高中物理 静态平衡 受力分析

受力分析精讲（1）

动力学问题是指涉及力和运动关系的问题，在整个物理学中占有非常重要的地位，是高考的热门考点。我们需要熟练判断出研究对象的受力（重力、弹力、摩擦力）情况，对于物体受力动态变化的情况，我们还需要借助一些方法来分析判断。

一般来说，对于处于静态平衡的物体，我们一般采用力的合成与分解法，正交分解法以及整体法与隔离法去分析；对于动态平衡问题，我们多采用图解法、假设法、临界法，相似三角形法等方法去解决。

知识点1：弹力有无的判断

假设法：假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力。

替换法：例如用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力学状态，如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力。

状态法：由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程，求解物体间的弹力。

例1：如图所示，物体A靠在竖直墙壁上，在竖直向上的力F作用下，A、B一起匀速向上运

动。则物体A和物体B的受力个数分别为 ()

A．2,3 B．3,4 C．4,4 D．5,4

解析：弹力是摩擦力产生的必要条件，两接触面间存在摩擦力，则接触面间一定有弹力；但两接触面间存在弹力，却不一定存在摩擦力。要有摩擦力还要具备以下两个条件：①两接触面不光滑；②接触的两物体间存在相对运动或相对运动趋势。

例2：如图所示，质量分别为m、2m的物体A、B由轻质弹簧相连后放置在匀速上升的

电梯内，当电梯钢索断裂的瞬间，物体B的受力个数为 ()

A．2 B．3 C．4 D．1

例3：如图所示，甲、乙两弹簧秤长度相同，串联起来系住一个400N重物.两弹

簧秤量程不同：甲量程为500N，乙量程为1000N.这时两弹簧秤读数大小应

当，两弹簧秤簧伸长长度相比较，应当是．

例4：右图所示，为一轻质弹簧的弹力F和长度l大小的关系图象，试由图线确定：

(1)弹簧的原长；

(2)弹簧的劲度系数；

(3)弹簧长为0.20m时弹力的大小．

知识点2：静摩擦力有无及方向大小的判断

1.静摩擦力产生的条件：接触面间有压力、接触面粗糙且有相对运动趋势.

2.平衡条件法

当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向.

3.假设法：利用假设法进行判断时，可按以下思路进行分析：

例5：指明物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向。

(1)物体A静止于斜面上，如图甲所示。

(2)物体A受到水平拉力作用而仍静止在水平面上，如图乙所示。

(3)物体A放在车上，在刹车过程中A相对于车厢静止，如图丙所示。

(4)物体A在水平转台上，随转台一起匀速转动，如图丁所示。

解析：先假设接触面光滑，再分析在假设条件下物体是否发生相对滑动，若滑动，说明原来物体有相对运动趋势，且相对运动趋势与假设条件下的滑动方向相同；若不滑动，则说明原来物体就没有相对运动的趋势。

例6：如图所示，某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包，现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上，与传送带一起向上匀速运动，其间突遇故障，传送带减速直至停止。若上述匀速和减速过程中，麻袋包与传送带始终保持相对静止，下列说法正确的是 ()

A．匀速运动时，麻袋包只受重力与支持力作用

B．匀速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上

C．减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下

D．减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上

4.摩擦力的计算

1.计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力.

2.滑动摩擦力用F＝μF N计算，其中F N为接触面受到的正压力（并不总是等于物体的重力）.或用平衡条件计算，其大小只与垂直接触面方向的力有关，与物体的运动速度无关，与接触面积的大小无关。

3．静摩擦力的计算方法

的计算：

(1)最大静摩擦力F

fmax

只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来。比滑动摩擦力最大静摩擦力F

fmax

稍大些，通常认为二者相等，即F

＝μF N。

fmax

(2)一般静摩擦力的计算：

一般静摩擦力F的大小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关，跟接触面间相互挤压的弹力F N无直接关系，因此F具有大小、方向的可变性。对具体问题要结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或加速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。

例7：如图所示，有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙的水平地面上，现用水平力F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是()

A. B 对A 有摩擦力作用

B. B 受到A 、C 的摩擦力作用

C. B 只受到C 的摩擦力作用

D. 地面对C 有摩擦力作用，大小等于F

例8：如图所示，质量为1kg 的物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t ＝0开始以初速度v 0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F ＝1N 的作用，g 取10m/s 2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力F f 随时间变化的图象是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ( )

例9：如图所示，三个粗细均匀完全相同的圆木A 、B 、C 堆放在水平地面上，处于静止状态，每个圆木的质量为m ，截面的半径为R ，三个截面圆心连线构成的等腰三角形的顶角∠O 1＝120°，若在地面上的两个圆木刚好要滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑圆木之间的摩擦，重力加速度为g ，则

( )

A ．圆木间的弹力为12

mg B ．每个圆木对地面的压力为32

mg C ．地面上的每个圆木受到地面的作用力为32

mg D ．地面与圆木间的动摩擦因数为32

知识点3：物体的受力分析

1.明确研究对象，可以是单个物体(质点、结点)，也可以多个物体组成的整体.

2.隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力.

3.按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图.

受力分析时应注意的问题

①区分研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力。 ②对于分析出的物体受到的每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有。