专题一受力分析在解决力学问题中的应用

专题一受力分析在解决力学问题中的应用
三岔中学薛莲
正确对物体受力分析是解决力学题目的关键。

在初中阶段主要初步学习了重力、摩擦力（包括滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力）、弹力（包括压力、拉力、支持力、浮力等）。

受力分析主要是分析这些力。

初中物理要求研究的力学问题基本上是处于平衡状态下的，只有正确的对物体进行受力分析，才能准确合理的结合物理规律和公式来解决问题，所以受力分析是解决动力学问题的重要环节。

下面简要分析受力分析在力学中的应用。

一、学习目标：
1、掌握受力分析的方法；
2、学会利用受力分析的方法分析解决问题。

二、知识储备：
1、二力平衡的条件：；；；。

二力平衡合力为。

2、重力的方向；作用点。

3、相互接触的物体受力，如图1中A、B两物体；不相互接触的物体受力，如图2中两磁铁。

4、摩擦力产生的条件，，；摩擦力的方向。

三、典例分析：
（一）、受力分析：
例1. 如图3所示，小球用线系住挂在天花板上并与墙面接触，画出小球的受力示意图。

分析：1、首先画出小球受到的重力G；2、小球与悬线和墙面接触。

若撤去悬线小球下落，故悬线对小球有竖直向上拉力T.若撤去墙面小球维持现状不动，故墙面对小球没有推力；3、若墙面光滑小球维持现状不动，故墙面对小球没有静摩擦力。

因此小球受到重力G和拉力T。

例2. 如图4所示，木块放在斜面上静止不动，试画出木块受力示意图。

分析：1、首先画出木块受到的重力G；2、木块与斜面接触，若撤去斜面木块将下落，不能维持现状，故斜面对木块有垂直于斜面向上的支持力N；3、若斜面光滑木块将下滑而不能维持现状，故斜面对木块有沿斜面向上静摩擦力f，因此木块受到重力G、斜面的支持力N和静摩擦力f。

由以上例题，总结对物体受力分析的步骤：
（1）首先要确定研究对象（可以把它从周围物体中隔离出来，只分析它所受的力，不考虑研究对象对周围物体的作用力）；
（2）在分析物体受力时，应先考虑重力，然后是弹性力、摩擦力等，并分析物体在已知力的作用下，将产生怎样的运动或运动趋势；
（3）根据物体的运动或运动趋势及物体周围的其它物体的分布情况，确定力，保证力既不能多也不能少；（4）画出研究对象的受力示意图；
（5）检验，根据物体的运动状态和平衡力的知识来检验所画出的力是否正确。

跟踪练习1：
1、如图5所示，试分析放在水平面上的物体A作匀速运动时的受力情况。

2、如图6所示，物体放在作匀速直线运动的传送带上，请画出物体所受力的示意图。

（如果传送带突然
加速或减速运动，画出物体所受力的示意图。

）
3、一小球静止在竖直的墙壁之间，如图7，请画出小球所受力的示意图。

（二）、应用：
例1、一个放在水平桌面上的物体，受到分别为5牛和3牛的两个力F1、F2的作用后仍处于静止状态，如图8所示，则该物体受到的合力为，桌面对此物体的摩擦力大小为，方向为。

分析：该物体处于平动平衡状态，和不受外力作用时等效，所以它所受合力为0；因为F1>F2，所以由同一直线上力的平衡条件不难知道摩擦力方向和F2相同，且有关系式F1=F2+F摩，由该式就可以求得F摩=2N。

跟踪练习2：
1、一物体做匀速直线运动，在所受的多个力中，有一对大小为15N的平衡力，当这对力突然消失后，该
物体的运动状态将_______________（填“改变”或“不变”）．
2、一个小球重3牛顿，当它以0.5米/秒的速度在光滑的平面上作匀速直线运动时，加在小球上的水平推力是（）
A、0牛顿
B、1.5牛顿
C、3牛顿
D、无法判断。

3、如图9甲所示，完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上，在12N的水平拉力F1作用下，A、B一起做匀速直线运动，此时木块B所受的摩擦力为 N；若将A、B紧靠着放在水平桌面上，用水平力F2推A 使它们一起匀速运动（如图9乙所示），则推力F2= N。

例2、用力F将木块压在竖直墙面上，木块静止，如图10所示，当F增大时，墙对木块的摩擦力的变化情况是：
A、增大；
B、减小；
C、不变；
D、无法判断。

分析：本题是有摩擦力存在的平衡问题木块静止所受的力必定是平衡力（或合力为零）对木块进行受力分析：在竖直方向上，木块受竖直向下的重力G和墙壁对它竖直向上的摩擦力f；在水平方向上，木块受向右的压力F和墙壁对木块向左的支持力N。

由于物体所受的重力不变，所以墙壁对木块竖直向上的摩擦力也不会因压力的增大而改变，只是当F增大时，墙壁对木块向左的支持力随之增大罢了。

所以本题选项C正确。

跟踪练习3：
1、竖直悬挂的磁性黑板上吸附着一磁性黑板擦，黑板擦静止不动。

在竖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。

2、体育课上，小明匀速爬杆，小刚匀速爬绳。

有关他们受到的摩擦力，下面说法正确的是（）
A．因为爬杆时手握杆的压力大，所以小明受到的摩擦力一定大
B．因为绳子粗糙，所以小刚受到的摩擦力一定大
C．小明和小刚受到的摩擦力一定相等
D．若小明的体重大，则他受到的摩擦力一定大。

3、起重机吊着一重为G的物体（1）匀速上升拉力为F1，（2）匀速下降拉力为F2，（3）静止在空中拉力
为F3，（4）在空中水平匀速运动拉力为F4，（5）以3m/s的速度匀速上升，拉力为F5，（6）以2m/s的速度匀速下降拉力为F6，这几种状态都是状态。

比较F1、F2，F3，F4，F5，F6，有F1 F2___ F3 F4 F5 F6。

达标测试：
1、重5N的茶杯静止在水平桌面上，受到的摩擦力大小为 N。

2、如图11物体A在水平力F作用下，静止在竖直墙壁上。

当水平力减小为F/2时，物体A恰好沿竖直墙壁匀速下滑，此时物体A所受摩擦力的大小
A、减为原来的1/2；
B、和原来一样；
C、增大为原来的2倍；
D、无法判断。

3、如图12中的水平桌面足够长，不计托盘质量和滑轮与绳的摩擦．物体A重10N，当物体B重为2N时，物体A保持静止，这时A物体受到的摩擦力为 N；当物体B重为3N时，物体A向右做匀速直线运动，运动一段时间托盘着地，此后物体A做运动，受到的摩擦力是 N．
4、如图13所示，放在光滑水平面上的小车上固定一块磁铁，人用木杆吊着一块磁铁，始终保持两块磁铁之
间有一定的间隙且不变。

则小车的状态是要()
A．向左运动，越来越快
B．向右运动，越来越快
C．匀速直线运动或静止
D．有时快有时慢的直线运动
5、如图14所示，为某校校园艺术节时气球悬挂一幅竖标的情景。

已知气球的体积为8m3，气球(含内部所充气体)、标语及细绳的总质量为9kg，空气的密度为1.29 kg/ m3．g取10N/ kg，则系于地面拉住标语的细绳的拉力为
A、103.2N
B、90N
C、13.2N
D、193.2N.
6、如图15，用弹簧秤拉着木块在水平桌面上做直线运动，实验记录如下表。

由此可知，木块与水平桌面的滑动摩擦力为。

7、如图16物体A重50N，物体B重30N，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动。

如果在物体A上加一个水平向左的力F拉动物体A，使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，求2s内拉力F做的功。

答案：
一、知识储备
1、作用在同一物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，0。

2、竖直向下，重心。

3、不一定，不一定不。

4、物体间相互接触、挤压，接触面不光滑，物体间有相对运动趋势或相对运动。

二、练习答案
跟踪练习1：
跟踪练习2：
1、不变；
2、A；
3、0；12。

跟踪练习3
1、重
2、D
3、平衡状态，=，=，=，=，=。

达标测试答案：
1、0；
2、B；
3、2，减速，3。

4、C．
5、C．
6、3.0N
7、12J
分析：拉力的功W＝Fs，要正确求出功，必须求出拉力和拉力移动的距离，这就
和滑轮组的受力分析综合起来了。

已知：GA ＝50N ，G B ＝30N ，v B ＝0.1 m/s ，t ＝2s ． 求：W
解 A 向右运动，受向右拉力F 1和向左的摩擦力f ，A 匀速运动：f ＝F l ． 与B 相连的滑轮上方共有3根绳子承担物重G B ． ∴ F 1＝31G B ＝3
1×30＝10 f ＝F 1＝10N
当A 向左运动时，A 受向左的拉力F 2和向右的摩擦力f 及向右的绳子拉力F 1． F 2＝f ＋F 1（F 1=3
1G B ＝10N ），f 大小不变 ∴ F 2＝10N ＋10N ＝20N
在2s 内，物体上升距离h ＝v B ×t ＝0.1m/s ×2s ＝0.2m 拉力移动距离s ＝3h ＝3×0.2m ＝0.6m 拉力做的功W ＝F 2s ＝20N ×0.6m ＝12J 答案 12J。