高中物理受力分析精选习题+答案

解析：先以棒为分析对象，棒受四个力：重力mg，地面支持力FN , 地面对棒A端的静摩擦力f，细线对棒的拉力T.．如图所示．这里需要说 明的是：细线对棒的拉力斜向左上方，有水平向左的效果，重力和支持 力均在竖直方向，根据平衡条件，在水平方向必然要有水平向右的力来 平衡，只有地面对棒的静摩擦力f，所以f水平向右．根据作用力与反作 用力的规律可知，棒对地面的摩擦力f′与f等大反向，f′作用在地面上， 方向水平向左． ⑸思路5——根据杠杆平衡原理或力矩平衡条件分析静摩擦力 例5．如图所示的球处于静止状态，竖直方向的外力F作用线没有通 过球心，水平地面光滑，竖直墙壁粗糙，试分析墙壁对球的摩擦力方 向． 解析：球受的重力mg，地面持力 FN1 , 墙壁对球的弹力FN2 ，这三 个力作用线都通过球心，不会使球绕球心转动．而竖直向下的外力F有 使球做逆时针转动的趋势，所以墙壁对球的摩擦力f应该具有使球做顺 时针转的效果，所以f竖直向上，如图所示．
高中物理受力分析精选习题
1．下列各图的A物体处于静止状态，试分析A物体的受力情况
2．应用隔离法在每个图的右边画出下列各图中的A物体的受力图，各图 的具体条件如下：
⑴⑵图中的A物体的质量均为m，都处于静止状态．⑶图中的A处于静 止，质量为m，分析A的受力并求出它受到的摩擦力的大小，并指出A受 几个摩擦力。⑷图中各个砖块质量均为m，分析A所受的全部力，并求 出A受的摩擦力的大小。 3．物体m沿粗糙水平面运动，⑴图：作出①Fsinθ ＜mg 时的受力图； ②Fsinθ ＝mg时的受力图．⑵图中的物块沿斜面匀速上滑，物块与斜面 间的动摩擦因数为μ．分析物块的受力情况．⑶图中的m1和m2与倾角θ 满足条件m2 g＜ m1 g sinθ 且m1和m2均静止．作出m1的受力图．⑷图中 的A，B均静止，竖直墙壁光滑，试用隔离法画出A和B两个物体的受力 图．
同理可分析图示的A，B两个重叠物体之间的静摩擦力．水平地面粗 糙，水平力F作用在A物块上，使A、B一起向右运动。 当A、B匀速运动时，A、B之间无静摩擦力 当A、B一起向右做加速运动时，B受到水平向右的静摩擦力； 当A、B一起向右做减速运动时，B受到水平向左的静摩擦力
⑷思路4——根据牛顿第三定律，即作用力与反作用力的特点分析 静摩擦力 初中学习了＂力的作用是相互的＂这一结论,只要让高一学生明 确：“作用力与反作用力是等大反向，作用在相互接触的两个物体上”这 些特点，我们就可以通过具体实例让学生理解这一思路及其应用。 例4．如图所示的均匀棒AB的B端用细线系住，线的上端固定在天 花板上的O点，棒处于静止状态，试分析棒对水平地面的摩擦力方向．
4．⑴图中的A，B之间，B与地面之间的动摩擦因数均为μ，在A,B都向 右运动的同时，B相对于A向左滑动，试分析A，Ｂ各自的受力情况；⑵ 图中的地面光滑，B物体以初速度v0滑上长木板A，B与A 之间的动摩擦 因数为μ,试分析A，B各自的受力情况．⑶图中的轻绳延长线过球心，竖
直墙壁是粗糙的，球静止，画出球的受力图；⑷图中竖直墙壁粗糙，球 静止，画出球的受力图．⑸图中的球静止，试画出球的受力图. ．
摩擦力的分析思路及其应用
摩擦力分为滑动摩擦力与静摩擦力，它们均需要满足四个条件：两 物体相互接触；接触面粗糙；存在相互作用的弹力；有相对滑动或相对 滑动趋势。 1．关于滑动摩擦力．
滑动摩擦力的存在与否较静摩擦力简单一些．在前三个条件均满足 后，只要知道被研究的物体的相对滑动方向，滑动摩擦力方向应很容易 找准确．这里需要注意的是：摩擦力如果存在，则弹力一定存在，但弹 力存在时，即使相对滑动方向明确，也不能判断滑动摩擦力就一定存 在． 例1．用一斜向上的拉力F沿粗糙水平拉着箱子运动，则水平面对箱 子的滑动摩擦力不一定存在．如果恰好有 F cos θ = mg ,则水平面对箱子 的支持力恰好为零，滑动摩擦力也恰好为零．这时箱子只受重力和拉力 两个作用，箱子肯定做加速运动． 2．关于静摩擦力的分析思路 静摩擦力由于跟相对运动趋势方向相反，静摩擦力实际上是物体做 持相对静止时受到的摩擦力．物体在相对静止的状态，它的相对运动趋 势的方向如何，我们往往不能直接把握，最有效的分析思路是借助物理 规律或条件来分析静摩擦力的存在与否和它的方向，而且有时还可能求 出摩擦力的大小． ⑴思路1——根据静摩擦力的定义，通过判断相对运动趋势方向来 得到静摩擦力的方向．具体操作程序是：假设接触面光滑，先判断被 研究物体在光滑条件下的相对滑动方向，这个方向即在实际情况下的 相对滑动趋势方向，则静摩擦力方向与相对滑动趋势方向相反． 例2．如图所示，长木板A与铁块B在水平拉力F作用下一起向右做 匀加速运动，试分析A，B所受摩擦力的方向．设水平面光滑． 分析：因为A,B一起做加速运动，运动状态在不断改变，说明B一定 受静摩擦力作用，假设A、B接触面光滑，则B物体相对于A向左滑动， 此即B物体在实际情况下的相对滑动趋势方向，所以，B受到长木板施 加的静摩擦力fAB应是水平向右。根据相互作用特点可知：B对A的静摩 擦力f BA 的方向应是水平向左。 点评：本题应用了两种思路分析A，B的静摩擦力：一是利用静摩
7．分析图⑴中定滑轮的受力情况，已知悬挂重物质量为m，并求出杆 对滑轮的作用力．图⑵中的绳长L=2.5m，重物质量为m=4kg，不计绳子 和滑轮质量，不计滑轮的摩擦．OA =1.5m.,取 g =10m/s2．分析滑轮的 受力情部并求出绳子对滑轮的拉力大小．图⑶：光滑球在水平推力F作 用下处于静止状态，分析小球受力并求出斜面对小球的弹力大小．如图 ⑷，水平压力F =100Ｎ,Ａ, B之间，A与墙壁之间的动摩擦因数均为 μ=0.3，A、B受的重力均为10N．分析A物体的受力情况并求了它所受摩 擦力的合力．如图⑸⑹，光滑球A、B放在水平面上，画出A，B的受力 图
5．下列图⑴中的A,B,C均保持静止，试画出三个物体的
受力图；图⑵为两根轻绳吊一木板，木板处于倾斜状态，另一个物块放 在木板上，系统处于平衡状态，试分析木板的受力情况．图⑶中的A,B 保持静止， 试分析A帮B的受力情况． 6．以下三个图中的物体全部处于静止状态，⑴图和⑵图画出C点的受 力图，⑶图画出均匀棒的受力图．球面光滑．
3．摩擦力分类实例解析 ⑴．摩擦力与运动方向在同一直线上 例6．如图所示，质量为m的物体在水平外力作用下，向右以v=2m/s 的速度匀速运动，物体与水平面间的动摩擦因数为μ．在下列条件下， 物体受到的滑动摩擦力如何变化？ ⑴当F突然增大时？⑵从撤去F到物体最终静止的过程？⑶将物体 立放起来，仍在水平拉力F作用下，向右做匀速运动的过程？ 分析：⑴由公式Fμ = μFN = μ mg 可知：在本题的条件下，滑动摩擦 力只跟μ和m有关，而跟物体与水平面的接触面积无关，也跟物体运动 的状态无关，只要上述两个因素不变，不管物体是匀速运动，还是加速 运动或减速运动．所以，三种情况下物体受到的滑动摩擦力都一样大．
⑶如果沿水平方向推物体而不动，则要分析 Fcosθ 与mgsinθ的大 小关系才能确定静摩擦力的存在与否或具体方向。 例8．皮带轮或传送带所受的静摩擦力． 如图所示的皮带传送装置，如果右边的皮带轮是主动轮，左边的是
从动轮，则传送带上的P点受摩擦力方向如何，从动轮上的Q点受摩擦 力方向如何？
物体沿粗糙斜面运动的各种情况下受滑动摩擦力的方向如下面⑴、 ⑵、⑶、⑷图所示．各图均画出物体的全部受力情况.请画出图⑸⑹物 体在外力F作用下沿粗糙的竖直墙壁或天花板运动时的受力分析图．
如果物体静止在粗糙斜面上，它受到的静摩擦力是否存就要看其它外力 的方向及大小关系如何．
例7．用一个沿斜面向上的推力F作用在物体上，使物体处于静止状 态，物体质量为m，斜面倾角为θ．试分析斜面对物体的静摩擦力． 解析：由于m、θ、F三者的大小关系不确定，所以斜面对物体的静 摩擦力有以下三种可能：⑴若F = mg sinθ ，无运动趋势，静摩擦力f = 0； ⑵若F ＜ mg sinθ，有向下运动趋，静摩擦力f沿斜面向上，且有F + f = mg sinθ ⑶若F ＞mg sinθ，有向上运动趋，静摩擦力f沿斜面向下，且有 F = mg sinθ + f 讨论：⑴如果物体受到的静摩擦力并未达到最大值，将F增加稍 许，则静摩擦力的大小如何变化？这里的“稍许”是物体受到的静摩擦力 如果原应存在的话，则当F增加稍许时，并不改变静摩擦力原来的方 向。至于摩擦力的大小如何变化，这要看物体原来受到的摩擦力处于上 述三种情况之中的哪一种。如果是第⑴种情况，静摩擦力由零到有，是 增加；如果是第⑵种情况，静摩擦力减小；如果是第⑶情况，静摩擦力 是增大。⑵如果F增加的范围较大，但物体仍然处于静止状态，摩擦力 大小的变化如何？ 这时仍然要先看物体原来处于上述三种情况之中的哪一种，然后才 能具体分析静摩擦力方向及随F增大而变化的情况，只是比前面的讨论 多了一种情况是：物体受到的静摩擦力可能是由沿斜面向上的方向变为 沿斜面向下的方向，这种情况下，静摩擦力的大小变化是先减小后增 大。 注意点：当外力变化使静摩擦力改变方向，摩擦力的大小不能突 变，所以，只能先减小后增大。
图⑵中如果传送带顺时针加速转动，物体相对传送带静止。由于物 体向右加速运动，运动状态发生变化，根据“力是改变物体运动状态的 原因”，可知，物体向右加速的原因只能是静摩擦力，所以，物体受到 水平向右的静摩擦力作用； 图⑶中如果传送带顺时针减速转动，物体相对传送带静止，物体向 右做减速运动，显然受到阻力作用，使物体的运动状态发生变化，这个 阻力只能是静摩擦力，所以，物体受到水平向左的静摩擦力作用．
擦力的定义；二是利用牛顿第三定律。在学生尚未学习牛顿第三定律， 可以利用初中所学的结论“力的作用是相互的”来分析，学生仍然可以理 解。 ⑵思路2——应用二力平衡条件或物体在共点力作用下的平衡问 题。这是用得最多的一种思路。例子随处可见。 ⑶思路3——根据物体运动状态的变化分析静摩擦力。如果学习了 牛顿第二定律，就直接运用牛顿第二定律分析静摩擦力。高一新生学物 理，牛顿第二定律还未学习，只有根据初中所学的结论——“力是使物 体运动状态发生变化的原因”，结合物体运动状态的变化，从而确定物 体是否受静摩擦力作用。 例3．如图所示的传送带运送物体示意图中， 图⑴中的传送带匀速运动，则物体随传送带匀速运动。物块运动状 态不变化，水平方向无其他拉力或推力，所以，物体不受静摩擦力作 用；
图⑶中V型槽的夹角为60°，光滑球重100N，利用力的分解求出球对两 接触面的压力大小．图⑷求三个力的合力
分析弹力的实例与练习
1．下列各图的接触面均为光滑接触面，Ａ均保持静止状态．画出各图 中Ａ球所受的弹力．
2．如下图，斜面和球均光滑，画出球受的弹力
3．画出下列各图中A和B球所受的弹力
4．画出下列各图中A球所受的弹力．各பைடு நூலகம்面均看成光滑面．
8．画出下列各图中的光滑球的受力图，各图中的球均处于静止状态．
9．如图所示，A,B两滑块叠放在水平面上，已知A与滑块B所受重力分别 为GA= 10N，GB=20N，A与B间动摩擦因数μA=0.2,，B与水平面间的动 摩擦因数μB=0.3．水平力F刚好能拉动滑块B，试分析两图中B滑块所受 的力．并求出拉动滑块 B所需的最小水平拉力分别是多大？ 10．如图⑴所示，三角形支架ABC的边长AB =20cm，BC= 15cm，在A点 通过细绳悬挂一个重20N的物体，求AB杆受拉力的大小及AC杆受压力 的大小？ 11．如图⑵所示，已知悬挂光滑球的绳子长度与球的半径相等，球的质 量为m，求绳子的拉力和墙对球的弹力大小．
变式练习：如图所示，一根质量为m，长度为L的均匀长木板放在 水平桌面上，木板与桌面间的动摩擦因数为μ,,现用水平力F推木板，当 木板有L/3离开桌面时，桌子对木板的摩擦力有多大？ 分析：木板的重心在中点，木板对桌子的压力仍为mg，大小不因 接触面积减小而改变，所以，滑动摩擦力也没有改变．f= μ FN= μ mg