滬科版必修1 3.4分析物體的受力 學(xué)案.doc

3.4分析物體的受力1怎樣對物體進行受力分析(1)受力分析：把指定物體(研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有力找出來，并畫出受力示意圖，這就是受力分析。受力分析時只分析物體受到的力，而不分析它對其他物體施加的力，但我們可以通過分析施力情況而求出受力情況。(2)受力分析的步驟【例1】 如圖甲所示，重力為g的長木板ab，a端靠在光滑墻壁上，ab上又放置一木塊m，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，請畫出木板ab的受力圖。解析：嚴格按照受力分析的步驟進行分析，養(yǎng)成一種好習(xí)慣。(1)明確研究對象是木板ab，把木板ab從圖甲中隔離出來，單獨畫在圖乙處。(2)畫出物體ab的重力示意圖g。(3)環(huán)繞ab一周，找出其他物體與ab的接觸處：木板與墻在a處相接觸、與地面在b處相接觸、與物塊m在c處相接觸。一共有三處與外界接觸。(4)在a處，由于墻面是光滑的，那么木板ab在a處只受向右的(支持力)彈力f1作用，在b處，受地面豎直向上的彈力f2(支持力)；假設(shè)地面光滑，木板ab可向右滑動，所以地面給木板b端一個向左的摩擦力f3作用；在c處，m對木板有一個垂直木板向下的(壓力)彈力f4，又因為m靜止在木板ab上，m要受到木板ab向上的靜摩擦力作用，所以木板受到m施加的向下的靜摩擦力f5的作用。答案：如圖乙所示析規(guī)律 整體法與隔離法的應(yīng)用在研究對象的選取上要恰當應(yīng)用整體法與隔離法，受力分析時要根據(jù)力的產(chǎn)生條件或相互性確定力的個數(shù)，根據(jù)運動條件等確定力的大小。2受力分析的判斷依據(jù)(1)條件判斷：根據(jù)力的產(chǎn)生條件是否滿足來判斷物體是否受到某個力的作用；(2)效果判斷：根據(jù)力的作用效果是否得以體現(xiàn)來判斷物體是否受到某個力的作用；(3)相互作用判斷：利用力的作用的相互性，即施力物體同時也是受力物體，從一個物體是否受到某個力的作用來判斷另一個物體是否受到相應(yīng)的力的作用。【例2】 如圖所示，各接觸面粗糙，a在拉力f的作用下被勻速抽出，在a完全抽出前，b在繩子的牽制下，始終靜止。試分析此過程中a、b的受力情況。解析：(1)先分析a的受力，首先a一定受到方向豎直向下的重力ga；其次a跟b和地面接觸，因都有擠壓，將受到b豎直向下的壓力nb和地面豎直向上的支持力na；又由于a相對于b和地面向右滑動，所以將受到b和地面向左的摩擦力f1和f2，加上水平拉力f一共受到六個力的作用，如圖所示。(2)再分析b的受力情況。b除了受到重力gb和支持力nb外，由力的作用的相互性知b還受到a對它向右的滑動摩擦力f1；由平衡條件知還有繩子的拉力t，共四個力，如圖所示。答案：見解析解技巧 如何正確選擇研究對象對兩個相互聯(lián)系的物體的受力分析時，應(yīng)對兩個物體分別進行受力分析，并找出它們之間相互聯(lián)系的力，然后進行求解。3受力分析的常用方法(1)整體法和隔離法：隔離法把某個物體(或物體的一部分)與周圍物體分隔出來，單獨分析它的受力情況的方法；整體法將幾個物體作為一個整體從周圍環(huán)境中隔離出來分析其受力的方法。(2)假設(shè)法：在受力分析時，若不能確定某力是否存在，可先對其作出存在或不存在的假設(shè)，然后再就該力存在與否對物體運動狀態(tài)影響的不同來判斷該力是否存在。(3)利用牛頓第三定律分析：當某一力不易直接分析時，可以轉(zhuǎn)換研究對象，分析該力的反作用力，根據(jù)其反作用力的大小和方向來確定該力的大小和方向。析規(guī)律 受力分析方法的選擇受力分析方法選擇時注意以下四點：整體法、隔離法、假設(shè)法在受力分析時要靈活選用，有時為了研究問題方便，這些方法要交叉使用。(1)當所涉及的物理問題是整體與外界作用時，應(yīng)用整體分析法，可使問題簡單明了，而不必考慮內(nèi)力的作用。(2)當涉及的物理問題是物體間的作用時，應(yīng)用隔離分析法，這時系統(tǒng)中物體間的相互作用的內(nèi)力就會變?yōu)楦鱾€獨立于物體的外力。(3)當不能確定某力是否存在時，可選用假設(shè)法。(4)當某力(被動力)不能確定是否存在時，可結(jié)合物體所處狀態(tài)根據(jù)力與運動的關(guān)系判斷。,【例3】 如圖所示，物體a、b和c疊放在水平桌面上，水平力fb10 n、fc20 n分別作用于物體b、c上，a、b和c仍保持靜止。以f1、f2、f3分別表示a與b、b與c、c與桌面間的靜摩擦力的大小，則()af15 n，f20，f35 nbf15 n，f25 n，f30cf10，f25 n，f35 ndf10，f210 n，f35 n解析：(1)為了分析a、b之間的摩擦力情況，以物體a作為研究對象進行受力分析如圖甲所示，a、b之間沒有摩擦力作用。(2)為了分析b、c之間的摩擦力情況，以物體a、b組成的整體為研究對象，通過受力分析如圖乙所示，b受c向右的靜摩擦力f2與fb平衡，即f25 n。(3)為了分析c與桌面之間的摩擦力情況，以物體a、b、c組成的整體為研究對象，進行受力分析如圖丙所示，根據(jù)平衡條件fcfbf3，則f3fcfb5 n。答案：c解技巧 用隔離法分析物體受力正確選擇研究對象是解決本題的關(guān)鍵，分析f1時把a隔離出來；分析f2時，把a和b作為一個整體；分析f3時，把a、b、c三者作為一個整體。本題也可把a、b、c分別隔離開來進行受力分析。4關(guān)于傳送帶上的物體的受力分析傳送帶水平，以一定的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，且速度大小為v。(1)一木塊由靜止輕放在傳送帶左端，由于木塊相對于傳送帶向左滑動，故木塊受到傳送帶施給的水平向右的滑動摩擦力的作用，其受力分析圖如圖所示；(2)當木塊與傳送帶速度相同時，二者之間沒有相對滑動，也沒有相對滑動趨勢，故無摩擦力，受力分析圖如圖所示；(3)若木塊開始以一定速度v1向右運動，且v1v，滑上傳送帶后，由于木塊相對于傳送帶向右滑動，故有向左的滑動摩擦力，受力分析圖圖如圖所示，當二者速度相等時無摩擦力；(4)若木塊開始以一定速度v2向右運動，且v2v，滑上傳送帶后，由于木塊相對于傳送帶向左滑動，故有向右的滑動摩擦力，受力分析圖如圖所示，當二者速度相等時無摩擦力；(5)若木塊以一定速度v3從傳送帶右側(cè)水平向左運動，直到與傳送帶共速前，一直相對于傳送帶向左滑動，此時木塊受到的滑動摩擦力方向水平向右，受力分析圖如圖所示，與傳送帶相對靜止后，無摩擦力。【例41】 如圖所示，在水平放置的傳送帶上放有一物體；當皮帶不動時，要使物體向右勻速運動，作用在物體上的水平拉力為f1；當皮帶向左運動時，要使物體仍向右勻速運動，作用在物體上的水平拉力為f2，則()af1f2bf1f2cf1f2 d以上三種情況都有可能解析：兩種情況下，物體相對于傳送帶均向右勻速運動，物體均受到傳送帶向左的滑動摩擦力，滑動摩擦力大小均為fmg，根據(jù)二力平衡條件得f1f2fmg。故正確選項為a。答案：a【例42】 一水平傳送帶足夠長，以2 m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，現(xiàn)將一質(zhì)量為0.2 kg的物體輕輕放在傳送帶左端，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5。下列說法正確的是()a開始的加速階段，木塊受到的摩擦力大小為1 n，方向水平向右b開始的加速階段，由于物體水平向右運動，故滑動摩擦力方向水平向左c當物體與傳送帶速度相同時，木塊受到靜摩擦力作用，方向水平向右d當物體與傳送帶速度相同時，木塊不受摩擦力作用解析：開始階段物體相對于傳送帶滑動，滑動摩擦力大小ffnmg0.50.210 n1 n，方向水平向右，a項正確，b項錯誤；當物體與傳送帶相對靜止時，物體與傳送帶間無摩擦力作用，c項錯誤，d正確。答案：ad【例43】 應(yīng)用于機場和火車站的安全檢查儀，用于對旅客的行李進行安全檢查。其傳送裝置可簡化為如圖所示的模型，緊繃的傳送帶始終保持v1 m/s的恒定速率運行。旅客把行李無初速度地放在a處，設(shè)行李剛放上去時的加速度a1 m/s2，a、b間的距離為2 m，g取10 m/s2。若乘客把行李放到傳送帶的同時也以v1 m/s的恒定速率平行于傳送帶運動到b處取行李，則()a乘客與行李同時到達b處b乘客提前0.5 s到達b處c行李提前0.5 s到達b處d若傳送帶速度足夠大，行李最快也要2 s才能到達b處解析：行李放在傳送帶上，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李