第二章专题强化物体的受力分析

学习目标1进一步熟练判定弹力的方向， 能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向.2进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判左和大小的汁算方法.3学会对物体进行受 力分析的方法.一、弹力的判断和计算1. 弹力的判断(1) 弹力有无的判断“三法”. 条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断 形变较明显的情况. 假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态. 状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二泄律(第三章学习)或共点力平衡条件(第四章 学习)判断弹力是否存在.(2) 弹力方向的确左.2. 弹力的计算(1) 对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克左律F=k.x II-算.(2) 对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体平衡条件来确 定弹力大小.1在图1中画出物体A所受弹力的示意图（已知图中物体A、B均处于静止状态，各接触而都是光滑的）.答案如图所示 解析 用假设法判断题图甲中，若拿走B球，A球将向右下运动,说明A、B间有弾力题 图乙中,若拿走A球，B球将向下运动，说明A、B间有弹力打需器左壁或底拿走,球 会运动,说明容器左壁和底对A也有弹力作用题图丙中，球受到地面的支持力，斜面对球 A没有弾力的作用题图丁中杆给重物的弹力F并不沿着杆的方向，根据假设法判断F的方 向应竖直向上.二、摩擦力的分析与计算1. 静摩擦力有无的判断方法(1) 条件法：根据摩擦力产生的条件判断.(2) 假设法：假设接触而光滑，若物体原来的运动状态改变，说明存在摩擦力；否则，不存在 摩擦力.(3) 状态法：由物体所处的状态分析，若物体静I上或做匀速运动，根据初中学过的二力平衡的 知识判断是否存在摩擦力.(4) 力的相互作用法：当一物体所受摩擦力方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体 所受摩擦力情况和相互作用力等大反向的特点进行判定.2. 摩擦力大小的计算(1) 静摩擦力的大小 静摩擦力的大小通常要通过受力情况和平衡条件进行计算，随着产生运动趋势的外力的变 化而变化. 最大静摩擦力fg 的值略大于滑动摩擦力，高中阶段为了计算方便，往往认为最大静摩 擦力大小等于滑动摩擦力大小.(2) 滑动摩擦力的大小计算公式：.f=iiN公式中N为接触而受到的压力，与物体的重力G是两种性质的力，大小和方向不一左与重力 相同/与物体是否匀速运动.运动速度的大小、接触而积的大小无关，只与“和N有关.如图2所示，一辆汽车在平直公路上向右运动，车上有一木箱.试判断下列情况中木箱所受的摩擦力大小及方向.图2(1) 汽车由静止加速运动时(木箱和车无相对滑动)：(2) 汽车刹车时(木箱和车无相对滑动)：(3) 汽车匀速运动时(木箱和车无相对滑动)；(4) 汽车刹车，木箱在车上向前滑动时：(5) 汽车在匀速运动过程中突然加速，木箱在车上滑动时.答案(1)静摩擦力，向右(2)静摩擦力，向左(3)无摩擦力(4)滑动摩擦力，向左(5)滑动摩擦力，向右解析(1沐箱随汽车一起由静止加速运动，假设二者的接触面是光滑的，贝I木箱由于惯性要 保持原来的静止状态,因此它将相对于汽车向左滑动，而实际上木箱没有滑动,说明木箱相 对汽车有向左滑动的趋势,所以木箱受到向右的静摩擦力,此时静摩擦力方向与木箱运动方 向相同，为动力(2) 汽车刹车时，速度减小,假设木箱与汽车的接触面是光滑的,则木箱将相对汽车向右滑动, 而实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向右滑动的趋势，所以木箱受到向左的静摩擦 力,此时静摩擦力方向与木箱运动方向相反，为阻力(3) 木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对运动或相对运动趋势,因而木箱不受摩擦力(4) 汽车刹车,木箱相对于汽车向右滑动，可知木箱受到向左的滑动摩擦力，摩擦力方向与木 箱运动方向相反，为阻力(5) 汽车在匀速运动过程中突然加速.木箱相对于汽车向左滑动，可知木箱受到向右的滑动摩擦力#摩擦力方向与木箱运动方向相同r为动力3如图3所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上，已知木块的重力G=6N,木块与墙壁间的动摩擦因数“=0.25,求：图3(1) 当F=25N时，木块静止，木块受到的摩擦力的大小：(2) 当F增大为30N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力的大小：(3) 当F=10 N时，木块沿墙而下滑，此时木块受到的摩擦力大小. 答案(1)6N (2)6 N (3)2.5 N解析 分析木块的受力情况，如图所示.(1)(2)木块静止r根据二力平衡，竖直方向上的静摩擦力等于重力，齐二 = G二6 N ,与压力大小无关(3) 木块沿墙壁下滑时,木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力，所以力二两二0.25X10N = 2.5 N.三、物体的受力分析受力分析的一般步骤1. 明确研究对象，即首先确泄我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体（质 点、结点），也可以是两个（或多个）物体组成的整体.2. 隔离分析：将研究对象从周囤物体中隔离出来，分析周用有哪些物体对它施加了力的作用.3.（多选）如图4所示，有三个物体叠放在一起，置于粗糙的水平地而上，现用水平力F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正 确的是（）图4A. B对A有摩擦力作用B. B受到A、C的摩擦力作用C. B受到C的摩擦力作用D. 地而对C有摩擦力作用，大小等于尸答案CD解析 假设B对A有摩擦力作用,则A受力不平衡,不能保持静止，所以B对A无摩擦力 作用，A错误.根据力的相互性可知，对B也无摩擦力作用，B错误假设C对B无摩擦 力作用，则B在水平方向上只受力F作用,不能保持静止,故B受到C的摩擦力作用,由力 的相互性可知，B对C的摩擦力大小为F ,方向向右，因C保持静止,故地面对C的摩擦力 大小为F ,方向向左，所以选项C、D正确.针对训练1 （2019上杭一中期中）对以下小球或木块受力分析正确的是（）A. 两小球靠在一起静止于光滑水平而上B. 木块静止于斜而上C. 小球用绳拴挂于竖直光滑墙壁上静止D. 小球在光滑水平面上向右匀速运动答案C针对训练2 （2019-济南一中期中）我国的高铁技术在世界上处于领先地位，髙铁（如图5甲所 示）在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动.图乙为高铁车厢示意图，人、 B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌而上，两物块与桌而间的动摩擦因数相同，A的质 量比B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速宜线运动，A、3相对于桌而始终保持静 止，下列说法正确的是（）A. A受到2个力的作用B. B受到3个力的作用C. A受到桌面对它向右的摩擦力D. B受到A对它向右的弹力答案A解析 车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时A、B均在向右做匀速直线运动，故A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时A、B间 也没有弹力作用，故A正确，B、C. D错误.1 （弹力的分析）（2019湖南师大附中高一上期末）下列各图中P、0两球均处于静止状态，两球之间一左不存在弹力的是（所有接触而都是光滑的）（）答案A2. （摩擦力的分析与计算）（2020济宁一中期中）如图6所示，A、B、C三个物体质量相等，它 们与传送带间的动摩擦因数也相同.三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头 所示.则下列说法正确的是（）图6A. A物体受到的摩擦力方向向右B. 三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零C. B受到的摩擦力沿斜而向下D. B、C受到的摩擦力方向相反答案B解析A物体在水平方向上做匀速直线运动,水平方向上不受摩擦力，故A错误；B、C物体相对传送带均有向下滑动的趋势,故均受到沿斜面向上的静摩擦力，B正确，C、D错误.3. （摩擦力的分析与计算）如图7所示，物体A的质量为lkg,宜于水平地而上，物体与地而 间的动摩擦因数“=0.2,从/=0开始，物体以一泄的初速度他向右滑行的同时，受到一个 水平向左、大小恒为F0=l N的作用力，则反映物体受到的摩擦力/随时间变化的图像正确 的是（取向右为正方向，g取10 nVs2）（ ）答案C解析 物体向右滑行时，受到地面向左的滑动摩擦力，由.力二“加g ,得力二2 N ；物体静止后，因受到向左的拉力F（）= I N/max，故A将运动，A所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为/滑二“G.4二8 N ；当F二10N时，A所受最大静摩擦力为/静max二“(F十6)二12 N，此时Gp/静唤， 故A静止，A所受摩擦力为静摩擦力，大小为f修二Gp二10 N.若A匀速运动，此时滑动摩擦力大小等于B的重力大小，故此时有：“(G + F) = Gl,代入 数据得：尸二5 N ,故所加力F的大小是5 N.