如何分析物体受力情况

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九年级物理物体受力分析例题

分析物体受力情况,就是分析某一个物体都受到周围其他物体哪些力的作用。分析时,思想必须明确力是物体对物体的作用,要充分认识:没有别的物体对它作用,就没有力。

分析物体受力的基本思路和方法是:

在明确了研究对象之后,首先分析重力(或地球对它的吸引力)。在地球表面或附近的物体,必然受到重力,其方向竖直向下,在远离地面的物体,受到地心吸引力,其方向指向地心。其次分析弹力。一般说来,研究对象受几个弹力,就要看它与几个物体接触,弹力的方向垂直于接触点的切面。最后分析摩擦力。(这里顺便指出:如果研究对象是带电的或通有电流的物体,又在电场或磁场中,则还要分析电场力或磁场力。)

例1 起重机的绳索吊一重物A上升。试求物体A受几个力。

解:取物体A为研究对象。

首先分析重力。物体受一个竖直向下的重力G

再分析弹力。物体A只与绳索接触,所以只受一个竖直向上的弹力,即绳索向上拉物体的力F,最后分析摩擦力。因为物体A与绳索之间没有相对运动,也没有相对运动趋势,所以不受摩擦力的作用。

因此,物体一共受两个力;重力G和弹力F,如图所示。

例2 用钢绳把物体沿斜面拉上某—高处,试分析物体受几个力。

解:取物体为研究对象。

物体受一个竖直向下的重力G。

物体与两个物体接触(钢绳和斜面),所以有两个弹力,钢绳给物体沿斜面向上的拉力F1,斜面给物体垂直于斜面向上的支持力F2。

物体相对于斜面是沿斜面向上运动,所以斜面给物体滑动摩擦力f,方向沿斜面向下。

因此,物体共受四个力:一个重力G,两个弹力F1和F2,一个滑动摩擦力f,如图示。

F

例3 一木板AB静止斜靠在墙上,如图所示。设墙面是光滑的,木板的重心在C点。试分析木板受力情况。

解取木板AB为研究对象。

木板受一个竖直向下的重力G。

木板与两个物体(墙和地面)接触,受两个弹力:墙给木板水平向右的弹力F1和地面给木板竖直向上的弹力F2。

由于墙面是光滑的,墙与木板之间没有摩擦力。木板与地面接触,由于木板受到弹力F1的作用使木板相对于地面有右滑动的趋势,从而地面给木板水平向左的静摩擦力f。

因此,木板共受四个力:重力G ;两个弹力F 1和F 2,一个静摩擦力f ,如图所示。

例4 A 、B 两物体叠放在水平桌面上,用水平向右的力F 拉物体B ,但未拉动,两物体仍静止在桌面上,如图所示。试求A 、B 各受几个力作用。

解 分别取物体A 和物体B 为研究对象。

物体A 和物体B 分别受到竖直向下的重力G A ,和G B ,

物体A 只与一个物体B 接触,所以只受一个弹力,即物体B 给物体A 竖直向上的支持力F 1,物体B 与三个物体接触(物体A 、桌面、施力F 的物体),所以受三个弹力:物体A 给的竖直向下的压力F 2,桌面给的竖直向上的支持力F 3,拉力F 。

物体A 相对于B 没有运动趋势,所以物体A 不受摩擦力作用。物体B 相对于桌面有向右运动的趋势,受一个水平向左的静摩擦力f 。因此,物体A 共受两个力:一个重力G A ,和一个弹力F 1;物体B 共受五个力.一个重力G B 三个弹力(F 2、F 3和F),一个静摩擦力f

。如图所A

示。

例5 人造地球卫星绕地球近似做圆运动。试分析人造地球卫星受几个力。

解 取人造地球卫星为研究对象。

卫星只受到一个万有引力F ,无弹力和摩擦力。

在这个例子里,有的同学可能认为卫星还要受到一个向心力。那么,向心力是卫星与哪个物体相互作用的呢?注意:分析力时不能想当然,要有依据。要知道,因为做匀速圆运动的物体所受的合力指向圆心,所以把这个合力叫做向心力。实际上,卫星只受一个万有引力,它就是向心力。

一个锥摆,摆球做水平匀速圆周运动,如图所示。摆球共受两个力:重力G 和弹力F 。这两个力的合力的方向是指向圆运动的中心,所以,这个合力叫做向心力。

需要指出的是,平常说的压力、支持力、拉力、推力,张力、下滑力、上举力、向心力、汽车牵引力、挂钩牵引力……,都是为了形象,顾名思义而起的名字。例如,一根细长的金属棒,两端受力使其拉伸,一般叫做拉力,实际上是弹力。又如,一条绳子两头受力使其伸张,一般叫拉力或张力,实际上也是弹力。汽车牵引力实际上是地面给汽车的静摩擦力。因此,分析物体受力时,应当从力是物体对物体的作用这一基本概念着手,绝不能脱离概念而想当然地去分析。

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