40知识讲解 平衡条件下的受力分析 (提高)

平衡条件下的受力分析

【学习目标】

1. 能准确分析物体的受力情况

2.理解分析静摩擦力的要领

3.掌握整体法与隔离法在分析物体受力时的应用

4.理解共点力的平衡条件，会分析基本的平衡问题

【要点梳理】

知识点一：物体的受力分析

要点诠释：

受力分析是力学的一个基础，贯穿于整个高中物理，受力分析就是分析物体受哪些力的作用，并将物体所受的力在力的示意图中表示出来，有时还需求出各力的大小及合力的大小．只有正确分析出物体的受力，才能进一步研究物理过程，因此正确的受力分析，是成功解决问题的关键.

1．物体受力分析的一般思路

(1)明确研究对象，并将它从周围的环境中隔离出来，以避免混淆．由于解题的需要，研究的对象可以是质点、结点、单个物体或物体系统．

(2)按顺序分析物体所受的力．一般按照重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序比较好，要养成按顺序分析力的习惯，就不容易漏掉某个力．

(3)正确画出物体受力示意图，画每个力时不要求严格按比例画出每个力的大小，但方向必须画准确．一般要采用隔离法分别画出每一个研究对象的受力示意图，以避免发生混乱．

(4)检查．防止错画力、多画力和漏画力．

2．物体受力分析的要领

(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在所研究的对象上．

(2)只分析根据性质命名的力，不用分析根据效果命名的力，如动力、阻力、下滑力等．

(3)每分析一个力，都应找出施力物体，以防止多分析某些不存在的力．

(4)如果一个力的方向难以确定，可用假设法分析．

(5)物体的受力情况会随运动状态的改变而改变，必要时要根据学过的知识通过计算确定．

(6)合力与分力不同时分析：合力和分力不能同时作为物体所受的力，只分析实际存在的力，不分析它们的合力或分力．

(7)受力分析需要严谨，外部作用看整体，互相作用要隔离，找施力物体防“添力”，顺序分析防“漏力”．分力和合力避免重复，性质力和效果力避免重记．

3．对物体进行受力分析时应注意

(1)为了使问题简化，题目中会出现一些带有某种暗示的提法，如“轻绳”“轻杆”暗示不考虑绳与杆的重力；“光滑面”暗示不考虑摩擦力；“滑轮”“光滑挂钩”暗示两侧细绳中的拉力相等．

(2)弹力表现出的形式是多种多样的，平常说的“压力”“支持力”“拉力”“推力”“张力”等实际上都是弹力．

(3)静摩擦力产生的条件中相对运动的趋势要由研究对象受到的某些他力来确定，例如，放在倾角为θ的粗糙斜面上的物体A，当用一个沿着斜面向上的拉力F作用时，物体A处于静止状态．从一般的受力分析方法可知A一定受重力G、斜面支持力F N和拉力F，但静摩擦力可能沿斜面向下，可能沿斜面向上，也可能恰好是零，这需要分析物体A所受重力沿斜面的分力与拉力F的大小关系来确定．

(4)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力相混淆．譬如以A物体为研究对象，则要找出“甲对A”“乙对A”……的力，而“A对甲”“A对乙”……的力就不是A所受的力．

(5)对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有．

(6)合力和分力不能重复考虑．如在分析斜面上的物体的受力情况时，不能把物体所受的重力和“下滑力”并列为物体所受的力，因为“下滑力”是重力沿斜面方向的分力．

(7)“性质力”和“效果力”不能重复分析．例如：有人认为在竖直面内做圆周运动的物体运动到最高点时(如图所示)，受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用．实际上向心力是效果力，是由重力和绳的拉力的合力来提供的，不属于某一性质的力，这样的分析是重复的，小球在最高点只受重力和绳的拉力．

(8)画出受力示意图时，物体所受的各个力应画成共点力，力的作用点可沿力的方向移动．

知识点二：整体法与隔离法

要点诠释：

在研究静力学问题或力和运动的关系问题时，常会涉及相互关联的物体间的相互作用问题，即“连接体问题”.连接体问题一般是指由两个或两个以上物体所构成的有某种关联的系统.研究此系统的受力或运动时，求解问题的关键是研究对象的选取和转换.一般若讨论的问题不涉及系统内部的作用力时，可以以整个系统为研究对象列方程求解–––“整体法”；若涉及系统中各物体间的相互作用，则应以系统某一部分为研究对象列方程求解–––“隔离法”.这样，便将物体间的内力转化为外力，从而体现其作用效果，使问题得以求解，在求解连接问题时，隔离法与整体法相互依存，交替使用，形成一个完整的统一体，

整体法隔离法

概念将平衡状态下的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法

选用原

研究系统外的物体对系统整体的作用力研究系统内物体之间的相互作用力

则

注意问

研究系统外的物体对系统整体的作用力研究系统内物体之间的相互作用力

题

类型一、物体的受力分析

例1、如图甲所示，重力为G的长木板AB．A端靠在光滑墙壁上，AB上又放置一木板m，整个系统处于静止状态，请画出木板AB的受力图．

【思路点拨】把AB木板从图中隔离出来，逐一分析周围物体给它的作用力。

【解析】(1)明确研究对象是木板AB，把AB木板从图中隔离出来，单独画在图乙处．

(2)画出物体AB的重力示意图G．

(3)环绕AB一周，找出其他物体与AB的接触处：木板与墙在A处相接触、与地面在B处相接触、与物体m在C处相接触一共有三处与外界接触．

(4)在A处，由于墙面是光滑的，那么木板AB在A处只受向右的(支持力)弹力F1作用；在B处，受地面竖直向上的弹力F2(支持力)；假设地面不光滑，木板AB可向右滑动，所以地面给木板B端一个向左的摩擦力F3作用；在C处，m对木板有一个垂直木板向下的(压力)弹力F4，又因为m静止在木板AB上，m要受到木板AB向上的静摩擦力作用，所以木板受到m施加向下的静摩擦力F5的作用．