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拓展課Ⅰ受力分析【知識掌握】受力分析中存在的問題1.研究對象不明確,分析錯誤學生在進行力學學習中,往往把施力對象和受力對象相混淆。原因在于學習時,老師在課堂教學中會總結(jié)成“一個物體既是施力對象,同時還是受力對象”。這一總結(jié)并無差錯,但往往會讓學生在進行物體受力分析時產(chǎn)生較大困惑。例如:靜止于水平面的一個物體A,請作出其受力情況(如圖):受力方向判斷不準確,分析錯誤重力:始終豎直向下壓力:垂直于受力面,且指向受力面浮力:始終豎直向上摩擦力:與物體相對運動或相對運動的趨勢方向相反3.主觀臆斷受力,分析錯誤例如:物體A沿著某個斜面往下滑動,請作出其滑動中的受力情況(如圖):4.分析步驟不當,分析錯誤對于初中學生而言,雖然對重力、彈力、摩擦力等力的概念和內(nèi)容有較好掌握,但在進行物體受力分析時,總會無從下手,不知道先分析哪個力,再分析哪個力,缺乏條理性,如此就會導致少一些受力或多出受力。受力分析的常用方法1.整體法和隔離法整體法:將相對靜止的物體作為一個整體來分析。隔離法:將研究對象與周圍物體分隔開來分析。整體法隔離法概念將幾個物體作為一個整體來分析的方法將研究對象與周圍物體分隔開的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問題分析整體周圍其他物體對整體的作用,而不畫整體內(nèi)部物體間的相互作用。分析它受到周圍其他物體對它的作用力(1)A和地面之間有摩擦力嗎?大小多少?方向如何?(整體法)(2)A和B之間有摩擦力嗎?大小多少?方向如何?(隔離法)AABF=10N(圖中A、B均靜止)A和地面之間有摩擦力嗎?大小多少?方向如何?(整體法)A和B之間有摩擦力嗎?大小多少?方向如何?(隔離法)AABF=10N(圖中A、B均靜止)2假設法在未知某力是否存在時,可先對其作出存在或不存在的假設,然后再就該力存在與不存在對物體運動狀態(tài)所產(chǎn)生影響來判斷該力是否存在。一般用來判斷彈力和靜摩擦力的有無。AABF(圖中A、B均靜止)結(jié)合物體的運動狀態(tài)(如平衡狀態(tài))和力的作用的相互性進行分析。例三、受力分析的一般步驟1.明確研究對象,即明確要分析的是哪個物體的受力情況。在進行受力分析時,研究對象可以是某一個物體,也可以是保持相對靜止的若干個物體(整體)。在解決比較復雜的問題時,靈活地選取研究對象可以使問題簡潔的得到解決。研究對象確定以后,只分析研究對象以外的物體施予研究對象的力(即研究對象所受的力),而不分析研究對象施予外界的力。GCFCFBGCFCFB′CGBFA′FBBAGAFAABC3.養(yǎng)成按步驟分析力的習慣,這是防止漏力的有效措施.(1)重力一定有:作用點在物體的重心;(2)彈力看四周:看研究對象與跟其他物體有幾個接觸點(面),某個點(面)若有擠壓,則畫出彈力;(3)摩擦力看接觸面:注意有彈力的接觸面如果是不光滑的,并且有相對運動或相對運動的趨勢時,則畫出摩擦力;(4)其他外力。對初中物體受力分析步驟進行了一個總結(jié),即“一個中心,四個基本點”。具體而言,就是要明確研究對象,以此為核心,如果研究對象都是錯誤的,那么受力分析也是錯誤的;按照“一重二彈三摩擦四其他”的基本步驟對四個基本受力點進行分析。4.畫完力后再做檢查.(1)檢查一下畫出的每個力能否找出它的施力物體,若沒有施力物體,則該力一定不存在。注意尋找施力物體是防止多力的有效措施。(2)分析一下分析的結(jié)果能否使物體處于題目中所給的狀態(tài),否則必然發(fā)生了多力或漏力的現(xiàn)象。合力分力不重復只畫受力拋施力【鞏固提高】一.選擇題(共9小題)1.某商場安裝的智能化的電動扶梯如圖所示。無人乘行時,扶梯運轉(zhuǎn)得很慢;有人站在扶梯上時,它會先慢慢加速,再勻速運轉(zhuǎn),顧客乘扶梯上樓,恰好經(jīng)歷了這兩個過程.下列說法正確的是()A.以扶梯為參照物,顧客是運動的 B.扶梯加速過程中,顧客對扶梯的壓力與扶梯對顧客的支持力是一對相互作用力 C.扶梯加速過程中,顧客受到的慣性保持不變 D.扶梯整個運行過程中,顧客始終受摩擦力的作用【解答】解:A、以扶梯為參照物,顧客與扶梯沒有相對位置的變化,顧客是靜止的,故A錯誤;B、顧客對扶梯的壓力和扶梯對顧客的支持力大小相等、方向相反、作用在兩個物體上,作用在同一條直線上,是一對相互作用力,故B正確;C、慣性不是力,不能說受到慣性的作用,故C錯誤;D、在慢慢加速的過程中,人增加速度與速度同方向,合力斜向右上方,因而顧客受到的摩擦力;在勻速運動的過程中,顧客處于平衡狀態(tài),只受重力和支持力,顧客與電梯間的摩擦力等于零,故D錯誤。故選:B。2.如圖所示,甲是放在水平桌面上的重為10N的木塊,重為6N鉤碼乙通過細繩繞過定滑輪帶動甲做勻速直線運動,若要用力將甲物塊向左水平勻速拉動,拉力大小為()A.4N B.6N C.12N D.16N【解答】解:鉤碼通過定滑輪拉著木塊向右進行勻速直線運動,木塊水平方向上受到水平向右6N的拉力和水平向左的滑動摩擦力作用,這兩個力是平衡力,大小相等,所以滑動摩擦力是f=6N;對木塊施加一個水平向左的拉力F左,使木塊拉動鉤碼勻速上升,木塊向左勻速直線運動,木塊水平方向上受到水平向左的拉力F、水平向右的滑動摩擦力、水平向右的拉力F=6N,水平向左的拉力F與水平向右的拉力F、滑動摩擦力是平衡力,所以F左=F+f=6N+6N=12N,故C正確。故選:C。3.如圖所示一塊正方體的磁鐵重2N,在大小為F=3N的拉力下從A點水平直線運動到E點。已知AB=BC=DE=4m,其中AC段接觸面的材料是木,DE段接觸面的材料是鐵,每經(jīng)過相同時間,用虛線框記錄物體位置,根據(jù)圖像,下列說法錯誤的是()A.AB段是在做勻速直線運動,所以摩擦力等于3N B.BC段物體在做加速運動,所以摩擦力小于3N C.DE段由于受到磁力作用磁體對接觸面壓力變大,所以DE段摩擦力一定比AB段要大 D.BC段要比AB段要光滑【解答】解:A、由圖知,在AB段,磁鐵在相等時間內(nèi)通過的路程相同,所以正方體磁鐵在AB段做勻速直線運動,則磁鐵受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一對平衡力,拉力大小是3N,所以磁鐵在AB段受到的摩擦力也是3N,故A項說法正確。B、由圖知,在BC段,磁鐵在相等時間內(nèi)通過的路程越來越長,所以正方體磁鐵在BC段做加速運動,則磁鐵受到水平向右的拉力大于摩擦力,拉力大小是3N,所以磁鐵在BC段受到的摩擦力小于3N,故B項說法正確。C、由圖知,在DE段,磁鐵在相等時間內(nèi)通過的路程相同,所以正方體磁鐵在DE段做勻速直線運動,則磁鐵受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一對平衡力,拉力大小是3N,所以磁鐵在DE段受到的摩擦力也是3N,又因為磁鐵在AB段受到的摩擦力等于3N,所以DE段摩擦力等于AB段摩擦力,故C項說法錯誤。D、滑動摩擦力的大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關;由前面解答可知,磁鐵在BC段受到的摩擦力小于在AB段受到的摩擦力;磁鐵在AC段對接觸面的壓力大小相同(都等于磁鐵的重力),而磁鐵在BC段受到的摩擦力較小,所以可知BC段要比AB段要光滑,故D項說法正確。故選:C。4.如圖所示,放在水平桌面上的物體,兩邊用細線通過滑輪與吊盤相連。若在左盤中放重為10N的砝碼,右盤中放總重為30N的砝碼時,物體M恰好以速度v向右做勻速直線運動,如果右盤中的砝碼不變,物體M在水平桌面上以速度3v向左做勻速直線運動,則左盤中砝碼的重應為(吊盤重不計,繩子與滑輪摩擦不計)()A.40N B.50N C.60N D.70N【解答】解:在左盤中放重為10N的砝碼,右盤中放重為30N的砝碼時,物體M恰好以速度v向右做勻速直線運動,此時物體M受向左的摩擦力,則f+10N=30N,物體所受的摩擦力大小為f=20N;當物體向左直線運動時,摩擦力方向向右,大小不變,要讓物體勻速運動,根據(jù)平衡力的條件可知,向左的力要等于向右的力,G左=G右+f=30N+20N=50N,故左盤中砝碼的重應為50N。故選:B。5.如圖所示,一個同學用雙手水平地夾住一疊書,已知他單手在這疊書的兩端施加的最大摩擦力為90N,每本書的質(zhì)量為1kg,書與書之間的最大摩擦力為75N,g=10N/kg,則該同學最多能水平夾住書的個數(shù)為()A.15 B.16 C.17 D.18【解答】解:設所有的書為n本,則所有書的總重力:G=nmg=n×1kg×10N/kg=n×10N,將所有書當作整體,在豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力,則根據(jù)二力平衡可得:2f最大≥G,即2×90N≥n×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣①除最外側(cè)兩本書(n﹣2本),將剩余書當作整體,剩余書的總重力:G′=(n﹣2)mg=(n﹣2)×1kg×10N/kg=(n﹣2)×10N在豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力,則根據(jù)二力平衡可得:2f≥G′,即2×75N≥(n﹣2)×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②聯(lián)立①②可得:n≤17,故最多可以有17本書。故選:C。6.如圖所示,物體A、物體B的重力分別為15N和10N,大小為60N的水平推力F作用在A上,A與豎直墻面接觸,A和B勻速下滑。則A與豎直墻面間的滑動摩擦力大小為()A.10N B.15N C.25N D.60N【解答】解:物體A、B組成的整體,受豎直向下的重力G=GA+GB=15N+10N=25N,豎直向上的摩擦力f,而處于平衡狀態(tài),水平推力F作用在A上,A與豎直墻面接觸,A和B勻速下滑由平衡條件得A受到的摩擦力:f=G=25N,方向豎直向上.故選:C。7.如圖甲所示,物體甲重30N,被50N的水平壓力F甲壓在豎直墻壁上保持靜止。如圖乙所示,物體乙重60N,在20N的水平拉力F乙作用下,沿水平桌面勻速向右運動.則物體甲受到的摩擦力f甲和物體乙受到的摩擦力f乙分別是()A.f甲=30N,f乙=60N B.f甲=30N,f乙=20N C.f甲=50N,f乙=60N D.f甲=50N,f乙=20N【解答】解:(1)以物體甲為研究對象,甲物體在水平方向受到壓力和墻壁的支持力,豎直方向受到豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力,因甲物體靜止,處于平衡狀態(tài),受到的力為平衡力,所以,物體甲受到的摩擦力f甲=G甲=30N;(2)以乙物體為研究對象,乙物體在豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力,水平方向受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,因乙物體沿水平桌面勻速向右運動,處于平衡狀態(tài),受到的力為平衡力,所以,乙受到的摩擦力f乙與拉力大小相等,f乙=F乙=20N。故選:B。8.如圖所示,整個裝置靜止在水平桌面上,其中A、B兩木塊疊放在一起,兩個輕質(zhì)彈簧測力計C、D的一端與兩木塊相連,另一端固定在鐵架臺E、F上.此時,兩個輕質(zhì)彈簧測力計C、D水平方向施力,且示數(shù)相等,均為2N.下列說法正確的是()A.砝碼受到的摩擦力大小為2N B.B對A的靜摩擦力的大小等于2N C.A對B的靜摩擦力的大小等于0N D.地面對B的摩擦力大小為2N【解答】解:A、圖中,砝碼靜止在木塊A上,二者沒有相對運動的趨勢,沒有摩擦力,砝碼受到的摩擦力大小為0N,故A錯誤;BC、整個裝置靜止在水平桌面上,A、B保持相對靜止,B對A的靜摩擦力和A對B的靜摩擦力是一對相互作用力,大小相等,因此B對A的靜摩擦力和A對B的靜摩擦力的大小相等,都是2N,故B正確,C錯誤;D、整個裝置靜止在水平桌面上,且受到左右兩個大小相等的拉力,所以B相對于地面沒有相對運動趨勢,地面對B的摩擦力大小為0N,故D錯誤。故選:B。9.如圖所示,物體A、B、C的重力均為10N,疊放在水平桌面上。作用于B的水平向右的拉力F1=2N;作用于C的水平向左的拉力F2=3N,當這三個物體均處于靜止狀態(tài)時,A和B間的摩擦力為f1;C和桌面間的摩擦力為f2,則下列分析正確的是()A.f1=0f2=0 B.f1=0f2=1N C.f1=2Nf2=3N D.f1=2Nf2=1N【解答】解:以A為研究對象,由于AB沒有相對運動的趨勢,故A和B間的摩擦力f1=0N,以AB整體為研究對象,由平衡分析可知,C對B的摩擦力與F1大小相等,方向相反,即有B和C間的摩擦力fBC=F1=2N。以三個物體整體為研究對象,根據(jù)平衡條件得到,桌面對C的摩擦力f2與F1、F2的合力大小相等、方向相反,即得到f3=F2﹣F1=3N﹣2N=1N,方向水平向右。故選:B。二.作圖題(共7小題)10.如圖所示,請畫出掛在墻壁上小球受到的重力和小球?qū)Ρ趬毫Φ氖疽鈭D。【解答】解:重力的方向豎直向下,作用點在物體的重心,從小球的重心(球心)作豎直向下的重力G;壓力的作用點是球與墻壁的接觸點,然后從作用點作垂直于墻壁,并指向墻里面的壓力F。如圖所示:11.汽車車廂里掛著一個小球,某時刻出現(xiàn)如圖所示的情景。(忽略空氣對球的作用力)畫出此時小球的受力示意圖?!窘獯稹拷猓盒∏蚴艿截Q直向下的重力G和沿繩子的拉力F的作用,作用點在小球的重心,過重心分別沿力的方向各畫一條有向線段,并標出“G”和“F”,如圖所示:12.如圖是炫酷的磁懸浮藍牙音箱,工作時整個音箱可以懸浮在空中,不計空氣浮力,請畫出正在工作的音箱的受力示意圖。【解答】解:正在工作的音箱處于平衡狀態(tài),它受到豎直向下的重力和豎直向上的磁場的作用力,過重心分別做豎直向下的重力G和豎直向上的磁場力F,如圖所示;13.(1)當物體A沿斜面勻速下滑時,請在圖1中畫出斜面對A的作用力的示意圖。(2)當物體A沿斜面勻速下滑時,請在圖2中畫出A對斜面的作用力的示意圖?!窘獯稹拷猓海?)物體沿斜面勻速下滑,斜面對A有垂直于斜面向上的支持力F、平行于斜面向上的滑動摩擦力f,如圖所示:(2)當物體A沿斜面勻速下滑時,A對斜面的作用力有對斜面的摩擦力和對斜面的壓力,摩擦力的方向與物體運動方向相同,作用點都可以在接觸面的中點處。過力的作用點沿垂直于斜面向下的方向畫一條帶箭頭的線段,并用符號F表示,過力的作用點沿平行斜面向下的方向畫一條帶箭頭的線段,并用符號F表示,如圖所示:14.如圖所示是體重為5

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