專題一   受力分析在解決力學問題中的應用

正確對物體受力分析是解決力學題目的關鍵。在初中階段主要初步學習了重力、摩擦力(包括滑動摩擦力、靜摩擦力、滾動摩擦力)、彈力(包括壓力、拉力、支持力、浮力等)。受力分析主要是分析這些力。初中物理要求研究的力學問題基本上是處于平衡狀態(tài)下的,只有正確的對物體進行受力分析,才能準確合理的結合物理規(guī)律和公式來解決問題,所以受力分析是解決動力學問題的重要環(huán)節(jié)。下面簡要分析受力分析在力學中的應用。

一、學習目標:

1、  掌握受力分析的方法;

2、  學會利用受力分析的方法分析解決問題。

二、知識儲備:

1.二力平衡的條件:                          ;                        。二力平衡合力為      。

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2、重力的方向              ;作用點                  。

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3、相互接觸的物體             受力,如圖1中A、B兩物體;不相互接觸的物體         受力,如圖2中兩磁鐵。

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4、摩擦力產生的條件             ,          ,             ;摩擦力的方向                   。

(一)、受力分析:

例1. 如圖3所示,小球用線系住掛在天花板上并與墻面接觸,畫出小球的受力示意圖。

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三、典例分析:

 

 

 

 

 

 

例2. 如圖4所示,木塊放在斜面上靜止不動,試畫出木塊受力示意圖。

由以上例題,總結對物體受力分析的步驟:

(1)首先要確定研究對象(可以把它從周圍物體中隔離出來,只分析它所受的力,不考慮研究對象對周圍物體的作用力);

(2)在分析物體受力時,應先考慮重力,然后是彈性力、摩擦力等,并分析物體在已知力的作用下,將產生怎樣的運動或運動趨勢;

(3)根據(jù)物體的運動或運動趨勢及物體周圍的其它物體的分布情況,確定力,保證力既不能多也不能少;

(4)畫出研究對象的受力示意圖;

(5)檢驗,根據(jù)物體的運動狀態(tài)和平衡力的知識來檢驗所畫出的力是否正確。

跟蹤練習1

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1、如圖5所示,試分析放在水平面上的物體A作勻速運動時的受力情況。

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2、如圖6所示,物體放在作勻速直線運動的傳送帶上,請畫出物體所受力的示意圖。(如果傳送帶突然加速或減速運動,畫出物體所受力的示意圖。)

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3、一小球靜止在豎直的墻壁之間,如圖7,請畫出小球所受力的示意圖。

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(二)、應用

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例1、一個放在水平桌面上的物體,受到分別為5牛和3牛的兩個力F1、F2的作用后仍處于靜止狀態(tài),如圖8所示,則該物體受到的合力為       ,桌面對此物體的摩擦力大小為         ,方向為            。

跟蹤練習2

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1、一物體做勻速直線運動,在所受的多個力中,有一對大小為15N的平衡力,當這對力突然消失后,該物體的運動狀態(tài)將_______________(填“改變”或“不變”).

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2、一個小球重3牛頓,當它以0.5米/秒的速度在光滑的平面上作勻速直線運動時,加在小球上的水平推力是(  )

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A、0牛頓   B、1.5牛頓  C、3牛頓  D、無法判斷。

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3、如圖9甲所示,完全相同的木塊A和B疊放在水平桌面上,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做勻速直線運動,此時木塊B所受的摩擦力為        N;若將A、B緊靠著放在水平桌面上,用水平力F2推A使它們一起勻速運動(如圖9乙所示),則推力F2=          N。

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例2、用力F將木塊壓在豎直墻面上,木塊靜止,如圖10所示,當F增大時,墻對木塊的摩擦力的變化情況是:

A、增大;  B、減;  C、不變;  D、無法判斷。

 

跟蹤練習3

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1、豎直懸掛的磁性黑板上吸附著一磁性黑板擦,黑板擦靜止不動。在豎直方向上黑板擦保持平衡的原因是受到摩擦力和   力的作用。

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2、體育課上,小明勻速爬桿,小剛勻速爬繩。有關他們受到的摩擦力,下面說法正確的是(  )

A.因為爬桿時手握桿的壓力大,所以小明受到的摩擦力一定大

B.因為繩子粗糙,所以小剛受到的摩擦力一定大

C.小明和小剛受到的摩擦力一定相等

D.若小明的體重大,則他受到的摩擦力一定大。

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3、起重機吊著一重為G的物體(1)勻速上升拉力為F1,(2)勻速下降拉力為F2,(3)靜止在空中拉力為F3,(4)在空中水平勻速運動拉力為F4,(5)以3m/s的速度勻速上升,拉力為F5,(6)以2m/s的速度勻速下降拉力為F6,這幾種狀態(tài)都是       狀態(tài)。比較F1、F2,F(xiàn)3,F(xiàn)4,F(xiàn)5,F(xiàn)6,有F1   F2___ F3­­   F4   F5    F6。

達標測試

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1、重5N的茶杯靜止在水平桌面上,受到的摩擦力大小為          N。

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2、如圖11物體A在水平力F作用下,靜止在豎直墻壁上。當水平力減小為F/2時,物體A恰好沿豎直墻壁勻速下滑,此時物體A所受摩擦力的大小

A、減為原來的1/2; B、和原來一樣;  C、增大為原來的2倍;  D、無法判斷。

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3、如圖12中的水平桌面足夠長,不計托盤質量和滑輪與繩的摩擦.物體A重10N,當物體B重為2N時,物體A保持靜止,這時A物體受到的摩擦力為      N;當物體B重為3N時,物體A向右做勻速直線運動,運動一段時間托盤著地,此后物體A做        運動,受到的摩擦力是        N.

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4、如圖13所示,放在光滑水平面上的小車上固定一塊磁鐵,人用木桿吊著一塊磁鐵,始終保持兩塊磁鐵之間有一定的間隙且不變。則小車的狀態(tài)是要(     )

A.向左運動,越來越快             

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B.向右運動,越來越快

C.勻速直線運動或靜止             

D.有時快有時慢的直線運動

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5、如圖14所示,為某校校園藝術節(jié)時氣球懸掛一幅豎標的情景。已知氣球的體積為8m3,氣球(含內部所充氣體)、標語及細繩的總質量為9kg,空氣的密度為1.29 kg/ m3.g取10N/ kg,則系于地面拉住標語的細繩的拉力為(  )

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A、103.2N    B、90N    C、13.2N    D、193.2N.

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6、如圖15,用彈簧秤拉著木塊在水平桌面上做直線運動,實驗記錄如下表。由此可知,木塊與水平桌面的滑動摩擦力為      。

 

 

 

 

 

 

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7、如圖16物體A重50N,物體B重30N,物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運動。如果在物體A上加一個水平向左的力F拉動物體A,使物體B以0.1m/s的速度勻速上升,求2s內拉力F做的功。

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答案:

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一、            知識儲備

1、作用在同一物體上,大小相等,方向相反,作用在同一直線上,0。

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2、豎直向下,重心。

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3、不一定,不一定不。

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4、  物體間相互接觸、擠壓,接觸面不光滑,物體間有相對運動趨勢或相對運動。

跟蹤練習1:

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二、            練習答案

跟蹤練習2:

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1、  不變;

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2、  A;

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3、  0;12。

跟蹤練習3

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1、  重

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2、 

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3、  平衡狀態(tài),=,=,=,=,=。

 

達標測試答案:

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1、0;

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2、B;   

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3、2,  減速,   3。

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4、C.

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5、C.

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6、3.0N

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7、12J

分析: 拉力的功WFs,要正確求出功,必須求出拉力和拉力移動的距離,這就和滑輪組的受力分析綜合起來了。

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  已知GA=50N,GB=30N,vB=0.1 m/s,t=2s

  W

  解 A向右運動,受向右拉力F1和向左的摩擦力f,A勻速運動:fFl

  與B相連的滑輪上方共有3根繩子承擔物重GB

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  ∴ F1GB×30=10

  fF1=10N

  A向左運動時,A受向左的拉力F2和向右的摩擦力f及向右的繩子拉力F1

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  F2fF1F1=GB=10N),f大小不變

  ∴ F2=10N+10N=20N

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  在2s內,物體上升距離hvB×t=0.1m/s×2s=0.2m

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  拉力移動距離s=3h=3×0.2m=0.6m

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  拉力做的功WF2s=20N×0.6m=12J

  答案 12J

 

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同步練習冊答案