2021学年3.4 分析物体的受力情况图片ppt课件

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怎样对物体进行受力分析1.受力分析就是要分析研究对象受到的力。力学中的研究对象,可以是某个物体,也可以是某个物体的一部分或一个作用点。2.选定研究对象后,就可以围绕着力学中常见的三类力(重力、弹力、摩擦力)的产生条件,逐个确定物体受到哪些力的作用,最后根据物体受到的各个力的方向,画出受力示意图。
1.正误辨析(1)受力分析要选定研究对象。(　　)答案 √(2)受力分析中的研究对象只能选一个物体。(　　)答案 ×(3)受力分析时重力的方向一定是竖直向下的。(　　)答案 √
2.画出图中的受力分析示意图。
下列各图中接触面都是光滑的,P、Q两球之间是否存在弹力?
要点提示 甲图中若两球间无弹力则小球将向凹面的底部运动,P、Q间有弹力;乙图中两球间若有弹力则两球将向两边运动,P、Q间无弹力;丙图中两球间若无弹力则小球P将向下运动,P、Q间有弹力。
1.弹力的判断(1)弹力有无的判断“三法”:①条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况。②假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态。③状态法:根据物体的运动状态,利用二力平衡或牛顿第二定律(第4章学习)判断弹力是否存在。
(2)弹力方向的确定。
2.弹力的计算(1)对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体,弹力的大小可以由胡克定律F=kx计算。(2)对于难以观察的微小形变,可以根据物体的受力情况和运动情况,运用二力平衡或牛顿第二定律(第4章学习)来确定弹力大小。
例1在图中画出小球A的受力示意图(已知各接触面都是光滑的且各图中小球A均处于静止状态)。
解析 用假设法判断。图甲中,若拿走A球,B球将向下运动,说明A、B间有弹力;将容器左壁或底拿走,A球均会运动,说明容器左壁和底对A也有弹力作用。图乙中,A球受到地面的支持力,斜面对A球没有力的作用。图丙中,轻杆给A球的弹力F并不沿着轻杆的方向,F的方向应竖直向上。
变式训练1如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的轻质弹簧上(可分离),整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的轻质弹簧,在此过程中上面木块移动的距离为(　　)
解析 最初状态时,设上面弹簧的压缩量为x1,下面弹簧的压缩量为x2。根据胡克定律和二力平衡,对上面木块有m1g=k1x1,对两个木块整体有(m1+m2)g=k2x2,
用力按住毛刷(毛较长)在水平桌面上向左滑动,观察刷毛的弯曲方向。
(1)运动过程中,刷毛弯曲的原因是什么?(2)毛刷相对于桌面向哪个方向运动?桌面对毛刷水平方向的作用力与两者相对运动方向有何关系?
要点提示 (1)毛刷向右弯曲是因为受到水平向右的摩擦力作用。(2)此实验中毛刷相对于水平桌面向左运动,桌面对毛刷水平方向的作用力是摩擦力,其方向与毛刷“相对桌面运动”的方向相反,即水平向右。
1.摩擦力有无的判断方法(1)条件法:根据摩擦力产生的条件判断。(2)假设法:假设接触面光滑,若物体原先的运动状态改变,说明存在摩擦力,否则不存在摩擦力。(3)状态法:由物体所处的状态分析,若物体静止或做匀速直线运动,根据二力平衡的知识可判断是否存在摩擦力。
2.摩擦力大小的计算(1)滑动摩擦力的大小计算公式f=μN公式中N为接触面受到的压力,与物体的重力G是两种性质的力,大小和方向不一定与重力相同,f与物体的运动状态、运动速度的大小、接触面积的大小均无关。
(2)静摩擦力的大小①静摩擦力大小通常利用二力平衡或牛顿第二定律(第4章学习)求得。②最大静摩擦力fmax的大小随物体对接触面的压力的增大而增大,其值略大于滑动摩擦力,高中阶段为了计算方便,往往认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
例2把一个重为G的物体,用一个水平力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的粗糙墙壁上,物体与墙壁间的动摩擦因数为μ,如图所示,从t=0开始物体所受的摩擦力f随t的变化关系正确的是(　　)
解析 由于物体受到的水平推力为F=kt,由二力平衡得,墙壁与物体间的弹力N=kt。当F比较小时,物体所受的摩擦力f小于物体的重力G,物体将沿墙壁下滑,此时物体与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力,由公式可得,滑动摩擦力大小f=μkt。当摩擦力f大小等于重力G时,物体有速度,不能立即停止运动,物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力;当摩擦力大于重力时,物体做减速运动直至静止,静止时滑动摩擦力将变为静摩擦力,静摩擦力跟重力始终大小相等,故B正确,A、C、D错误。答案 B
请画出静止在斜面上物体所受力的示意图。
要点提示 物体受重力G、斜面的支持力N和斜面的摩擦力f,画出如图所示受力图
1.首先明确研究对象,即分析哪个物体所受的力。2.通常按重力、弹力、摩擦力的顺序来分析:(1)重力:任何物体都受重力,其方向竖直向下。(2)弹力:两个相互接触的物体相互挤压时就会产生弹力,其方向与接触面垂直。(3)摩擦力:当两个粗糙且相互挤压的接触面发生相对滑动或具有相对滑动趋势时,接触面处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力,其方向与接触面平行。
3.通常将作用点画在重心上,画出力的示意图。4.检查是否多分析力或漏分析力。(1)每一个力都能找到施力物体和受力物体。(2)当不确定某个力是否存在时,可用假设法来判断,假设有或没有这个力,物体能否保持现在的状态。
例3画出图中物体A所受力的示意图,并写出力的名称和施力物体:(1)物体A静止,接触面光滑;(2)A沿固定粗糙斜面上滑;(3)A沿粗糙水平面滑行;(4)接触面光滑,A静止。
解析 (1)中物体A受重力G、推力F、地面的支持力N、墙壁对A向左的弹力N',施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁;(2)中物体A受重力G、垂直于斜面向上的支持力N、沿斜面向下的滑动摩擦力f,施力物体分别是地球、斜面、斜面;(3)中物体A受重力G、支持力N、滑动摩擦力f,施力物体分别是地球、水平面、水平面;(4)中物体A受重力G、拉力T、弹力N,施力物体分别是地球、绳子、墙壁。
规律方法 在分析受力时,只需画出研究对象受到的力,它对其他物体的力不要画出。
变式训练2如图所示,在倾斜的天花板上用力F垂直压住一木块,使它处于静止状态,则关于木块的受力情况,根据所学知识,下列说法正确的是(　　)A.木块只受两个力作用B.木块只受三个力作用C.木块一定受摩擦力作用D.木块可能不受弹力作用
解析 木块在重力和推力F的作用下,有沿天花板下滑的趋势,故木块一定受到静摩擦力,则天花板对木块一定有弹力,如图所示。故选C。
1.如图所示,物体A分别与水平面、竖直墙面以及物体B紧密接触,所有接触面均光滑,A、B均静止,则(　　)A.物体A受三个弹力作用B.物体A受两个弹力作用C.物体B受两个弹力作用D.物体A和物体B均只受一个弹力作用
解析 A、B两物体没有相互挤压,它们之间无弹力作用,A所受的弹力只有地面的支持力,B所受的弹力也只有地面的支持力,D正确。答案 D
2.如图所示,物体A、B在力F的作用下一起以相同的速度沿F方向匀速运动,关于物体A所受的摩擦力,下列说法正确的是(　　)
A.甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相同B.甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相反C.甲、乙两图中物体A均不受摩擦力D.甲图中物体A不受摩擦力,乙图中物体A受摩擦力,方向和F方向相同
解析 题图甲中,假设A、B接触面光滑,A保持匀速运动,A、B仍相对静止,说明A、B间没有相对滑动趋势,则A、B间没有静摩擦力;而题图乙中A物体有向下滑动的趋势,说明A受静摩擦力,方向沿斜面向上,与F方向相同,故D正确。答案 D
3.分别画出图中小球的受力示意图。(图甲中小球用细绳悬挂着静止在光滑的斜面上,乙中小球用细绳拉着静止在桌角上,丙中小球固定在杆上)