球竖直弹回到空中；从小球正压弹簧到弹簧将小球弹起的过程中，弹簧温度有升高；在小球竖直下落正压弹簧到弹簧将小球竖直弹回空中的过程中的某一时刻，小球与弹簧的情况如图E所示，此时弹簧长度为7cm，请在图E中画出小球此时的受力分析，通过分析受力可知小球此时的运动状态是___________。【答案】

向下加速运动或向上减速运动【解析】[2][3]图B弹簧长度为6cm，小球静止，处于平衡状态，此时在竖直方向上，小球受到的重力和弹簧的弹力是一对平衡力；则图E弹簧长度为7cm时，弹簧对小球的弹力小于小球的重力（弹簧产生的弹力大小与弹簧的弹性形变程度有关），对小球进行受力分析如图所示：所以当小球处在下落过程中时，加速下落；当小球处在上升过程中时，减速上升。五、作图题13．（2023·江苏南京·模拟预测）如图所示，某小车沿水平面向右做匀速直线运动，在车厢顶部用细绳竖直悬挂一个小球，小球与光滑的竖直车厢壁刚好接触，若小车突然刹车，请在C点画出此时小球受力的示意图。【答案】【解析】小球在竖直方向上受到重