分析物體的受力[學(xué)習(xí)目標定位]1.知道重心的概念.2.能夠準確地繪出物體的受力示意圖，初步掌握分析物體受力的一般的方法.3.進一步熟練判定彈力的方向，能根據(jù)平衡法、假設(shè)法確定彈力的有無和方向.4.進一步熟練掌握靜摩擦力、滑動摩擦力方向的判定和大小的計算方法．知識儲備區(qū)一、受力分析1．明確研究對象是受力分析的著眼點．力學(xué)中的研究對象，可以是某個物體、物體的一部分或某個作用點．2．選定研究對象后，接著就可以圍繞著力學(xué)中常見的三類力(重力、彈力、摩擦力)的產(chǎn)生條件，逐個確定物體受到哪些力的作用，最后依據(jù)物體受到的各個力的方向，畫出受力示意圖．3．當把物體簡化為質(zhì)點研究時，可把物體受到的各個力都集中在其重心上．二、重心1．一個物體各部分都會受到重力的作用，從效果上，可以把這些作用力視作集中作用于一點，這一點稱為重心．2．質(zhì)量分布均勻、規(guī)則的物體，重心就在其幾何中心．3．質(zhì)量分布不均勻的物體，其重心的位置跟物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān)．并且它既可以在物體內(nèi)部，也可以在物體外部．學(xué)習(xí)探究區(qū)一、受力分析1．意義：任何物體的運動變化，都跟它受到的力的大小、方向有關(guān)．因此學(xué)會對物體進行受力分析，是研究物體運動的基礎(chǔ)，也是學(xué)好力學(xué)的先決條件．2．受力分析的一般步驟(1)明確研究對象，即首先確定我們要分析哪個物體的受力情況，研究對象可以是單個物體(質(zhì)點、結(jié)點)，也可以是兩個(或多個)物體組成的整體；(2)隔離分析：將研究對象從周圍物體中隔離出來，分析周圍有哪些物體對它施加了力的作用；(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．注意實際物體運動時的受力情況往往是很復(fù)雜的．許多時候，為了使問題簡化，可以略去某些次要因素，這是物理中常用的一種研究方法．例1如圖1所示，物體A靠在豎直墻面上，在力F作用下，A、B保持靜止狀態(tài)，請分析B受到幾個力的作用？圖1答案4個力解析這里要分析的是B物體的受力個數(shù)，B即為研究對象，把它隔離出來，然后從易到難，先從重力著手，再分析跟它有聯(lián)系的物體，按彈力、摩擦力的順序分析它受到的力．如圖所示，其受A對它的壓力N，同時物體B有相對A上移的趨勢，故A對B的靜摩擦力f沿斜面向下，故B共受到4個力作用．二、彈力有無的判定判斷彈力是否存在的方法——假設(shè)法1．假設(shè)無彈力：在該處將與研究對象接觸的另一物體去掉，即假設(shè)不存在彈力，看研究對象在該位置是否保持原來的狀態(tài)．2．假設(shè)有彈力：就是假設(shè)與研究對象接觸的物體對研究對象施加了彈力，畫出假設(shè)狀態(tài)下的受力分析圖，判斷受力情況與存在狀態(tài)是否矛盾，若矛盾，則不存在彈力，若不矛盾，則此彈力存在．例2如圖2所示，一小球用兩根輕繩掛于天花板上，球靜止，繩1傾斜，繩2恰好豎直，則小球所受的作用力有()圖2A．1個 B．2個C．3個 D．4個解析假設(shè)繩1對球有作用力，該作用力的方向斜向左上方，另外球在豎直方向上受重力和繩2的拉力，在這三個力的作用下球不可能保持平衡，所以繩1不可能對球施加拉力，小球只受重力和繩2的拉力．故B正確．答案B針對訓(xùn)練在下列各圖中，A、B之間一定有彈力的是()答案B解析兩物體間產(chǎn)生彈力的條件除了相互接觸外，還要相互擠壓產(chǎn)生彈性形變．A、C、D圖中A、B間雖有相互接觸，但不一定相互擠壓，故選B.三、靜摩擦力有無及方向的判斷靜摩擦力有無及方向的判斷方法1．平衡條件法當相互接觸的兩物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時，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．2．假設(shè)法利用假設(shè)法進行判斷時，可按以下思路進行分析：例3如圖3所示，物體A、B疊放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做勻速直線運動，下列說法正確的是()圖3A．A、B之間無摩擦力B．A受到的摩擦力水平向右C．B受到A的摩擦力水平向左D．地面對B的摩擦力為靜摩擦力，水平向右解析對A物體，由于A勻速運動，由二力平衡可知，B對A的摩擦力必與F等大反向，故A錯誤，B正確；對B物體，由力的作用的相互性知，B對A的摩擦力一定與A對B的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，故C正確；對A、B整體分析，由于AB一起向左勻速運動，則地面對B的摩擦力一定為滑動摩擦力，且水平向右，故D錯誤．答案BC四、摩擦力的計算摩擦力大小的計算，應(yīng)先分析是靜摩擦力還是滑動摩擦力．1．靜摩擦力靜摩擦力在0<f≤fmax內(nèi)隨外力的變化而變化，一般根據(jù)平衡條件求解．2．滑動摩擦力(1)根據(jù)f＝μN進行計算，其中N為接觸面受到的正壓力．(2)根據(jù)平衡條件．例4如圖4所示，用水平力F將木塊壓在豎直墻壁上，已知木塊重力G＝6N，木塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25，求：圖4(1)當F＝25N時，木塊不動，木塊受到的摩擦力為多大？(2)當F增大為30N時，木塊仍靜止，木塊受到的摩擦力為多大？(3)當F＝10N時木塊沿墻面下滑，此時木塊受到的摩擦力為多大？(4)當F＝6N時，木塊受到的摩擦力為多大？解析分析木塊的受力情況，如圖所示．(1)、(2)木塊靜止，根據(jù)二力平衡，豎直方向上的靜摩擦力等于重力，F(xiàn)1＝F2＝G＝6N，與壓力大小無關(guān)．(3)木塊沿墻面下滑時，木塊與墻壁間的摩擦力為滑動摩擦力，F(xiàn)3＝μNN＝F所以F3＝μF＝0.25×10N＝2.5N.(4)當F＝6N時，木塊與墻壁間的摩擦力也為滑動摩擦力，所以F4＝μF＝0.25×6N＝1.5N.答案(1)6N(2)6N(3)2.5N(4)1.5N課堂要點小結(jié)1．受力分析的步驟(1)明確研究對象；(2)合理隔離；(3)按由易到難的順序(先重力，再彈力、摩擦力，最后其他力)畫出受力示意圖．2．彈力有無的判斷方法(1)有明顯形變時可根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件判斷；(2)無明顯形變時可根據(jù)假設(shè)法判斷．3．靜摩擦力有無及方向的判斷方法(1)平衡條件法；(2)假設(shè)法．4．摩擦力的計算(1)靜摩擦力：根據(jù)平衡條件求解．(2)滑動摩擦力：根據(jù)f＝μN進行計算.自我檢測區(qū)1．(彈力有無的判斷)如圖5所示，將一個鋼球分別放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角燒杯中，鋼球與各容器的底部和側(cè)壁相接觸，處于靜止狀態(tài)．若鋼球和各容器的接觸面都是光滑的，各容器的底面均水平，則以下說法中正確的是()圖5A．各容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用B．各容器的側(cè)壁對鋼球均有彈力作用C．量杯的側(cè)壁對鋼球無彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對鋼球均有彈力作用D．口大底小的普通茶杯的側(cè)壁對鋼球有彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用答案A解析鋼球與容器的側(cè)壁接觸，它們之間是否有彈力作用就看接觸處是否發(fā)生彈性形變，但微小形變難以察覺，只能借助假設(shè)法判斷．假設(shè)容器側(cè)壁對鋼球無彈力作用，則鋼球受重力和容器底面對它的支持力作用，鋼球?qū)⑻幱陟o止狀態(tài)，故鋼球與容器側(cè)壁雖然接觸但沒有發(fā)生彈性形變，容器側(cè)壁對鋼球無彈力作用的假設(shè)成立．我們也可以假設(shè)容器側(cè)壁對鋼球有彈力作用，作出各容器中鋼球的受力示意圖分別如圖a、b、c所示，可見三種情況均與鋼球靜止的題設(shè)條件相矛盾，所以原假設(shè)不成立，即各容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用．因此，本題正確選項為A.2．(靜摩擦力有無及方向的判斷)如圖6所示，圖6是工廠傳輸貨物的裝置，物體A在皮帶的帶動下，以速度v沿直線勻速向右運動，請問物體A受到幾個力的作用()A．1個 B．2個 C．3個 D．4個答案B解析物體A在豎直方向上受豎直向下的重力G、豎直向上的支持力N作用；由于物體做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，在水平方向上不受靜摩擦力，因此物體A一共受兩個力作用．3．(受力分析)畫出圖7(1)～(4)中靜止物體A的受力示意圖(注意：圖中球形物體的接觸面光滑)．圖7答案4．(摩擦力的計算)如圖8所示，物體A重40N，物體B重20N