受力分析與運動分析

1、天行徤君子以自強不息與屆同學共勉物體的受力分析與運動分析專題一受力分析和運動分析在高中物理學習的過程中非常關鍵。在解答高中物理的各個模塊的題目時，往往都需要借助受力分析和運動分析。有時候在面對一道題目毫無頭緒時，通過對物理過程進行受力分析和運動分析，問題就可以迎刃而解。所以說，受力分析和運動分析就是打開高中物理題庫的金鑰匙 引言：(一一) 、力學中常見的三種力、力學中常見的三種力 1.重力重力 產(chǎn)生：物體在地面上或地面附近，由于地球產(chǎn)生：物體在地面上或地面附近，由于地球的吸引而使物體受到的力的吸引而使物體受到的力 方向：方向：豎直向下豎直向下 大?。捍笮。簃g 作用點：重心。作用點：重心。 （

2、形狀規(guī)則、（形狀規(guī)則、 質量分布均勻的物體的重心在質量分布均勻的物體的重心在其幾何中心，用懸掛法可以測薄板狀物體的重其幾何中心，用懸掛法可以測薄板狀物體的重心）心）一受力分析一受力分析 2.彈力彈力 產(chǎn)生條件：接觸、發(fā)生彈性形變（接觸力、產(chǎn)生條件：接觸、發(fā)生彈性形變（接觸力、被動力）被動力） 方向：作用在使之發(fā)生形變的物體上，與接方向：作用在使之發(fā)生形變的物體上，與接觸面垂直（點接觸時，垂直于過接觸點的切觸面垂直（點接觸時，垂直于過接觸點的切面），指向形變恢復的方向面），指向形變恢復的方向大?。簭椈傻膹椓Υ笮∽袷卮笮。簭椈傻膹椓Υ笮∽袷睾硕珊硕?，勁度，勁度系數(shù)系數(shù)k（N/m）作用點：接

3、觸面或接觸點作用點：接觸面或接觸點（常見的彈力：彈簧的彈力、繩的拉力、壓力（常見的彈力：彈簧的彈力、繩的拉力、壓力和支持力）和支持力） 3.摩擦力摩擦力產(chǎn)生條件：接觸、接觸面不光滑、有正壓力、發(fā)生相產(chǎn)生條件：接觸、接觸面不光滑、有正壓力、發(fā)生相對運動和相對運動的趨勢（接觸力、被動力，有摩對運動和相對運動的趨勢（接觸力、被動力，有摩擦力必有彈力）擦力必有彈力）方向：沿接觸面，與相對運動或相對運動趨勢的方向方向：沿接觸面，與相對運動或相對運動趨勢的方向相反相反 大?。捍笮。海?）.滑動摩擦力滑動摩擦力f=FN，動摩擦因數(shù)，動摩擦因數(shù)，F(xiàn)N指物體對指物體對接觸面的正壓力，其大小與接觸面對物體的支持力

4、接觸面的正壓力，其大小與接觸面對物體的支持力等大等大.（2）.靜摩擦力靜摩擦力f可由二力平衡條件求出，最大靜摩擦可由二力平衡條件求出，最大靜摩擦力力fm略大于滑動摩擦力，在近似計算時，略大于滑動摩擦力，在近似計算時，fm近似等近似等于滑動摩擦力于滑動摩擦力（摩擦力既可以充當阻力，也可以充當動力）（摩擦力既可以充當阻力，也可以充當動力）(二二) 、受力分析基本步驟、受力分析基本步驟受力分析：即分析物體的受力情況，并作出力受力分析：即分析物體的受力情況，并作出力的示意圖的示意圖在對物體進行受力分析時要注意防止在對物體進行受力分析時要注意防止“漏力漏力”和和“添力添力”現(xiàn)現(xiàn)象象,按一定的步驟和順序進

5、行受力分析是防止按一定的步驟和順序進行受力分析是防止“漏力漏力”的最有的最有效的措施效的措施.一般情況下對物體進行受力分析可按照以下步驟：一般情況下對物體進行受力分析可按照以下步驟：1.明確研究對象，并把它從周圍物體隔離出來明確研究對象，并把它從周圍物體隔離出來.2. 分析重力：地面附近的物體一定受到地球對物體的重力作用。分析重力：地面附近的物體一定受到地球對物體的重力作用。3.觀察跟研究對象接觸的物體，并觀察跟研究對象接觸的物體，并逐個逐個分析與這些接觸物對研分析與這些接觸物對研究對象的彈力、摩擦力（究對象的彈力、摩擦力（先分析彈力，先分析彈力，再分析摩擦力）再分析摩擦力）（當很難判斷是否受

6、彈力、靜摩擦力時，可根據(jù)（當很難判斷是否受彈力、靜摩擦力時，可根據(jù)假設法假設法進行進行判斷判斷.）4.只分析研究對象只分析研究對象所受的力所受的力，不分析研究對象對其它物體所，不分析研究對象對其它物體所施加的力施加的力.5.為了使問題簡化，將物體簡化，將所有力的作用點都畫在物為了使問題簡化，將物體簡化，將所有力的作用點都畫在物體的重心上體的重心上.（對桿進行受力分析時例外）（對桿進行受力分析時例外）(三) 、受力分析口訣受力分析口訣：重力肯定有彈力查四周動、靜摩擦分仔細最后再找其他力分析完后要檢查警防“漏力”與“添力”(四四)、受力分析的三個判斷依據(jù)：、受力分析的三個判斷依據(jù)： 從力的概念判斷

7、，尋找施力物體；從力的概念判斷，尋找施力物體；從力的性質判斷，尋找產(chǎn)生原因；從力的性質判斷，尋找產(chǎn)生原因；從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變或運動狀態(tài)或運動狀態(tài) 發(fā)生了改變發(fā)生了改變(五五) 、受力分析基本方法、受力分析基本方法:1、整體法：、整體法：以幾個物體構成的整個系統(tǒng)為研以幾個物體構成的整個系統(tǒng)為研究對象進行求解的方法。在許多問題中用整體究對象進行求解的方法。在許多問題中用整體法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內力。法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內力。2、隔離法：、隔離法：把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，分別以每一部分為研究

8、對象進行受力分析，分分別以每一部分為研究對象進行受力分析，分別列出方程，再聯(lián)立求解的方法。別列出方程，再聯(lián)立求解的方法。3、通常在分析、通常在分析外力外力對系統(tǒng)作用時，用對系統(tǒng)作用時，用整體法整體法；在分析系統(tǒng)內各物體之間的在分析系統(tǒng)內各物體之間的相互作用相互作用時，用時，用隔隔離法離法。有時在解答一個問題時要多次選取研究。有時在解答一個問題時要多次選取研究對象，需要整體法與隔離法交叉使用。對象，需要整體法與隔離法交叉使用。 例、如圖,一圓球和兩塊光滑板接觸，底下的一塊板水平正確畫出小球受力圖的是 ( )例、對下列各種情況下的物體例、對下列各種情況下的物體A進行受力分析進行受力分析（1 1）靜

9、止在斜面上的物體）靜止在斜面上的物體A（3 3）各接觸面均光滑）各接觸面均光滑A（2 2）沿斜面上滑的物體）沿斜面上滑的物體A A（接觸面粗糙）（接觸面粗糙）AVFBA（）（）A A、B B均靜止均靜止GNfGNfGN1N2GNfF(5)A靜止靜止(6)a、b、c都靜止都靜止分析分析a所受力所受力BACFF(7)、B、C都靜止都靜止分析分析C所受力所受力(8)A沿著粗糙墻向上沿著粗糙墻向上運動運動BAcbam1m2例、彈簧對物體P的彈力為F，地面對物體的彈力為N，則下列可能的情況是：（ ） A.F和N均為零 B.F和N均向上 C.F和N均向下 D.F向下，N向上 D例、工件A放在水平方向的傳送

10、帶上，當傳送帶向前(右方)運動時速度V逐漸減小直至停下來的過程中，工件A始終與傳送帶保持相對靜止。那么，下面關于工件A是否受摩擦力的分析中，哪一種是正確的?( )A.A受到水平向右的靜摩擦力；B.A受到水平向左的靜摩擦力；C.A受到水平向右的滑動摩擦力；D.A不受任何摩擦力。B小 結一.分析受力的步驟: 1.確定分析的對象 2.按重力、彈力、摩擦力的順序分析(一場二彈三摩擦),并作出力的示意圖二.分析受力的依據(jù) 1.產(chǎn)生力的條件 2.物體的運動狀態(tài) 、疊放在斜面C上的物體A與B,共同沿斜面勻速下滑,下列說法正確的是( ) A.B物體受重力、A給的正壓力、C給的支持力和摩擦力B.B物體受重力、A

11、對B的正壓力和靜摩擦力、C對B的支持力和滑動摩擦力C.A物體受重力和B對A的支持力D.C物體的斜面受到A對C的正壓力，B對C的摩擦力 A 能力提升練習 、如圖，木板B放在水平地面上，A物體放在B木板上且受水平向右的拉力F. 試分析下列情況下各物體摩擦力的種類和方向: (1)A、B均靜止; (2)B靜止A運動; (3)A、B相對靜止; 且一起向右運動. 、如圖所示，兩個質量均為m的木塊P、Q，在水平恒定F作用下都靜止在豎直墻上.畫出Q物體受力分析的圖示，Q受P的彈力大小為 ，受P的靜摩擦力大小為 ；畫出P物體受力分析的圖示，P受墻的靜摩擦力大小 ，P受墻的支持力大小 . 、光滑圓柱體固定于水平地

12、面.AB為一均勻直棒，A端放在地上，C點壓在柱面上，AB棒處于靜止，且AC段的長度大于CB段，如圖所示.那么直棒AB所受各種作用力的個數(shù)是：（） A.2個 B.3個 C.4個 D.5個C六運動分析(一一)基本概念和基本規(guī)律基本概念和基本規(guī)律位移和路程、速度、平均速度、時間和時刻、加速度和速度的關系1.速度速度 描述物體運動的方向和快慢的物理量 () 平均速度：即S/t，單位：m s其方向與位移的方向相同公式=（V0Vt）/2只對勻變速直線運動適用。 () 瞬時速度：方向沿軌跡上質點所在點的切線方向指向前進的一側瞬時速度的大小叫速率，是標量2、加速度、加速度 () 、速度的變化：V=VtV0，描

13、述速度變化的大小和方向，是矢量() 、加速度：描述速度變化的快慢和方向的物理量，是速度的變化和所用時間的比值：aV/t，單位：ms2加速度是矢量，它的方向與速度變化（V）的方向相同3、速度、速度變化、加速度的關系：方向關系：加速度的方向與速度變化的方向一定相同。在直線運動中，若a的方向與V0的方向相同，質點做加速運動；若a的方向與V0的方向相反，質點做減速運動。大小關系：V、V、a無必然的大小決定關系。二勻變速直線運動的規(guī)律勻變速直線運動的規(guī)律 勻變速直線運動勻變速直線運動特點：a=恒量 公式：（1）vt=v0十a(chǎn)t（2）s=v0t at2（3）vt2v02=2as（4）s=tvvt20推論：

14、推論：（l）勻變速直線運動的物體，在連續(xù)相等的時間里的任意兩個相鄰時間段上的位移之差是個恒量，即S S SaT2=恒量（2）勻變速直線運動的物體，在某段時間內的平均速度，等于該段時間的中間時刻的瞬時速度，即= 以上兩推論在“測定勻變速直線運動的加速度”等學生實驗中經(jīng)常用到，要熟練掌握 2tVV20tvv（3）初速度為零的勻加速直線運動（設T為等分時間間隔）：IT末、2T末、3T末瞬時速度的比為Vl V2 V3 Vn1 2 3 n；1T內、2T內、3T內位移的比為Sl S2 S3 Sn=12 22 32 n2；第一個T內，第二個T內，第三個T內位移的比為SI S S SN=l 3 5 （2n1）

15、；從靜止開始通過連續(xù)相等的位移所用時間的比t1 t2 t3 tn123121 nn：三、圖像三、圖像 位移時間圖象：位移時間圖象：位移時間圖象反映了運動物體的位移隨時間變化的關系，勻速運動的St圖象是直線，直線的斜率數(shù)值上等于運動物體的速度；變速運動的St圖象是曲線，圖線切線方向的斜率表示該點速度的大小 速度時間圖象速度時間圖象（1）它反映了運動物體速度隨時間的變化關系（2）勻速運動的V一t圖線平行于時間軸（3）勻變速直線運動的Vt圖線是傾斜的直線，其斜率數(shù)值上等于物體運動的加速度（4）非勻變速直線運動的V一t圖線是曲線，每點的切線方向的斜率表示該點的加速度大小四追及問題的分析思路追及問題的分

16、析思路（1)根據(jù)追趕和被追趕的兩個物體的運動性質，列出兩個物體的位移方程，并注意兩物體運動時間之間的關系（2)通過對運動過程的分析，畫出簡單的圖示，找出兩物體的運動位移間的關系式追及的主要條件是兩個物體在追上時位置坐標相同 (3)尋找問題中隱含的臨界條件，例如速度小者加速追趕速度大者，在兩物體速度相等時有最大距離；速度大者減速追趕速度小者，在兩物體速度相等時有最小距離，等等利用這些臨界條件常能簡化解題過程例1（09年江蘇物理）如圖所示，以m/s勻速行駛的汽車即將通過路口，綠燈還有2 s將熄滅，此時汽車距離停車線18m。該車加速時最大加速度大小為，減速時最大加速度大小為。此路段允許行駛的最大速度

17、為，下列說法中正確的有 A如果立即做勻加速運動，在綠燈熄滅前汽車可能通過停車線 B如果立即做勻加速運動，在綠燈熄滅前通過停車線汽車一定超速 C如果立即做勻減速運動，在綠燈熄滅前汽車一定不能通過停車線 D如果距停車線5m處減速，汽車能停在停車線處 12.5m/s22m/s25m /s例2（09年廣東物理）如圖所示，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心OO轉動，筒內壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內壁A點的高度為筒高的一半。內壁上有一質量為m的小物塊。求當筒不轉動時，物塊靜止在筒壁A點受到的摩擦力和支持力的大??；當物塊在A點隨筒做勻速轉動，且其受到的摩擦力為零時，圓筒轉動的角速度。（題目略有改動）

18、 例. （09江蘇江蘇13） 航模興趣小組設計出一架遙控飛行器，其質量m =2，動力系統(tǒng)提供的恒定升力F =28 N。試飛時，飛行器從地面由靜止開始豎直上升。設飛行器飛行時所受的阻力大小不變，g取10m/s2。（1）第一次試飛，飛行器飛行t1 = 8 s 時到達高度H = 64 m。求飛行器所阻力f的大小；（2）第二次試飛，飛行器飛行t2 = 6 s 時遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力。求飛行器能達到的最大高度h；（3）為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復升力的最長時間t3 。例.（）如圖，與水平面成45角的平面MN將空間分成I和II兩個區(qū)域。一質量為m、電荷量為q（q0）的粒子以速度 從平面MN上的點水平向右射入I區(qū)。粒子在I區(qū)運動時，只受到大小不變、方向豎直向下的電場作用，電場強度大小為E；在II區(qū)運動時，只受到勻強磁場的作用，磁感應度大小為B，方向垂直于紙面向里。求粒子首次從II區(qū)離開時到出發(fā)點的距離。粒子的重力可以忽略。0v0p解析：設粒子第一次過MN時速度方向與水平方向成1角，位移與水平方向成2角且2=450，在電場中做類平拋運動， 則有：02,1,2v tx xyEqaty am得出： 在電場中運行的