物理必修1物体的受力分析

摩擦力看接触面:⑴接触面不光滑；⑵弹力是产生摩擦力的 必要条件，接触面间存在弹力；⑶研究对象相对接触物体存在 相对运动或相对运动趋势时,则存在摩擦力.对于是否存在“相对 运动趋势” ，可用假设法来判断。即假定接触面光滑，看研究 对象是否会相对接触物体运动，如发生相对运动运动说明存在 相对运动趋势，且运动方向就是相对运动趋势的方向，静摩擦 力的方向与其相反。
F F
运动
F
运动
FV
静止
运动
分析斜面上物体的受力情况 (已知接触面粗
糙）
V
静止 V
减速上滑
加速下滑
F
匀速上滑
θ 光滑球静止在斜面上
θ 光滑球静止在斜面上
θ 光滑球静止在斜面上
θ 光滑球，绳竖直张紧
竖直平面上物体的受力分析
F
F
F
静止
匀速下滑 匀速上滑
静止
简单连接体受力分析
A
B
A
F
B
BA
F
F
C BA
四．用什么方法进行受力分析？
方法1：结合假设法根据力产生的条件进行受力 分析．
只要物体在地球表面及其附近，就一定受到重力作用。跟 物体所处的运动状态无关。
弹力看接触物体之间是否发生弹性形变。对于微小形变可 用假设法分析弹力是否存在。即假设取掉接触物体，看研究对 象的运动状态是否发生变化，如果发生变化说明该接触物体对 研究对象有弹力作用，反之则没有。
例2．如图所示，水平地面上的物体A，在斜向上的拉力F作用下，
向右做匀速运动，由此可以判断 A.物体A可能只受到三个力的作用
BC
F
B.物体A一定受到了四个力的作用
C.物体A受到的滑动摩擦力大小为Fcosα
D.物体A对水平地面的压力大小一定为Fsinα
解：物体做匀速运动，合外力为零，可以判断水平方向必受
滑动摩擦力；有摩擦力一定有弹力，所以一定有弹力。根据
平衡条件可得：
F cos f ①
Fy
F
N F sin mg ② f f F cos
Nα
Fx
N' N mg F sin
mg
弹力是产生摩擦力的必要条件。有摩擦力一定存在弹力；有弹力不一定
存在摩擦力。本题受力分析的次序先根据物体的平衡条件分析的摩擦力，
例1. 在水平桌面上叠放着木块P和Q，水平力F推动两个木块做
匀速直线运动，如图，下列说法正确的是（ B ） V
A.P受到3个力的作用,Q受4个力的作用 B.P受到2个力的作用,Q受5个力的作用
P
C.P受到3个力的作用,Q受5个力的作用 D.以上说法均不对.
F
Q
解析:
N1
N2
P
f
GP
Q
F
N1’
GQ
思考：如果两个木块一起做加速运动呢？ C
四．受力分析按什么程序进行？
1.灵活选择明确研究对象，整体法和隔离法相结合
研究对象可以是某一个物体，也可以是几个物体组成的 系统。如果不涉及物体间的相互作用力，一般考虑“整体 法”；如果涉及物体间的作用力，一般考虑“隔离法”；对 于一些复杂问题需要“整体法”和“隔离法”相结合。
2.明确研究对象所处的运动状态；
⑶摩擦力看接触面:注意有弹力的接触面如果是不光滑的,并且有 相对运动或相对运动趋势时,则画出摩擦力.摩擦力的个数小于等 于接触面的个数．
5.对画出的受力图进行检验，防止错画力、多画力和 漏画力。
⑴注意寻找施力物体是防止多力的有效措施。养成按步骤分析 力的习惯是防止漏力的有效措施。
⑵分析一下受力分析的结果能否使物体处于题目中所给的运动 状态,否则必然发生了多力或漏力的现象.
任何一个力都不可能脱离物体而单独存在，必须同时与两 个物体相联系，即施力物体和受力物体。
2.力的“相互性”
物体之间力的作用是相互的。受力物体同时也是施力物体， 力总是以成对的方式出现的,这一对力叫做作用力和反作用力， 作用力和反作用力满足牛顿第三定律。在分析几个相互联系 的物体的受力情况时，可从力的相互性考虑。
0<f≤fm
平衡条 件计算
通常用平 衡条件判 断方向和 求解大小。
f N
两个有关 两个无关
滑动摩擦力大 小可根据 f=μN直接求 解或根据平衡 条件求解
4.力的效果性
力的作用效果是使物体形变或改变物体运动状 态（产生加速度），我们也可以根据力的作用效果 进行受力分析，也就是结合物体的形变或运动状态 根据胡克定律，物体的平衡条件和牛顿第二定律进 行受力分析．比如：处于物体处于平衡状态（静止 或匀速运动）的物体,其合外力为零等。
利用假设法分析弹力和静摩擦力．弹力和静摩擦力是被动 力，它与主动力和物体的运动状态有关．
例3（08年武汉市调研试题） 某同学骑自行车前进时，地面
对后轮的摩擦力为F1，对前轮的摩擦力为F2；推自行车前进
时，地面对后轮的摩擦力为F1′，对前轮的摩擦力为F2′。则
下列说法正确的是（
）
A．F2和F2′的方向均向后 B．F1和F1′的方向均向前 C．F1和F1′的方向均向后 D．F1的方向向前，F1′的方向向后
θ
·O
图5
（3）轻绳、轻杆的弹力可以突变，弹簧的弹力不 能突变。
例6、如图6所示，一质量为m的物 体系于长度分别为l1、l2的两根 细线上， l1的一端悬挂在天花 板上，与竖直方向夹角为θ ， l2水平拉直，物体处于平衡状态， 现将l2线剪断，求剪断瞬间物体 的加速度。
图6
（4）在运动中，轻绳可以松弛；轻杆长度不 改变； 弹簧可以伸长或缩短。
的C端固定一质量为m的小球，已知θ恒定，当小
车水平向左做匀加速直线运动时，BC杆对小球的
作D用力方向（
）
A、一定沿杆向上 B、一定竖直向上 C、可能水平向上 D、随加速度a的改变而改变
• 例5如图5所示，小圆环重G，固定的大环半 径为R，轻弹簧原长为L（L<2R),其劲度系 数为K，接触光滑，求小环静止时，弹簧与 竖直方向的夹角。
解析：自行车的后轮是主动轮，是由人提供动力转动的；自
行车的前轮是从动轮，是由链条带动而转动的．当该同学骑
自行车前进时，假设地面光滑，则由于人脚蹬自行车使主动
轮与地面接触处相对于地面向后运动，故地面对后轮的摩擦
力F1向前，而后轮通过车架带动前轮向前平动，因此地面对 前轮的摩擦力F2方向向后。当该同学推自行车前进时，假定 地面光滑，自行车的前后轮均向前平动，地面对后轮的摩擦
A
例7、如图7所示，质量为1kg的小球
用长0.8m,不可伸长的细线悬挂于
固定点O。现将小球沿圆周拉至右
O
h
上方距最低点1.2m高处后放手。求
小球运动到最低点时细线的张力。 C
图7
例8、如图8所示，质量为m的小球固定于轻质弹簧的一 端，弹簧的另一端固定于O点，将小球拉至A处，弹簧恰 好无形变。由静止释放小球，它运动到O点正下方的B点
3.力的条件性
在分析某个力是否存在时，必须根据该力产生的的条件 是否完全具备来判断
种类 产生条件
方向
大小
特点
重 力
弹 力
静
摩
摩
擦 力
擦滑
力动 摩
擦
力
G mg 物体在地球 总是竖直向下
表面及附近 跟水平面垂直
重心（重心 不一定在物 体上）
1. 两个物 1.接触面：垂直于 1.弹簧的弹
体直接接触，接触面，指向被压 力F=kx
物体的运动性质由物体受到的合外力和初速度两个 因素决定，受力分析和运动性质分析是相互联系不 可分割的整体。
三．受力分析有什么意义？
受力分析和运动性质分析是研究力学 问题的出发点。物体的运动性质由物体受 到的合外力和初速度两个因素决定，受力 分析又是运动性质分析的基础。受力分析 是“静力学”的依据，是“动力学”、 “机械能”、“动量”的基本方法，是学 好力学乃至物理学的第一步。
第三章 相互作用
专题：物体的受力分析
一．什么叫物体的受力分析？
把研究对象所受到的研究对象以外的物 体对它的所有作用力（外力）找出来，并画 出受力图，这就是受力分析。
1. 受力分析而不是施力分析 2. 分析外力而不是分析内力 3.只分析性质力，不分析效果力
二．受力分析的依据是什么？
1.力的“物质性”
（2）轻绳弹力的方向总是指向绳收缩的方向；轻杆弹力 的方向由运动状态决定；轻弹簧弹力的方向总是沿 弹簧指向反抗形变的方向。
例3、如图3所示，小车顶端悬挂 一个小球，当小车以加速度a做 匀变速运动时，悬线与竖直方 向成某一固定角θ，若小球质量 为m，求悬线对小球的拉力。
例4、如图4所示，小车上固定一弯折硬杆ABC，杆
例1：子弹从枪口射击后，在跟水平成300仰 角的方向上运动，画出子弹的受力分析图。
பைடு நூலகம்
有人会说子弹受到高温高压气体施于 子弹向前的力F，这种说法是否正确？
理解力的物质性。 惯性不是力。
v
f
G
例2．如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固 M
定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜 放的固定挡板MN接触，且处于静止状态，
力F1’和地面对前轮的摩擦力F2’均向后，因此答案A、D 正确．
方法2：结合平衡条件根据力产生的效果进行 受力分析．
力的作用效果是使物体形变或改变物体的运动 状态，所以我们既可以根据力的产生条件进行受力 分析，也可以根据力的作用效果进行受力分析，也 就是根据胡克定律，物体的平衡条件进行受力分 析．同时弹力（不包括弹簧力）和静摩擦力都属于 被动力．它们由主动力和物体的运动状态（加速度） 决定，通常分析弹力和静摩擦力结合运动状态进行 分析．
明确研究对象是平衡态，还是非平衡态。
3.隔离研究对象。
将研究对象从周围的物体中隔离出来，并分析周围有哪 些物体对研究对象施加了力的作用。
4.按顺序分析物体受到的性质力，画出受力分析示意图
⑴重力一定有:作用点在物体的重心.
⑵弹力看四周:看研究对象与跟其他物体有几个接触点(面),某个 点(面)若有挤压,则画出弹力.弹力的个数小于等于接触点（面） 的个数。
态
D、有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态
例2、如图所示，细杆的一端与小球相连，另一端可绕过O
点的水平轴自由转动，现给小球一个初速度，使它做圆周运
动，图中a、b分别表示小球运动的最低点和最高点，则杆对
球的作用A力、可B能是（
）
A、a处为拉力，b处为拉力； B、 a处为拉力，b处为推力； C、 a处为推力，b处为拉力； D、 a处为推力，b处为推力；
秤的示数为2F1. D.若用恒力2F向左拉动长木板.则长木板受到的滑动
摩擦力等于F1.
1。滑动摩擦力的两个有关，两个无
A
关。不管向左以什么运动性质拉动 长木板，木块和长木板之间的滑动
F
摩擦力保持不变。
2。由于A受到的滑动摩擦力不变，所以A始终处于平衡状态，A所 受的合力为零，弹簧秤的读数不变。
分析水平面上物体的受力情况(已知F=G， 接触面粗糙)
F
F
D C BA
F
F
A B
A B C
F A F
B C
水平传送带上的物体
随传送带一起向右匀速运动 物体从静止放到向右匀速运动的传送带上
倾斜传送带上的物体随传送带一起运动
向上匀速运动
向下匀速运动
一、三种模型的相同点
（1）轻绳、轻杆和轻弹簧的“轻”，指的是质量可 以忽略，重力不计.
（2）他们对物体的作用力都是弹力，属于接触力、 被动力。 （3）各处的受力一般认为相同.
然后分析的弹力。
例3. 如图,木块A放在水平的长木板上,长木板放在光
滑的水平面上.木块跟水平面的弹簧秤相连,弹簧的右
端固定.若用水平向左的恒力以速度V匀速向左拉动
长木板,弹簧秤的示数为F1。则有（ B D ） A.木块受到的静摩擦力等于F1 B.木块受到的滑动摩擦力等于F1 C.若用恒力以2V的速度匀速向左拉动长木板,则弹簧
（4）都可以连接物体。
二、三种模型的不同点
（1）轻 绳 只 能 产 生 拉 力，轻 杆、 轻弹簧能产生拉力和压力
例1：图1中,a、b、c为三个物块，M、N为两
个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连
接如图所示并处于平衡状态，则A（D
）
A、有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态 B、有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态 C、有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸 状
2.发生弹性 形变。
或支持物体。
2.平衡条件
2.轻绳：沿绳且指 计算
向绳收缩的方向。
弹力和静 摩擦力没 有直接计 算公式，
1.接触 面粗糙 2.相互 接触 3.发生 弹性形 变
有相 对运 动趋 势
有相 对运 动
1.与 弹力 方向 垂直 2.与 接触 面相 切
与相对 运动趋 势方向 相反
与相对 运动方 向相反
P
则斜面体P此刻受到外力个数可能为 A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
A
C
N
解：假设去掉挡板MN，①如果斜面体P仍保持静止状态，则 斜面体只受到重力和弹簧对它的支持力两个力的作用，挡 板对斜面体没有压力，当然挡板对斜面体也没有静摩擦 力．②如果斜面体向上加速运动，则斜面体除受到重力和 弹簧的支持力外，还受到挡板对它的压力，根据平衡条件 可知，斜面体一定会受到挡板对它的沿斜面向下的静摩擦 力作用，斜面体受到四个力的作用．