物体的受力分析 (隔离法与整体法)

学员物理科目第次个性化教案

规律方法

1、 物体的受力分析

【例1】以下四种情况中，物体处于平衡状态的有（ ） A 、竖直上抛物体达最高点时 B 、做匀速圆周运动的物体 C 、单摆摆球通过平衡位置时

D 、弹簧振子通过平衡位置时

解析：竖直上抛物体在到达最高点时a=g ，匀速园周运动物体的加速度a=v 2

/R ，单摆摆球通过平衡位置时，

平切向加速度a 切=0，法向加速度a 法=v 2/R ，合加速度a=v 2

/R ，弹簧振子通过平衡位置时，a=0，故D 正确 思考：单摆摆到最高点时是否是平衡状态？

【例2】如图所示，小车M 在恒力作用下，沿水平地面做直线运动，由此可以判断（ ）

A 、若地面光滑，则小车一定受三个力作用

B.若地面粗糙，则小车可能受三个力作用

C 若小车做匀速运动，则小车一定受四个力作用 D.若小车加速运动，则小车可能受三个力作用 解析：由于F 的垂直分力可能等于重力，因此地面可能对物体无弹力作用，A 选项错

误。F 有竖直分力可能小于重力，地面对物体有弹力作用，若地面粗糙，小车受摩擦力作用，共受四个力，B 选项错误。若小车做匀速运动，则水平方向所受的摩擦力与F 的水平分力平衡，这时一定受重力、弹力、拉力F 和摩擦力四个力的作用，C 选项正确；若小车做加速运动，，当地面光滑时，小车受重力和F 力的作用或受重力和F 力及地面的弹力的作用，D 选项正确。 答案：CD

说明：①在常见的几种力中，重力是主动力，而弹力、摩擦力是被动力，其中存在弹力又是摩擦力存在的前提，所以分析受力时应按重力、弹力、摩攘力的顺序去分析．

②物体的受力情况要与其运动情况相符．因此，常常从物体的运动状态入手，去分析某个力是否存 在．如本例中选项C,D 的分析．

2、 物体受力分析常用的方法及注意点 （1） 隔离法与整体法

将研究对象与周围物体分隔或将相对位置不变的物体系作为一个整体来分析。 （2） 假设法

在未知某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在。 （3） 注意要点

① 研究对象的受力图，通常只画出根据性质命名的力，不要把按效果分解的分力或合力分析进去，受力

图完成后再进行力的合成或分解。

② 区分内力和外力，对几个物体的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图

中出现，当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成了外力，要画在受力图上。

③ 在难以确定物体的某些受力情况时，可先根据（或确定）物体的运动状态，再运用平衡条件或牛顿定

律判定未知力。

【例3】如图1—19所示，A 、B 两物体排放在水平面上，在水平力F 的作用下处于静止状态．在以下情况中对B 进行受力分析， （1）B 与水平面间无摩擦．（2）B 与水平面间及B 、A 之间都存在摩擦． 解析：（1）B 只受两个力的作用、重力和平面对它竖直向上的支持力．这里不存

在上A 对B 的压力和摩擦力．因为假若存在其中的一个力，这个力会有一个向右的水平分量．其结果B －定会向右加速运动，这与题意不符．用这种方法可以分析出多余的力．

（2）若F ＞f Am ，这种情况B 受五个力的作用．如图l —20所示，对A 受力分析可知，因为A 有沿面向上运动趋势，所以B 对A 的摩擦力沿面向下，根据捉顿第三定律A 对B 的摩擦力是沿面向上即f 2．这种方法可以解决漏掉力的现象．

F M V

A

B C θ

3、优先考虑整体法

【例4】有一个直角支架AOB ，AO 水平放置,表面粗糙, OB 竖直向下,表面光滑。AO 上套有小环P ，OB 上套有小环Q ，两环质量均为m ，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，

并在某一位置平衡（如图所示）。现将P 环向左移一小段距离，

两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状

态比较，AO 杆对P 环的支持力F N 和摩擦力f 的变化情况是

A.F N 不变，f 变大

B.F N 不变，f 变小

C.F N 变大，f 变大

D.F N 变大，f 变小

解：以两环和细绳整体为对象求F N ，可知竖直方向上始终二力平衡，F N =2mg 不变；以Q 环为对象，在重力、细绳拉力F 和OB 压力N 作用下平衡，设细绳和竖直方向的夹角为α，则P 环向左移的过程中α将减小，N =mg tan α也将减小。再以整体为对象，水平方向只有OB 对Q 的压力N 和OA 对P 环的摩擦力f 作用，因此f =N 也减小。答案选B 。

【例5】如图，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动，不计其他外力及空气阻力，则中间一质量为m 的土豆A 受到其他土豆对它的作用力大小应是 （ ） A. mg B. μmg C. 21μ+mg D. 21μ-

答案 C

4、整体法与隔离法的交替使用

【例6】如图所示，有一重力为G 的圆柱体放置在水平桌面上，用一夹角为60°、两夹边完全相同的人字夹水平将其夹住（夹角仍不变），圆柱体始终静止。试问：（1）若人字夹内侧光滑，其任一侧与圆柱体间的弹力大小也等于G ，则圆柱体与桌面间的摩擦力的大小为多少？

（2）若人字夹内侧粗糙，其任一侧与圆柱体间的弹力大小仍等于G ，欲使圆柱体对桌面的压力为零，则整个人字夹对圆柱体摩擦力的大小为多少？方向如何？

答：G 答：2G ，方向斜向上

【例7】如图所示，倾角为θ的斜面A 固定在水平面上。木块B 、C 的质量分别为M 、m ，始终保持相对静止，共同沿斜面下滑。B 的上表面保持水平，A 、B 间的动摩擦因数为μ。⑴当B 、C 共同匀速下滑；⑵当B 、C 共同加速下滑时，分别求B 、C 所受的各力。

解：⑴先分析C 受的力。这时以C 为研究对象，重力G 1=mg ，B 对C 的弹力竖直向上，大小N 1= mg ，由于C 在水平方向没有加速度，所以B 、C 间无摩擦力，即f 1=0。

再分析B 受的力，在分析 B 与A 间的弹力N 2和摩擦力f 2时，以BC 整体为对象较好，A

对该整体的弹力和摩擦力就是A 对B 的弹力N 2和摩擦力f 2，得到B 受4个力作用：重力G 2=Mg ，C 对B 的压力竖直向下，大小N 1= mg ，A 对B 的弹力N 2=(M +m )g cos θ，A 对B 的摩擦力f 2=(M +m )g sin θ f 2

G 1+G

N 2 θ mg

F N

α

O A

B P

Q