物体的受力（动态平衡）分析及典型例题

物体的受力动态平衡分析p 及典型例题 - 物体的受力动态平衡分析p 及典型例题 受力分析p 就是分析p 物体的受力，受力分析p 是研究力学问题的根底，是研究力学问题的关键。 受力分析p 的根据是各种力的产生条件及方向特点。 一.几种常见力的产生条件及方向特点。 1.重力。 重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，只要物体在地球上，物体就会受到重力。 重力不是地球对物体的引力。重力与万有引力的关系是高中物理的一个小难点。 重力的方向：竖直向下。 2.弹力。 弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。 判断弹力有无的方法：假设法和运动状态分析p 法。 弹力的方向与施力物体形变的方向相反，与施力物体恢复形变的方向一样。 弹力的方向的判断：面面接触垂直于面，点面接触垂直于面，点线接触垂直于线。 【例1】如图11所示，判断接触面对球有无弹力，球静止，接触面光滑。图a中接触面对球 无 弹力；图b中斜面对小球 有 支持力。 a b 图12 图11 【例2】如图12所示，判断接触面MO、ON对球有无弹力，球静止，接触面光滑。程度面ON对球 有 支持力，斜面MO对球 无 弹力。 【例3】如图14所示，画出物体A 所受的弹力。 a图中物体A静止在斜面上。 b图中杆A静止在光滑的半圆形的碗中。 c图中A球光滑，O为圆心，O为重心。 a b c 图14 - 1 - 【例4】如图16所示，小车上固定着一根弯成角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析p 以下情况下杆对球的弹力的大小和方向：1小车静止；2小车以加速度a程度向右加速运动；3小车以加速度a程度向左加速运动；4加速度满足什么条件时，杆对小球的弹力沿着杆的方向。 3.摩擦力。 摩擦力的产生条件为：1两物体互相接触，且接触面粗糙；2接触面间有挤压；3有相对运动或相对运动趋势。 摩擦力的方向为与接触面相切，与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。 判断摩擦力有无和方向的方法：假设法、运动状态分析p 法、牛顿第三定律分析p 法。 【例5】如图18所示，判断以下几种情况下物体A与接触面间有、无摩擦力。 图18 图a中物体A静止。图b中物体A沿竖直面下滑，接触面粗糙。图c中物体A沿光滑斜面下滑。图d中物体A静止。 图a中 无 摩擦力产生，图b中 无 摩擦力产生，图c中 无 摩擦力产生,图d 中 有 摩擦力产生。 【例6】如图19所示为皮带传送装置，甲为主动轮，传动过程中皮带不打滑，P、Q分别为两轮边缘上的两点，以下说法正确的选项是： B AP、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反 BP点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反， Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向一样 CP点的摩擦力方向与甲轮的转动方向一样， Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反 DP、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向一样 图19 - 2 - 【例7】如图110所示，物体A叠放在物体B上，程度地面光滑，外力F作用于物体B上使它们一起运动，试分析p 两物体受到的静摩擦力的方向。 图110 【例8】如图112所示，A、B两物体竖直叠放在程度面上，今用程度力F拉物体，两物体一起匀速运动，试分析p A、B间的摩擦力及B与程度面间的摩擦力。 图112 二. 受力分析p 的步骤： 1确定研究对象，可以是某个物体也可以是整体。高中物理中受力分析p 的研究对象大多数可看成质点。 2按顺序画力： a先画重力：作用点画在物体的重心，方向竖直向下。 b次画力 c再画接触力弹力和摩擦力：看研究对象跟周围其他物体有几个接触点面，先对某个接触点面分析p ，假设有挤压，那么画出弹力，假设还有相对运动或相对运动的趋势，那么再画出摩擦力。分析p 完一个接触点面后，再依次分析p 其他的接触点面。 d再画其它力：看是否有电场力、磁场力作用，如有那么画出。 3验证： a.每一个力都应找到对应的施力物体和受力物体。对哪个物体进展受力分析p ，哪个物体就是每一个力的受力物体。 b.受的力应与物体的运动状态对应。 【例9】如图113所示，竖直墙壁光滑，分析p 静止的木杆受哪几个力作用。 - 3 - 三.受力分析p 的方法：整体法和隔离法。 将几个物体作为一个整将研究对象与周围物概念 体来分析p 的方法 体分隔开的方法 研究系统外的物体对系研究系统内物体之间选用原那么 统整体的作用力 的互相作用力 分析p 整体周围其他物体分析p 它受到周围其他 注意问题 对整体的作用。而不画整体内物体对它的作用力 部物体间的互相作用。 【例10】如图114所示，、叠放于程度地面上，加一程度力，三物体仍静止，分析p 、的受力情况。 【总结】用隔离法分析p 物体受力时应将研究的物体单独拿出来，不要都画在一起，以免出现混乱。隔离法分析p 物体受力时要特别注意牛顿第三定律分析p 法的使用。给每个力起好名字。 【例11】如图115所示，物体、静止，画出、的受力图。 【例12】如图116所示，用两一样的夹板夹住三个重为G的物体A、B、C，三个物体均保持静止，请分析p 各个物体的受力情况. 图116 整体法 隔离法 - 4 - 【例13】如图118所示，放置在程度地面上的直角劈M上有一个质量为m的物体，假设m在其上匀速下滑，仍保持静止，那么正确的说法是 AC A.对地面的压力等于M+mg B.对地面的压力大于M+mg C.地面对没有摩擦力 D.地面对有向左的摩擦力 图118 四.正交分析p 法列平衡方程及力的三角形 将物体受到的各个力向两个互相垂直的方向上分解，然后列出两个平衡方程。 五、物体的动态平衡 一共点力的平衡 1.共点力：物体受到的各力的作用线或作用线的延长线能相交于一点的力. 2.平衡状态：在共点力的作用下，物体处于静止或匀速直线运动的状态. 3.共点力作用下物体的平衡条件：合力为零，即F合0. 4.力的平衡：作用在物体上几个力的合力为零，这种情形叫做力的平衡. (1)假设处于平衡状态的物体仅受两个力作用，这两个力一定大小相等、方向相反、作用在一条直线上，即二力平衡. (2)假设处于平衡状态的物体受三个力作用，那么这三个力中的任意两个力的合力一定与另一个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上. (3)假设处于平衡状态的物体受到三个或三个以上的力的作用，那么宜用正交分解法处理，此时的平衡方程可写成： 二物体的动态平衡问题 物体在几个力的共同作用下处于平衡状态，假如其中的某个力或某几个力的大小或方向，发生变化时，物体受到的其它力也会随之发生变化，假如在变化的过程中物体仍能保持平衡状态，我们就可以根据平衡条件，分析p 出物体受到的各力的变化情况。 分析p 方法： 1矢量三角形法 假如物体在三个力作用下处于平衡状态，其中只有一个力的大小和方向发生变化，而另外两个力中，一个大小、方向均不变化；一个只有大小变化，方向不发生变化的情况。 假如物体在三个力作用下处于平衡状态，其中一个力的大小和方向发生变化时，物体受到的另外两个力中只有一个大小和方向保持不变，另一D 个力的大小和方向也会发生变化的情况下，考虑三角形的相似关系。 C 例题与习题： 1如下图，小球用细绳系住放在倾角为?的光滑斜面上，当细绳由程度方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将： A逐渐变大 - 5 - B O A 第 9 页 共 9 页