物體的受力分析及典型例題

1、物體的受力（動(dòng)態(tài)平衡）分析及典型例題受力分析就是分析物體的受力，受力分析是研究力學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)，是研究力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。受力分析的依據(jù)是各種力的產(chǎn)生條件及方向特點(diǎn)。一 . 幾種常見(jiàn)力的產(chǎn)生條件及方向特點(diǎn)。1. 重力。重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力，只要物體在地球上，物體就會(huì)受到重力。重力不是地球?qū)ξ矬w的引力。重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系是高中物理的一個(gè)小難點(diǎn)。重力的方向：豎直向下。2. 彈力。彈力的產(chǎn)生條件是接觸且發(fā)生彈性形變。判斷彈力有無(wú)的方法：假設(shè)法和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析法。彈力的方向與施力物體形變的方向相反，與施力物體恢復(fù)形變的方向相同。彈力的方向的判斷：面面接觸垂直于面，點(diǎn)面接觸垂直于面，點(diǎn)線(xiàn)

2、接觸垂直于線(xiàn)。【例 1】如圖 1 1 所示，判斷接觸面對(duì)球有無(wú)彈力，已知球靜止，接觸面光滑。圖a中接觸面對(duì)球無(wú)彈力；圖 b 中斜面對(duì)小球有支持力。ab圖 11圖 12【例 2】如圖 1 2 所示，判斷接觸面MO、 ON對(duì)球有無(wú)彈力，已知球靜止，接觸面光滑。水平面ON對(duì)球有支持力，斜面MO對(duì)球無(wú)彈力?！纠?3】如圖 1 4 所示，畫(huà)出物體A 所受的彈力。a 圖中物體A 靜止在斜面上。b 圖中桿 A 靜止在光滑的半圓形的碗中。c 圖中 A 球光滑， O為圓心， O為重心。abc圖 14【例 4】如圖 16 所示， 小車(chē)上固定著一根彎成角的曲桿，桿的另一端固定一個(gè)質(zhì)量為 m的球，試分析下列情況下桿對(duì)

3、球的彈力的大小和方向： （ 1）小車(chē)靜止；（ 2）小車(chē)以加速度 a 水平向右加速運(yùn)動(dòng)； （ 3）小車(chē)以加速度 a 水平向左加速運(yùn)動(dòng)； （4）加速度滿(mǎn)足什么條件時(shí)，桿對(duì)小球的彈力沿著桿的方向。3. 摩擦力。摩擦力的產(chǎn)生條件為：（ 1）兩物體相互接觸，且接觸面粗糙；（ 2）接觸面間有擠壓；（ 3）有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。摩擦力的方向?yàn)榕c接觸面相切，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。判斷摩擦力有無(wú)和方向的方法：假設(shè)法、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析法、牛頓第三定律分析法。【例 5】如圖 1 8 所示，判斷下列幾種情況下物體A 與接觸面間有、無(wú)摩擦力。圖 18圖 a 中物體 A 靜止。圖 b 中物體 A 沿豎直面

4、下滑，接觸面粗糙。圖c 中物體 A 沿光滑斜面下滑。圖d 中物體 A 靜止。圖 a 中無(wú)摩擦力產(chǎn)生， 圖 b 中無(wú)摩擦力產(chǎn)生， 圖 c 中無(wú)摩擦力產(chǎn)生 , 圖 d 中有摩擦力產(chǎn)生?！纠?6】如圖 1 9 所示為皮帶傳送裝置，甲為主動(dòng)輪，傳動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑，P、Q分別為兩輪邊緣上的兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是：（ B）A P、 Q兩點(diǎn)的摩擦力方向均與輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反B P 點(diǎn)的摩擦力方向與甲輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，Q點(diǎn)的摩擦力方向與乙輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同C P 點(diǎn)的摩擦力方向與甲輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，Q點(diǎn)的摩擦力方向與乙輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反D P、 Q兩點(diǎn)的摩擦力方向均與輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同圖 19【例 7】如圖 1 10

5、所示，物體 A 疊放在物體 B 上，水平地面光滑，外力 F 作用于物體 B 上使它們一起運(yùn)動(dòng)，試分析兩物體受到的靜摩擦力的方向。圖 110【例 8】如圖 1 12 所示， A、 B 兩物體豎直疊放在水平面上，今用水平力F 拉物體，兩物體一起勻速運(yùn)動(dòng)，試分析A、 B 間的摩擦力及B 與水平面間的摩擦力。圖 112二 . 受力分析的步驟：（ 1）確定研究對(duì)象，可以是某個(gè)物體也可以是整體。高中物理中受力分析的研究對(duì)象大多數(shù)可看成質(zhì)點(diǎn)。（ 2）按順序畫(huà)力：a先畫(huà)重力：作用點(diǎn)畫(huà)在物體的重心，方向豎直向下。b次畫(huà)已知力c再畫(huà)接觸力（彈力和摩擦力） ：看研究對(duì)象跟周?chē)渌矬w有幾個(gè)接觸點(diǎn)（面） ，先對(duì)某個(gè)接

6、觸點(diǎn) （面）分析， 若有擠壓， 則畫(huà)出彈力， 若還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，則再畫(huà)出摩擦力。分析完一個(gè)接觸點(diǎn)（面）后，再依次分析其他的接觸點(diǎn)（面）。d再畫(huà)其它力：看是否有電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力作用，如有則畫(huà)出。（ 3）驗(yàn)證：a. 每一個(gè)力都應(yīng)找到對(duì)應(yīng)的施力物體和受力物體。對(duì)哪個(gè)物體進(jìn)行受力分析，哪個(gè)物體就是每一個(gè)力的受力物體。b. 受的力應(yīng)與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)。【例 9】如圖 1 13 所示，豎直墻壁光滑，分析靜止的木桿受哪幾個(gè)力作用。三 . 受力分析的方法：整體法和隔離法。整體法隔離法概念將幾個(gè)物體作為一個(gè)整將研究對(duì)象與周?chē)矬w來(lái)分析的方法體分隔開(kāi)的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系研究系統(tǒng)內(nèi)物體之

7、間統(tǒng)整體的作用力的相互作用力分析整體周?chē)渌矬w分析它受到周?chē)渌⒁鈫?wèn)題對(duì)整體的作用。 而不畫(huà)整體內(nèi)物體對(duì)它的作用力部物體間的相互作用?！纠?10】如圖 1 14 所示，、疊放于水平地面上，加一水平力，三物體仍靜止，分析、的受力情況?！究偨Y(jié)】用隔離法分析物體受力時(shí)應(yīng)將研究的物體單獨(dú)拿出來(lái)，不要都畫(huà)在一起，以免出現(xiàn)混亂。隔離法分析物體受力時(shí)要特別注意牛頓第三定律分析法的使用。給每個(gè)力起好名字。【例 11】如圖 1 15 所示，物體、靜止，畫(huà)出、的受力圖?！纠?12】如圖 1 16 所示，用兩相同的夾板夾住三個(gè)重為體均保持靜止，請(qǐng)分析各個(gè)物體的受力情況.G的物體A、B、 C，三個(gè)物圖 116【例

8、 13】如圖 1 18 所示，放置在水平地面上的直角劈若 m在其上勻速下滑，仍保持靜止，那么正確的說(shuō)法是（M上有一個(gè)質(zhì)量為AC）m的物體，A. 對(duì)地面的壓力等于（M+m） gB. 對(duì)地面的壓力大于（M+m） gC. 地面對(duì)沒(méi)有摩擦力D. 地面對(duì)有向左的摩擦力四 . 正交分析法列平衡方程及力的三角形將物體受到的各個(gè)力向兩個(gè)相互垂直的方向上分解，然后列出兩個(gè)平衡方程。五、物體的動(dòng)態(tài)平衡（一）共點(diǎn)力的平衡1. 共點(diǎn)力：物體受到的各力的作用線(xiàn)或作用線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)能相交于一點(diǎn)的力2. 平衡狀態(tài)：在共點(diǎn)力的作用下，物體處于靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)圖 118.3.共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件：合力為零，即F合0.

9、4.力的平衡：作用在物體上幾個(gè)力的合力為零，這種情形叫做力的平衡.(1) 若處于平衡狀態(tài)的物體僅受兩個(gè)力作用，這兩個(gè)力一定大小相等、方向相反、作用在一條直線(xiàn)上，即二力平衡 .(2) 若處于平衡狀態(tài)的物體受三個(gè)力作用，則這三個(gè)力中的任意兩個(gè)力的合力一定與另一個(gè)力大小相等、方向相反、作用在一條直線(xiàn)上.(3) 若處于平衡狀態(tài)的物體受到三個(gè)或三個(gè)以上的力的作用，則宜用正交分解法處理，此時(shí)的平衡方程可寫(xiě)成：（二）物體的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題物體在幾個(gè)力的共同作用下處于平衡狀態(tài)，如果其中的某個(gè)力（或某幾個(gè)力）的大小或方向，發(fā)生變化時(shí)，物體受到的其它力也會(huì)隨之發(fā)生變化，如果在變化的過(guò)程中物體仍能保持平衡狀態(tài)，我們就可

10、以依據(jù)平衡條件，分析出物體受到的各力的變化情況。分析方法：（ 1）矢量三角形法如果物體在三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，其中只有一個(gè)力的大小和方向發(fā)生變化，而另外兩個(gè)力中， 一個(gè)大小、 方向均不變化；一個(gè)只有大小變化，方向不發(fā)生變化的情況。如果物體在三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，其中一個(gè)力的大小和方向發(fā)生變化時(shí)，物體受到的另外兩個(gè)力中只有一個(gè)大小和方向保持不變，另一D個(gè)力的大小和方向也會(huì)發(fā)生變化的情況下，考慮三角形的相似關(guān)系。C例題與習(xí)題：B1如圖所示， 小球用細(xì)繩系住放在傾角為的光滑斜面上，OA當(dāng)細(xì)繩由水平方向逐漸向上偏移時(shí)，細(xì)繩上的拉力將：A逐漸變大CB逐漸變小C先增大后減小D先減小后增大FBAO2

11、光滑的半球形物體固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑輪，輕繩的一端系一小球，靠放在半球上的A 點(diǎn)，另一端繞過(guò)定滑輪后用力拉住，使小球靜止，如圖所示?，F(xiàn)緩慢的拉繩，在小球沿球面由A 到 B 的過(guò)程中，半球?qū)π∏虻闹С至 和繩對(duì)小球的拉力 T 的大小變化情況是：變大， T 變小變小， T 變大BA變小， T 先變大后變小不變， T 變小3、如圖 33 所示，長(zhǎng)為 5m的細(xì)繩的兩端分別系于豎立在地面上相距為 4m的兩桿的頂端 A、B ，繩上掛一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤，其下連著一個(gè)重為 12N的物體，平衡時(shí)，問(wèn)：繩中的張力 T 為多少 ? A 點(diǎn)向上移動(dòng)少許，重新平衡后，繩與水平面夾角，繩B圖 33

12、中張力如何變化 ?4、如圖 34 所示， AO、 BO和 CO三根繩子能承受的最大拉力相OA等， O為結(jié)點(diǎn)， OB與豎直方向夾角為，懸掛物質(zhì)量為m。求1 OA、 OB、 OC三根繩子拉力的大小。C A 點(diǎn)向上移動(dòng)少許，重新平衡后，繩中張力如何變化？圖六精題精練。1. 如圖所示，質(zhì)量分別為 m1、m2 的兩個(gè)物體通過(guò)輕彈簧連接，在力 F 的作用下一起沿水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（ m1 在地面， m2 在空中），力 F 與水平方向成 角。則 m1 所受支持力 N 和摩擦力 f 正確的是（）=m1g+m2g-Fsin =m1g+m2g-Fcos 2. 如圖所示，用兩相同的夾板夾住四個(gè)重為G的物體 A、

13、B、C、D、E，五個(gè)物體均保持靜止，則BC間的摩擦力為。3. 自行車(chē)正常行駛時(shí)，前輪所受摩擦力向，后輪所受摩擦力向。4. 如圖所示，將質(zhì)量為 m的滑塊放在傾角為 的固定斜面上?；瑝K與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 。若滑塊與斜面之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力大小相等，重力加速度為g，則 ()（ A）將滑塊由靜止釋放，如果 tan ，滑塊將下滑（ B）給滑塊沿斜面向下的初速度，如果 tan ，滑塊將減速下滑(C) 用平行于斜面向上的力拉滑塊向上勻速滑動(dòng)，如果 =tan ，拉力大小應(yīng)是2mgsin （ D）用平行于斜面向下的力拉滑塊向下勻速滑動(dòng)，如果 =tan ，拉力大小應(yīng)是mgsin 5. 如圖，將物體

14、 Q緩慢向右移動(dòng)一點(diǎn)， P、 Q 始終平衡，物體 Q所受的力中，增大的是 ( )A. 繩子所給的拉力B.地面所給的支持力C. 地面所給的摩擦力D.以上各力均不增大6.如圖所示，物體m與斜面體M一起靜止在水平面上。若將斜面的傾角一些，且物體m仍靜止在斜面上，則（）A. 斜面體對(duì)物體的支持力變小B. 斜面體對(duì)物體的摩擦力變大C. 水平面與斜面體間的摩擦力變大D. 水平面與斜面體間的摩擦力變小 稍微增大7.如圖 2 所示，用細(xì)繩連接用同種材料制成的a 和下作勻速運(yùn)動(dòng)，且繩子剛好伸直，關(guān)于a、 b 的受力情況 (A a 受 3 個(gè)力， b 受 4 個(gè)力B a 受 4 個(gè)力， b 受 3 個(gè)力C a、b

15、 均受 3 個(gè)力D a、b 均受 4 個(gè)力b 兩個(gè)物體。它們恰能沿斜面向)8. 如圖，質(zhì)量為 m的物體置于傾角為 的固定斜面上，物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，先用平行于斜面的推力F1 作用于物體上，能使其能沿斜面勻速上滑，若改用水平推力 F2 作用于物體上， 也能使物體沿斜面勻速上滑，則兩次力之比F1：F2 等于（A. cos + sin B. cos - sin + tan D. 1- tan ）9.建筑工人用圖所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料。質(zhì)量為 70.0kg 的工人站在地面上，22輪的摩擦，則工人對(duì)地面的壓力大小為(g 取 lOms )（）A 510 NC 890 NB490ND910

16、N10. 為了節(jié)省能量， 某商場(chǎng)安裝了智能化的電動(dòng)扶梯。 無(wú)人乘行時(shí)， 扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時(shí)，它會(huì)先慢慢加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這兩個(gè)過(guò)程，如圖所示。那么下列說(shuō)法中正確的是()A. 顧客始終受到三個(gè)力的作用B. 顧客始終處于超重狀態(tài)C. 顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向左下方，再豎直向下D. 顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向右下方，再豎直向下11. 重力為 G 的重物 D 處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖所示， AC和 BC 兩段繩子與豎直方向的夾角分別為 和 。 90?，F(xiàn)保持 角不變，改變 角，使 角緩慢增大到 90，在 角增大過(guò)程中， AC的張力 T1， BC的張力 T2 的變化

17、情況為 ：（ ）12. 如圖所示，均勻小球放在光滑豎直墻和光滑斜木板之間，木板上端用水平細(xì)繩固定，下端可以繞 O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在放長(zhǎng)細(xì)繩使板轉(zhuǎn)至水平的過(guò)程中( 包括水平 ) ：（ ）A小球?qū)Π宓膲毫χ饾u增大且恒小于球的重力B小球?qū)Π宓膲毫χ饾u減小且恒大于球的重力C小球?qū)Φ膲毫χ饾u增大D小球?qū)Φ膲毫χ饾u減小13有一個(gè)直角支架AOB， AO是水平放置，表面粗糙OB豎直向下，表面光滑OA上套有小環(huán) P， OB套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可以忽略不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連， 并在某一位置平衡，如圖所示 現(xiàn)將 P 環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)相比較，AO桿對(duì) P 的支持力FN和細(xì)繩上的拉力F 的變化情況是： （）A FN不變， F 變大B FN不變， F 變小C FN變大， F 變大D FN變大， F 變小14. 如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量都是 m的小球 A、 B 用輕桿連接后斜放在墻上處于平衡狀