㈠ .物体受力分析的基本方法
一、正确认识和深刻理解“三种力”1. 重力重力是由于地球的吸引引起的,但又不能说重力就是地球对物体的引力。现在我们知道,地球对物体的吸引力就是万有引力,重力是它的一个分力,另一个分力是物体绕地球做圆周运动的向心力。在地面周围,重力是随位置的不同而变化的,但在地球表面附近的空间范围内,可以认为重力大小是不变的。重力的方向是竖直向下,或者说是垂直于水平地面的。若说是垂直于地面,则是错误的。由于前面所述的原因,严格说起来,重力也不是恰好指向地球的球心。重力用G表示,用mg表示是不规范的。根据公式 ,可知G与g的方向是一致的。关于物体的重心,有人认为一定在物体上。圆环的重心在哪里?是在圆环的圆心处,此处不在圆环上。同学们可以考虑半圆环的重心位置,对认识这个问题很有帮助。用悬挂法求薄板的重心,它的原理是什么?哪些力是平衡力?哪些力是作用力和反作用力?任意形状的物体,它的重心能用悬挂法求出吗?这些问题,同学们一定要弄清楚。例1. 在体育运动会上,有“举重运动员举起了200公斤的重量”的说法,请你从物理学的角度,对这句话进行分析,指出存在的问题。可以这样分析:重量,就是重力,它的单位是力的单位,所以用质量的单位公斤来表示是不对的;此外,质量的单位是千克,用公斤是不规范的。例2. 如图1所示,重力为G的物体静止在水平地面上,则关于物体的重力和物体对水平面的压力的关系,下列说法中不正确的是()图1A. 两个力其实是同一个力B. 两个力只是大小相等C. 两个力大小相等、方向相同D. 两个力大小相等、方向相反分析:重力作用在物体上,压力作用在地面上,所以是两个力,不是同一个力。物体受到重力和支持力作用,这两个力是平衡力,而压力和重力大小相等,方向相同。因而,应选A、B、D。2. 弹力弹力和我们是如此的亲密:站在地上,脚与地面之间有弹力;伏案疾书,两臂和桌面之间有弹力;网上浏览,手指和鼠标之间也有弹力。环视四周,哪个物体不受到弹力作用?又有哪个物体不对别的物体施加弹力作用?正确理解与弹力有关的几个概念。一是形变,形变是物体形状和体积的改变,将海绵握在手中,它的形状和体积都发生了变化。二是弹性限度,发生形变的物体,在外力撤去以后,若能恢复原来的形状,则物体的形变在弹性限度以内,如上面所举的海绵,否则就是超出了弹性限度。研究弹性限度有什么意义呢?因为物体都有这样一种本性:当它发生形变时,总想恢复原来的形状,只要在弹性限度以内,物体就有能力恢复到原来的形状。弹力产生的条件是两个物体接触并且产生形变。看上去接触,却可能是靠在一起,此时物体之间没有挤压,所以没有弹力产生。如图2所示,在光滑的水平面上,大球“压”在小球身上,看上去,两球之间肯定有弹力作用,其实两球是靠在一起的,它们之间是没有弹力作用的。图2平常遇到的弹力,一是接触面上的弹力,二是细线的弹力,下面分别进行分析。当重物静止在水平面上的时候,二者之间弹力的产生,由下面的递进关系看出:重物与支持面→相互挤压→形变→ 当细线吊着重物时,二者之间弹力的产生,仿上面可列出下面的关系:重物与细线→相互拉伸→形变→ 总之,物体受到别的物体的弹力而形变,它形变产生的弹力作用于别的物体。一个物体形变产生的弹力不会作用于自身。弹力的方向:面接触的,垂直于作用面;线接触的,则沿着细线,与细线形变的方向相反,或者说与细线收缩的方向相同。下面请看接触面上的弹力方向的确定。例3. 如图3所示,一直杆斜放在半球形容器内,试确定杆受到的弹力的方向。图3分析:弹力的方向与接触面垂直,问题是如何确定接触面。若从杆的A端点这方看,接触面不易确定,但从曲面这方看,则接触面在曲面上。故杆下端的弹力的方向,是过接触点指向球心的。同样,在杆的上端B点,接触面即在容器边沿,又在直杆上,显然,与杆垂直斜向左上方,就是弹力的方向。3. 摩擦力摩擦力产生的条件是:(1)接触面上是粗糙的;(2)接触面间有弹力作用;(3)两物体有相对运动或相对运动趋势。由第一个条件知道,接触面光滑的物体之间,无论如何是不会有摩擦力的。当两物体有相对运动时,会产生滑动摩擦力。但不能由此认为静止的物体不会受到滑动摩擦力,由图4看出,虽然A物体是静止的,但当抽动B时,A还是受到滑动摩擦力的作用的。图4滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反,不是与物体运动的方向相反。图4中,物体A虽然相对地面静止,但是相对B是向右运动的,故受到向左的滑动摩擦力。物体向前运动,它可以受到向前的滑动摩擦力吗?同学们能举出几个例子吗?滑动摩擦力的大小,由公式 计算。注意,滑动摩擦力不要用f来表示,因为它表示另外的物理量。要注意动摩擦因数只是与接触面的情况有关,与其他因素,譬如运动情况等没有关系。式中的 ,不一定等于物体的重力,认为二者总是相等是错误的。为了练习对摩擦力的计算,请看题目:一人用100N的力在水平钢轨上拖着一块重300N的钢板匀速前进,已知钢与钢之间的动摩擦因数为0.25,你能求出钢板受到的滑动摩擦力吗?有的同学说,由水平方向上二力平衡,得摩擦力等于100N;有的说等于75N,是由公式计算得出的。你的看法呢?对于静摩擦力,其方向与相对运动趋势的方向相反。这里的相对运动趋势方向,比起相对运动方向来,更抽象了一些。当物体有相对运动趋势时,却仍然是静止的,那么,这个运动趋势及其方向如何判定呢?方法之一为“假设法”。如图5所示,物体静止在水平面上,当用水平力F推它时,它仍保持静止,可以这样判定相对运动趋势的方向:假设水平面光滑,容易理解物体将沿F的方向运动起来,这个方向就是物体相对运动趋势的方向。而物体所受的静摩擦力方向则与这个方向相反,即与F方向相反。再如,物体静止在斜面上,假设斜面光滑,物体会沿斜面滑下,这个沿斜面向下的方向就是物体相对斜面的运动趋势的方向,而物体受到的静摩擦力的方向是沿斜面向上的。图5至于大小,不要把 运用到求静摩擦力中来,一般情况,求静摩擦力没有现成公式,只能根据物体的受力和运动情况求解。二、受力分析的基本思路和方法受力分析,就是将物体从它所处的环境中隔离出来,分析其他物体对它的作用力,并把这些力用力的示意图画出来。作力的示意图时,一般说来是定性的,但对力的方向,要尽量准确些,而对力的大小的要求,往往是粗略的。分析物体受力,就是分析其他物体对研究对象的作用力。当然,研究对象对周围物体也有力的作用,但这些力是作用在周围物体上的,不是作用在研究对象上的,故不能在受力图上画出。在这一点上有的同学往往出错。在对物体进行受力分析时,按一定的分析顺序是有好处的。通常这个顺序是重力、弹力和摩擦力,最后是其他的力。物体受到的力,向哪里去找?这是受力分析时遇到的头一个问题,不要漫无目标,不知从何找起。分析受力,除重力外,就是向接触面上去找。在一个接触面上,一般可能有两个力,一个是垂直于接触面的弹力,另一个是方向与接触面平行的摩擦力。当然,某个力到底是有还是没有,要进一步由弹力和摩擦力的产生条件来判断,而不是凭想当然。在作力的图示时,不要忘记画箭头,对于力,要标上相应的字母,如重力G,而不要用mg。不要用T、N表示弹力,用F表示力。不同的力可以用下脚标区别,如1、2、3、4,或A、B、C、D等等。受力分析,同学们感到有困难,主要原因是分析问题的能力差一些,因为这不是简单的计算,代入公式就可以进行。它需要对物理情景的理解,对力的产生条件的运用,对千变万化的实际情况的认识。受力分析,除常用的隔离法外,还有其他几种方法,下面作一介绍。整体法若研究对象是几个物体组成的,这时可以将这几个物体视为一个整体来对待,然后分析和求解某个力。如图6所示,对物体施加水平力F后,斜面体对水平面的压力变大了吗?如果用隔离法,先分析物体受力,再分析斜面体的受力,则问题就变的复杂了,结论不是一眼就能看出来。但若用整体法,则容易发现,在竖直方向上,整体受力情况不变,故压力没有变化。图6假设法若遇到某个作用力是否作用在物体上,答案不好确定时,就可以用这种方法。如图7所示,水平传送带上,一物体随传送带一起做匀速运动,问物体受到向前的水平作用力吗?确定,水平方向上的受力不好确定,这时假设法就派上用场了。假设物体受到向前的作用力,但这样一来,物体就得做加速运动。这与已知的做匀速运动相矛盾,所以,水平方向上的作用力是不存在的。图7动态分析法如图8所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O为其球心。碗的内表面和碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为 和 的小球,当它们处于平衡时,质量为 的小球与O点的连线与水平线的夹角为 。用力拉动 ,使 由图示位置缓慢地向上运动,在这个过程中,细线对 的拉力F和碗对它的支持力 ,二者大小的变化情况是( )图8A. 变小,F变小B. 变大,F变大C. 变大,F变小D. 变小,F变大由于物体的位置是变化的,所以做物体的动态分析。对 来说,它受到重力和两个弹力的作用。这三个力是平衡的,由开始时弹力的方向,可知此时的两个弹力如图11中的实线所表示的;而末时两个弹力又如虚线所表示的。这样,由图9能看出,在这个过程中, 变小而F变大。图9同学们在分析物体受力时,常常发生下面的错误:1. 不是事实求是的分析受力,而是凭想当然去判断。例4. 课本中有一幅插图,如图10(见人教试验修订本·必修第一册第10页图1-21),是皮带运输机把物体送到别处的。图10根据该图,假设皮带匀速运动的速度一定,第一次是把货物送往高处,第二次是把该货物送到低处。两次中货物所受静摩擦力相比较,下列说法正确的是()A. 大小相同,方向相同 B. 大小不同,方向不同C. 大小相同,方向不同 D. 大小不同,方向相同有的同学是这样分析的:货物运送情况一高一低,这两个力不会一样,故A不正确;两力大小有可能相同,方向肯定相反,故应选C。这便是典型的想当然。其实要比较两个力,就得分析货物的受力,然后再进行比较。送往高处时,货物受到重力、支持力和沿皮带向上的静摩擦力。送往低处时,仍然是在这三个力作用下,故正确选项为A。2. 滑动摩擦力可以用公式去计算,而静摩擦力没有现成的公式,它是根据物体所处的运动状态来计算的,有的将滑动摩擦力的求法用到静摩擦力上。请看下面的题目。例5. 为了使被握着的竖直油瓶不落到地面,可以用较小的力,也可以用较大的力。两者比较,后者比前者的摩擦力变大了吗?分析:有的同学认为,压力变大了,摩擦力也就变大了,根据公式 就能得出这个结论。但对油瓶进行受力分析,可知在竖直方向上,仍然受到重力和摩擦力的作用,不管压力如何变化,只要油瓶静止,则这两个力大小不变,静摩擦力等于重力。可有的同学认为,较大的压力白用了吗?用较大的力握油瓶,到底起了什么作用呢?仔细分析后会发现,用小的力握瓶时,从手中抽出瓶子就容易,用大的力握瓶时,从手中抽出瓶子就难。所以,这中间改变的是最大静摩擦力,而不是所受的静摩擦力。3. 只有两物体接触就认为受到弹力作用例6. 如图11所示,竖直下垂的绳子下面系着一个铁球,分析铁球的受力。图11分析:有的同学认为,铁球受到重力、绳子的拉力和斜面对它的支持力。这就犯了“只要两物体接触就认为受到弹力作用”的错误。根据绳子是竖直下垂的,可以判定铁球和斜面是靠在一起的,它们之间并没有挤压,因而之间并没有弹力作用。例7. 如图12所示,质量为m的物体放在水平放置的钢板C上,与钢板间的动摩擦因数为μ。由于光滑导槽AB(相对地面静止)的控制,物体只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度 向右运动,同时用力F拉动物体(F方向沿导槽方向),使物体以速度 沿导槽运动,试分析物体受到的滑动摩擦力。图12有同学这样分析:在图12中,物体既受到向上的摩擦力,又受到向左的摩擦力,所以总的摩擦力的方向是向上偏左的,如图13。其实,摩擦力的方向还得看物体的相对滑动方向。根据运动的相对性,这个运动等效于钢板不动,装置向反方向运动,因而物体相对钢板是斜向下偏左运动的。故所受的摩擦力是斜向上偏右的,见图14所示。你看,两种分析得出的是两个不同的结果。例8. 如图15,物体受水平力F作用,物体和放在水平地面上的斜面都处于静止状态。若水平力增大些,整个装置仍处于静止,问物体受到的摩擦力如何变化。图15有的会说,摩擦力一定变大,这个还会有疑问吗?其实,这是对运动趋势不了解的缘故。若力F原来比较大,则物体有向上运动的趋势,在F继续变大时,摩擦力是变大的;若力F原来比较小,则物体有向下运动的趋势,当F在变大时,摩擦力就变小了,这一点往往被同学们所忽略。
㈡ 怎么分析力
1.受力分析:把指定物体(研究对象)在特定物理情景中所受外力找出来,并画出受力图,这就是受力分析。
2.受力分析的一般步骤:
(1)选取研究对象:对象可以是单个物体也可以是系统。
(2)隔离:把研究对象从周围的物体中隔离出来。
(3)画受力图:按照一定顺序进行受力分析,一般先分析重力;然后环绕物体一周,找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析弹力和摩擦力;最后再分析其它场力。在受力分析的过程中,要边分析边画受力图(养成画受力图的好习惯).只画性质力,不画效果力。
受力分析要心中有数,重力、支持力、摩擦力是三种常见力。学到后来还会有洛伦兹力的分析。
究竟受到什么力还要结合运动状态分析。例如,静止在桌面上的物体,收到重力和等大反向的支持力,如果水平给一个推力,桌面如果不光滑,就会受摩擦力。而自由落体的箱子中的物体却不受箱子的支持力,这是因为二者加速度相同,重力引起加速度,内力为零。
摩擦力有三个要素:第一,两个物体要相互接触并挤压,第二要有粗糙的接触面,第三要有相对运动或相对运动趋势。缺一不可。
分析相对运动,要根据运动状态。例如,水平运动的小车上的人,如果车匀速运动,则人不受水平方向的摩擦力;如果车做加速运动,则人受到摩擦力。
弹力要有接触,要有挤压。所以失重状态下接触的物体之间也没有弹力。
(4)检查:受力分析完后,应仔细检查分析结果与物体所处状态是否相符。
3.注意事项
①只分析研究对象所受的力,不分析对其它物体所施加的力。切记不要把作用在其它物体上的力错误的认为“力的传递”作用在研究对象上。
②只分析按性质命名的力,不分析按效果命名的力(下滑力、向心力、回复力)。
③每分析一个力,都应找出施力物体,以防多分析出某些不存在的力。
④合力和分力不能同时作为物体所受的力。
⑤力的三要素要找准:作用点,方向,大小。
4.方法正确
合成力的题目:
题目会给出已知的几个力,然后可以每两个力先用平行四边形法则合成一个合力,然后此合力再跟另一个力合成另一个合力,如此下去,最后合成一个总的合力。这是应用平行四边形法则的方法。
应用直角坐标法的办法的话,可以每个力向坐标轴分解,然后各个坐标轴上力先相加个得一合力,然后再合成一个最终的合力。
分解力问题
始终牢记平行四边形法则,
祝学业有成!谢谢!
㈢ 对物体进行受力分析的方法
要想学会做受力分析,首先要做的就是,熟练的掌握力学的基本知识
几种重要的力(性质分)
1,重力,支持力(绝不能忘掉的力)
重力基本上都是垂直向下(只要题目没有特别的规定)
支持力永远都是垂直于物体的接触表面的,(反作用力)
2,拉力,推力,(常见的外力说法)
4摩擦力(既能是阻力也能是动力)
分为滑动摩擦(静摩擦,动摩擦),滚动摩擦
5.压力,浮力(这两个力往往紧跟着压强的判断)
浮力基本都是垂直向上(从性质上说跟支持力很像)
压力永远都是垂直于物体的接触表面的
几种重要的运动
1匀速直线运动
2匀变速直线运动(匀加速,匀减速)
3圆周运动
4变速运动(2,3都属于变速运动,它往往不需要完整的受力分析)
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步骤
1审题(题目的问题就是做题的关键)
2找重心
3先画重力,支持力,再画外力,
4根据题意做正交分解,合成(同一直线上的力就加起来,加速度方向跟合力方向一致,若没有加速度,同一直线上的合力必定为零)
5计算(一些力学的计算题,会引入斜率这个数据,要注意别把角度搞错了,图画的越标准,就越不容易出错)
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注意
1分清楚,压力和支持力的作用对象,
关键在于支持力永远都是反作用力。
如,一个人用手以力F,平托住一个物体A,静止于手中。
这个托住的力F虽然是手主动给的,但却是物体重力的反作用力,若没有重力,这个F也不存在了。
所以,F是支持力。
2分清楚各种运动的性质,
以加速度作为考量标杆,只要有加速度,受力就铁定不平衡,而且不平衡的方向,也铁定是跟加速度方向一致的。
如,绕地卫星,
做圆周运动,它只受重力,不平衡,重力充当的向心力,是向心加速度的提供者。
3分清楚是否有特定力的存在,
有接触的物体很有可能有力的关系,但是并不是所有接触的物体都会发生力的关系。
关键在于找平衡,先考虑如果没有这个力,是不是也能平衡。
如,物体A、B放在物体C上,水平力F(向左)作用于A,使A
、B、C一起匀速运动,各接触面间的摩擦力情况是()
A.A对C有向左的摩擦力
B.
C对B有向左的摩擦力
C.物体C受到三个摩擦力的作用
D.C对地有向右的摩擦力
选A,
其中C物体和B物体之间的摩擦力的有无不能判断,所以B,C两个选项错的
D选项,C物体对地面的摩擦力是向左的,地面对C物体的摩擦力才是向右。
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希望对你有帮助
㈣ 如何进行受力分析
一、受力分析的方法
1. 隔离法(隔离法是物理学中研究问题的最基本方法):将所确定的研究对象从周围物体中隔离出来,进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用,方向如何,并将这些力一一画在受力图上。在画支持力、压力和摩擦力的方向时容易出错,要熟记支持力、压力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直,摩擦力的方向一定沿着接触面与相对运动(或相对运动趋势)方向相反。
2. 整体法:将两个或两个以上的物体组成的整体选为研究对象。整体法也是物理学中研究问题的一种重要方法,当隔离法解决某些问题较困难时,整体法便显示出它的优越性,如能将隔离法和整体法结合起来灵活运用会有很好的效果。
二、受力分析的步骤
1. 明确研究对象,即确定我们要分析哪个物体的受力情况。 2. 首先分析重力(或其他场力,如电场力、磁场力)。
3. 接着分析弹力:围绕研究对象一周,找出与它接触的物体,根据弹力产生条件(直接接触且有弹性形变),分析研究对象受到的弹力。
4. 然后根据摩擦力产生条件(粗糙接触面间有弹力且有相对运动或相对运动趋势),分析研究对象受到的摩擦力。
5. 再根据题意分析研究对象受到的其他力。
6. 最后画出研究对象的受力示意图。高中阶段,一般情况下研究对象可看作质点,画示意图时,可把所有力的作用点画在一点上。
㈤ 受力分析的方法
受力分析方法分别有隔离法、整体法、假设法、利用牛顿第三定律分析和画出物体的受力示意图。受力情况决定运动情况,要研究物体的运动,必须首先搞清物体的受力情况。
1.进行受力分析的基本方法是隔离体法,即将所选定的研究对象(一般是一个物体,也可以是几个物体构成的整体)从它所处的环境中隔离出来,然后依次分析环境中的物体对所选定的研究对象施加的力。分析的依据,一是力的性质和各种力的产生条件;二是物体的运动状态即从共点力的平衡条件和牛顿第二定律入手分析。
2.整体法:即选择几个物体构成的整体作为研究对象,既可用于研究整体的受力,也可作为分析某个物体受力情况的辅助方法。
3.假设法:即在某个力的有无或方向不容易判断时,可先假设这个力不存在,看物体的运动会受什么样的影响,从而得出结论。如分析弹力可用假设拿开法,分析静摩擦力可用假设光滑法等。
4.利用牛顿第三定律分析
5.画出物体的受力示意图,这样会使问题形象直观。在不涉及转动问题时,一般要将力的作用点平移到物体的重心上来,示意图不但要表示力的方向,还要定性表示力的大小。图画的越准确,越便于分析解决问题。
(1)选取研究对象:对象可以是单个物体也可以是系统。
(2)隔离:把研究对象从周围的物体中隔离出来。
(3)画受力图:按照一定顺序进行受力分析。一般先分析重力;然后环绕物体一周,找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析弹力和摩擦力;最后再分析其它场力。在受力分析的过程中,要边分析边画受力图(养成画受力图的好习惯)。只画性质力,不画效果力。
(4)检查:受力分析完后,应仔细检查分析结果与物体所处状态是否相符。
㈥ 如何用三力平衡的方法解决四个力平衡的动态分析
方法一:三角形图解法.
特点:三角形图象法则适用于物体所受的三个力中,有一力的大小、方向均不变(通常为重力,也可能是其它力),另一个力的方向不变,大小变化,第三个力则大小、方向均发生变化的问题.
方法:先正确分析物体所受的三个力,将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形.然后将方向不变的力的矢量延长,根据物体所受三个力中二个力变化而又维持平衡关系时,这个闭合三角形总是存在,只不过形状发生改变而已,比较这些不同形状的矢量三角形,各力的大小及变化就一目了然了.
方法二:相似三角形法.
特点:相似三角形法适用于物体所受的三个力中,一个力大小、方向不变,其它二个力的方向均发生变化,且三个力中没有二力保持垂直关系,但可以找到力构成的矢量三角形相似的几何三角形的问题
原理:先正确分析物体的受力,画出受力分析图,将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形,再寻找与力的三角形相似的几何三角形,利用相似三角形的性质,建立比例关系,把力的大小变化问题转化为几何三角形边长的大小变化问题进行讨论.
方法三:作辅助圆法
特点:作辅助圆法适用的问题类型可分为两种情况:①物体所受的三个力中,开始时两个力的夹角为90°,且其中一个力大小、方向不变,另两个力大小、方向都在改变,但动态平衡时两个力的夹角不变.②物体所受的三个力中,开始时两个力的夹角为90°,且其中一个力大小、方向不变,动态平衡时一个力大小不变、方向改变,另一个力大小、方向都改变,
原理:先正确分析物体的受力,画出受力分析图,将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形,第一种情况以不变的力为弦作个圆,在辅助的圆中可容易画出两力夹角不变的力的矢量三角形,从而轻易判断各力的变化情况.第二种情况以大小不变,方向变化的力为直径作一个辅助圆,在辅助的圆中可容易画出一个力大小不变、方向改变的的力的矢量三角形,从而轻易判断各力的变化情况.
方法四:解析法
特点:解析法适用的类型为一根绳挂着光滑滑轮,三个力中其中两个力是绳的拉力,由于是同一根绳的拉力,两个拉力相等,另一个力大小、方向不变的问题.
原理:先正确分析物体的受力,画出受力分析图,设一个角度,利用三力平衡得到拉力的解析方程式,然后作辅助线延长绳子一端交于题中的界面,找到所设角度的三角函数关系.当受力动态变化是,抓住绳长不变,研究三角函数的变化,可清晰得到力的变化关系.