高中物理靜態(tài)平衡受力分析

1、受力分析精講（1）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題是指涉及力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的問(wèn)題，在整個(gè)物理學(xué)中占有非常重要的地位，是高考的 熱門考點(diǎn)。我們需要熟練判斷出研究對(duì)象的受力（重力、彈力、摩擦力）情況，對(duì)于物體受力動(dòng) 態(tài)變化的情況，我們還需要借助一些方法來(lái)分析判斷。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于處于靜態(tài)平衡的物體，我們一般采用 力的合成與分解法，正交分解法以及整 體法與隔離法去分析；對(duì)于動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題，我們多采用 圖解法、假設(shè)法、臨界法，相似三角形法 等方法去解決。知識(shí)點(diǎn)1:彈力有無(wú)的判斷假設(shè)法：假設(shè)將與研究對(duì)象接觸的物體解除接觸，判斷研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生改變， 若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力。替換

2、法：例如用細(xì)繩替換裝置中的桿件，看能不能維持原來(lái)的力學(xué)狀態(tài)，如果能維持，則說(shuō) 明這個(gè)桿提供的是拉力；否則，提供的是支持力。狀態(tài)法：由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析彈力，即物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合，依據(jù)物體的運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)，由二力平衡（或牛頓第二定律）列方程，求解物體間的彈力。例1:如圖所示，物體 A靠在豎直墻壁上，在豎直向上的力F作用下，A B一起勻速向上運(yùn)動(dòng)。則物體 A和物體B的受力個(gè)數(shù)分別為（）'" I '/ / I/ .一 F=二/A. 2,3B. 3,4C. 4,4D. 5,4解析：彈力是摩擦力產(chǎn)生的必要條件，兩接觸面間存在摩擦力，則接觸面間一定有彈力；但兩接觸面間存在

3、彈力，卻不一定存在摩擦力。要有摩擦力還要具備以下兩個(gè)條件：兩接觸面不光滑；接觸的兩物體間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。例2：如圖所示，質(zhì)量分別為 m、2m的物體A、B由輕質(zhì)彈簧相連后放置在勻速上升的電梯內(nèi)，當(dāng)電梯鋼索斷裂的瞬間，物體 B的受力個(gè)數(shù)為（）A. 2B. 3C. 4D. 1例3:如圖所示，甲、乙兩彈簧秤長(zhǎng)度相同，串聯(lián)起來(lái)系住一個(gè)400N重物.兩彈由 開(kāi)簧秤量程不同：甲量程為500N,乙量程為1000N.這時(shí)兩彈簧秤讀數(shù)大小應(yīng)當(dāng)，L ip "Q兩彈簧秤簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度相比較，應(yīng)當(dāng)是.例4：右圖所示，為一輕質(zhì)彈簧的彈力F和長(zhǎng)度l大小的關(guān)系圖象，試由圖線確定:（1）彈簧的原長(zhǎng)；（2）彈簧

4、的勁度系數(shù)；彈簧長(zhǎng)為0.20m時(shí)彈力的大小.知識(shí)點(diǎn)2:靜摩擦力有無(wú)及方向大小的判斷1 .靜摩擦力產(chǎn)生的條件：接觸面間有壓力、接觸面粗糙且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).2 .平衡條件法當(dāng)相互接觸的兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可根據(jù)二力平衡條件判斷靜摩擦 力的存在與否及其方向3 .假設(shè)法：利用假設(shè)法進(jìn)行判斷時(shí)，可按以下思路進(jìn)行分析:例5:指明物體A在以下四種情況下所受的靜摩擦力的方向。(1)物體A靜止于斜面上，如圖甲所示。(2)物體A受到水平拉力作用而仍靜止在水平面上，如圖乙所示。(3)物體A放在車上，在剎車過(guò)程中 A相對(duì)于車廂靜止，如圖丙所示。(4)物體A在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖丁所

5、示。解析：先假設(shè)接觸面光滑，再分析在假設(shè)條件下物體是否發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，若滑動(dòng)，說(shuō)明原來(lái)物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，且相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨 勢(shì)與假設(shè)條件下的滑動(dòng)方向相同；若不滑動(dòng)，則說(shuō)明原來(lái)物體就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。例6:如圖所示，某糧庫(kù)使用電動(dòng)傳輸機(jī)向糧垛上輸送麻袋包，現(xiàn)將一麻袋包放置在傾斜的傳送帶上，與傳送 帶一起向上勻速運(yùn)動(dòng)，其間突遇故障，傳送帶減速直至停止。若上述勻速和減速過(guò)程中，麻袋包與傳送帶始終保持相對(duì)靜止，下列說(shuō)法正確的是 ()A.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包只受重力與支持力作用B.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向上 C.減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向下 D.減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受到的摩

6、擦力一定沿傳送帶向上 4.摩擦力的計(jì)算I1 .計(jì)算摩擦力時(shí)，應(yīng)先判斷是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力 .2 .滑動(dòng)摩擦力用F=plN計(jì)算，其中Fn為接觸面受到的正壓力(并不總是等于物體的重力) 或用平衡條件計(jì)算，其大小只與垂直接觸面方向的力有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，與接觸面積的大小無(wú)關(guān)。3.靜摩擦力的計(jì)算方法(1)最大靜摩擦力Ffmax的計(jì)算：最大靜摩擦力Ffmax只在剛好要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)這一特定狀態(tài)下才表現(xiàn)出來(lái)。比滑動(dòng)摩擦力稍大 些，通常認(rèn)為二者相等，即Ffmax= "n。(2) 一般靜摩擦力的計(jì)算:一般靜摩擦力F的大小和方向都與產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力密切相關(guān)，跟接觸面間相互擠壓的 彈力Fn

7、無(wú)直接關(guān)系，因此F具有大小、方向的可變性。對(duì)具體問(wèn)題要結(jié)合研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (靜止、勻速運(yùn)動(dòng)或加速運(yùn)動(dòng))，利用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律列方程求解。F作用在B上，三個(gè)物例7:如圖所示，有三個(gè)相同的物體疊放在一起，置于粗糙的水平地面上，現(xiàn)用水平力體仍然靜止，下列說(shuō)法中正確的是()A.B對(duì)A有摩擦力作用B.B受到A、C的摩擦力作用C.B只受到C的摩擦力作用D.地面對(duì)C有摩擦力作用，大小等于F例8:如圖所示，質(zhì)量為 1kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)產(chǎn)0.2,從t=0開(kāi)始以初速度 vo沿水平地面向右滑行，同時(shí)受到一個(gè)水平向左的恒力F=1N的作用，g取10m/s2,向右為正方向，該物體受到的摩擦力 Ff隨

8、時(shí)間變化的圖象是（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 ）（）例9:如圖所示，三個(gè)粗細(xì)均勻完全相同的圓木A、B、C堆放在水平地面上，處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個(gè)圓木的質(zhì)量為m,截面的半徑為 R,三個(gè)截面圓心連線構(gòu)成的等腰三角形的頂角/Oi=120°,若在地面上的兩個(gè)圓木剛好要滑動(dòng)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，不考慮圓木之間的摩擦，重力加速度為g,則（）A.圓木間的彈力為mgB,每個(gè)圓木對(duì)地面的壓力為 mgC.地面上的每個(gè)圓木受到地面的作用力為mgD.地面與圓木間的動(dòng)摩擦因數(shù)為知識(shí)點(diǎn)3:物體的受力分析1 .明確研究對(duì)象，可以是單個(gè)物體（質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)），也可以 個(gè)物體組成的整體.J Iy ,: ； y2 .

9、隔離分析：將研究對(duì)象從周圍物體中隔離出來(lái)，分析周圍有哪些物體對(duì)它施加了力3 .按重力、彈力、摩擦力、其他力的順序，依據(jù)各力的方向，畫出各力的示意圖受力分析時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題區(qū)分研究對(duì)象所受的力與研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力。對(duì)于分析出的物體受到的每一個(gè)力都應(yīng)找出其施力物體，不能無(wú)中生有。合力和分力不能重復(fù)考慮。“性質(zhì)力”和“效果力”不能重復(fù)分析。區(qū)分內(nèi)力和外力。畫受力示意圖時(shí)，物體所受的各個(gè)力應(yīng)畫成共點(diǎn)力，力的作用點(diǎn)可沿力的作用線移動(dòng)。例10:如圖所示，水平地面上的 L形木板M上放著小木塊 m, M與m間有一處于壓縮狀態(tài)的彈簧，整個(gè)裝置 處于靜止?fàn)顟B(tài).試在圖中畫出長(zhǎng)木板的受力示意圖 .知識(shí)點(diǎn)4:處理

10、平衡問(wèn)題常用的三種方法力的合成、分解法三個(gè)力的平衡問(wèn)題，一般將任意兩個(gè)力合成，則該合力與第三個(gè)力等大反向，或?qū)⑵渲心硞€(gè) 力沿另外兩個(gè)力的反方向分解，從而得到兩對(duì)平衡力。合力與它的分力是等效替代關(guān)系，在進(jìn)行 有關(guān)力的計(jì)算時(shí)，如果已計(jì)入了合力，就不能再計(jì)入分力；如果已計(jì)入了分力，就不能再計(jì)入合 力。力的分解方法（1）按力產(chǎn)生的作用效果進(jìn)行分解：（2）正交分解：將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法。（高考熱點(diǎn)）力的合成與分解方法的選擇一般情況下，物體只受三個(gè)力，且三個(gè)力合力為零的情況下，合成分解法和正交分解法都能 用，但力的效果分解法、合成法解題較為簡(jiǎn)單；在三角形中找?guī)缀侮P(guān)系，利用幾何關(guān)系或三

11、角形 相似求解；而物體受三個(gè)以上力或三個(gè)力合力不為零的情況多用正交分解法，但也要視題目具體 情況而變。例11：如圖所示，光滑斜面的傾角是 30°,輕繩的一端通過(guò)兩個(gè)滑輪與 A相連，另一端固定于大 花板上，不計(jì)輕繩與滑輪的摩擦.物塊 A的質(zhì)量為m,不計(jì)滑輪的質(zhì)量，掛上物塊 B后，當(dāng)動(dòng)滑 輪兩邊輕繩的夾角為90。時(shí)，A、B恰能保持靜止，則物塊B的質(zhì)量為（）A.m B.mC. m D. 2m、正交分解法將各力分解到x軸上和y軸上，運(yùn)用兩坐標(biāo)軸力等于零的條件Fx=0, Fy = 0進(jìn)行分析，多用于三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的物體的平衡。值得注 意的是，對(duì)x、y方向選擇時(shí)，（1） 一般讓某一個(gè)軸沿運(yùn)

12、動(dòng)方向，（2）盡可能使較多的力落在 x、 y軸上，（3）被分解的力盡可能是已知力，不宜分解待求力。例12：（多選）質(zhì)量為m的木塊在推力F作用下，在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示。已知木塊與地面 間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 由那么木塊受到的滑動(dòng)摩擦力為下列各值的哪個(gè)鏈處作D光滑A. 1 mg B. 1 (mg Fsin 0 )C. （mg Fcos 0 ） D.Fcos 0例13:某壓榨機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，其中B為固定錢鏈，若在A錢I用一垂直于壁的力 F,則由于力F的作用，使滑塊C壓緊物體D,設(shè)C與接觸，桿的重力及滑塊 C的重力不計(jì)，圖中a=0.5m,b=0.05m,則物體D所受壓力的大小與 的

13、比值為?（ ?）A.4B.5C.10D.1三、整體法與隔離法整體法是指將相互關(guān)聯(lián)的各個(gè)物體看成一個(gè)整體，并對(duì)此整體進(jìn)行分析的方法，整體法的優(yōu)點(diǎn)在 于只需要分析整個(gè)系統(tǒng)與外界的關(guān)系，避開(kāi)了系統(tǒng)內(nèi)部繁雜的相互作用。隔離法是指將某物體從周圍物體中隔離出來(lái)，單獨(dú)分析該物體的方法，隔離法的優(yōu)點(diǎn)在于能把系 統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體所處的狀態(tài)、物體狀態(tài)變化的原因以及物體間的相互作用關(guān)系表達(dá)清楚。在物理問(wèn)題中，當(dāng)分析相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上物體整體的受力情況及分析外力對(duì)系統(tǒng)的 作用時(shí)，宜用整體法；而在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體（或一個(gè)物體各部分）問(wèn)的相互作用時(shí) 常用隔離法。對(duì)一些較復(fù)雜問(wèn)題，通常需要多次選取研究對(duì)象，交替使用整體法

14、和隔離法。（1）若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體間的相互作用力時(shí)，一般先用整體法由牛頓第二定律求出系統(tǒng)的加速度（注意F= ma中質(zhì)量m與研究對(duì)象對(duì)應(yīng)），再根據(jù)題目要求，將其 中的某個(gè)物體（受力數(shù)少的物體）進(jìn)行隔離分析并求解它們之間的相互作用力，即 “先整體求加速 度，后隔離求內(nèi)力”。（2）若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體加速度不相同，又不需要求系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時(shí)，可利用牛頓 第二定律對(duì)系統(tǒng)整體列式（F合 = m1a1 + m2a2+）,減少未知的內(nèi)力，簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)運(yùn)算。（3）若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的加速度不相同，又需要知道物體間的相互作用力時(shí)，往往把物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，

15、并分別應(yīng)用牛頓第二定律列出方程。例14:（多選）如圖所示，用一水平力 F把A、B兩個(gè)物體擠壓在豎直的墻上，A、B兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)，下5列判斷正確的是（）A. B物體對(duì)A物體的靜摩擦力方向向下B. F增大時(shí)，A和墻之間的摩擦力也增大C.若B的重力大于A的重力，則B受到的摩擦力大于墻對(duì) A的摩擦力D.不論A、B的重力哪個(gè)大，B受到的摩擦力一定小于墻對(duì) A的摩擦力30°的固定斜面上，各籃球依次標(biāo)為“ 2、 0、1、1號(hào)籃子跟4號(hào)籃球間與4號(hào)籃球跟擋板間的彈例15:如圖所示，若有 4個(gè)完全相同的籃球，并排放在傾角為4”，其中4號(hào)籃球被豎直板擋住，不計(jì)所有接觸處的摩擦，則力之比為（）A.B

16、.C.D.課后作業(yè)1:（多選）如圖所示，水平地面粗糙，A、B兩同學(xué)站在地上水平推墻。甲圖中 A向前推B, B向前推墻；乙圖中A、B同時(shí)向前推墻。每人用力的大小都為F,方向水平，則下列說(shuō)法中正確的是（）A.甲圖方式中墻受到的推力為 2FB.乙圖方式中墻受到的推力為2FC.甲圖方式中兩位同學(xué)受到地面的摩擦力大小都為D.乙圖方式中兩位同學(xué)受到地面的摩擦力大小部為2:如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個(gè)截面為四分之一圓弧的柱狀物體A, A的左端緊靠豎直墻， A與豎直墻之間放一光滑圓球B,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，若把A向右移動(dòng)少許后,它們?nèi)蕴幱陟o止?fàn)顟B(tài)，則 （）A.B對(duì)墻的壓力增大 B.A與B之間的作用力增大C.地面對(duì)A的摩擦力減小 D.A對(duì)地面的壓力減小3: 一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套著兩個(gè)小球A和B（中央有孔），A、B繩連接著，它們處于如圖所示位置時(shí)恰好都能保持靜止?fàn)顟B(tài)。此情況下,O處于同一水平面上， A、B間的細(xì)繩呈伸直狀態(tài)，且與水平線成30 °角。已知 B質(zhì)量為3kg,求：細(xì)繩對(duì)B球的拉力大??；（2）A球的質(zhì)量。（g取10m/s2）4:將四塊相同的堅(jiān)