受力分析

物体的受力分析及力的合成与分解的方法庆阳一中姚俊祥物体的受力分析（一）一、力的物质性：任何一个力都不可能脱离物体而单独存在，必须同时与两个物体相联系，即施力物体和受力物体。二、力的条件性：依据各种力产生和存在的条件和特性进行受力分析。在分析某个力是否存在时，必须根据该力产生的的条件是否完全具备来判断。比如：两物体若未直接接触，则不存在弹力和摩擦力；两个物体直接接触，但没有相互挤压，则不存在弹力，也不存在摩擦力；两个物体接触面光滑，则一定不存在摩擦力等等例1：子弹从枪口射击后，在跟水平成30°仰角的方向上运动，画出子弹的受力分析图。有人会说子弹受到高温高压气体施于子弹向前的力F1一、受力分析四依据惯性不是力。三、力的相互性：某物体对其它物体施加了力的同时，也必然受到其它物体对它的力的作用。不存在只施力而不受力的物体，也不存在只受力而不施力的物体。在分析几个相互联系的物体的受力情况时，可从力的相互性考虑。四、力和运动的一致性：物体处于怎样的运动状态是由受力情况决定的,受力情况和运动状态总是一致的.比如：处于平衡状态（静止或匀速运动）的物体,其合外力为零等等。例2如图，两物块在水平拉力作用下作匀速直线运动，两物块保持相对静止,分别画出两物受力分析图。二、受力分析的原则只分析性质力且每一个力必须有明确的施力物体三、受力分析的一般步骤：1、明确研究对象，即明确分析哪个物体的受力情况。1）不要找该物体施加给其它物体的力。A研究对象是A，只分析其他物体对A的作用力。2）不要把作用在其它物体上的力错误的认为通过“力的传递”作用在研究对象上。研究对象为C。ABCCGFFB2、隔离研究对象将研究对象从周围的物体中隔离出来，并分析周围有哪些物体对研究对象施加了力的作用。ABC假设我们分析物体AAGAFA假设我们分析物体BBGBFA′FB假设我们分析物体CCGCFCFB′3要养成按步骤分析力的习惯。A.重力一定有:作用点在物体的重心.B.弹力看四周:看研究对象与跟其他物体有几个接触点(面),某个点(面)若有挤压,则画出弹力.C.摩擦力看接触面:注意有弹力的接触面如果是不光滑的,并且有相对运动或相对运动趋势时,则画出摩擦力.4画完受力图后再做一番检查.A.检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体,若没有施力物体,则该力一定不存在.注意寻找施力物体是防止多力的有效措施。养成按步骤分析力的习惯是防止漏力的有效措施）B.分析一下分析的结果能否使物体处于题目中所给的状态,否则必然发生了多力或漏力的现象.（力和运动的一致性）对物体进行受力分析的次序是：先重力、再弹力、摩擦力，然后其它力（电场力、磁场力等）ABFAGF5如果一个力的方向难以确定,可用假设法进行分析.先假设这个力不存在,观察所研究的物体会发生怎样的运动,然后审查这个力应在什么方向时,研究对象才能满足给定的运动状态.ABF1)匀速时2）加速时木块静止在斜面上，分析木块和斜面的受力情况.GmF1F2GMF1′F2′FMm讨论题：FF12FF12FF31234FF例题一：在水平桌面上叠放着木块P和Q，水平力F推动两个木块做匀速直线运动，如图，下列说法正确的是（）A.P受到3个力的作用,Q受4个力的作用.B.P受到2个力的作用,Q受5个力的作用.C.P受到3个力的作用,Q受5个力的作用.D.以上说法均不对.VPQF分析:PQGPF1GQF1′F2FF3B例题二：如图，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力的作用，即F1，F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，其中F1=10N，F2=2N，若撤去力F1，则木块在水平方向受到的摩擦力为（）。A.10N的滑动摩擦力,方向向左B.10N的静摩擦力,方向向右C.2N的滑动摩擦力,方向向左D.2N的静摩擦力,方向向右F1F21)F1F2FF+F2=F1F=F1-F2=10-8N=2N2)撤去F1后:F2FF2=F=2N＜8N∴选D例题三:如图,木块A放在水平的长木板上,长木板放在光滑的水平面上.木块跟水平面的弹簧秤相连,弹簧的右端固定.若用水平向左的恒力以速度v匀速向左拉动长木板,弹簧秤的示数为F1。则有（）。AA.木块受到的静摩擦力等于F1B.木块受到的滑动摩擦力等于F1C.若用恒力以2v的速度匀速向左拉动长木板,则弹簧秤的示数为2F1.D.若用恒力2F向左拉动长木板.则长木板受到的滑动摩擦力等于F1.FBD作业1、如图，重100牛的物体放在水平面上，它与水平面间的动摩擦因数是0.25,最大静摩擦力是30N,今用一水平推力F作用于物体,当F的大小由8N增大到28N时,地面对物体的摩擦力大小为_______________,当力F的大小由35N减小到28N时,地面对物体的摩擦力大小为______________.FABCF1=10NF2=5N2、三物块均静止。求：A，B，C所受摩擦力的大小和方向。力的合成与分解的方法（二）1、力的合成法.如图所示，轻绳OA一端系在天花板上，与竖直线夹角370，轻绳OB水平，一端系在墙上，O点处挂一重为40N的物体。求：AO，BO的拉力各为多大？OBA370在求某个力时先据力的合成法做平行四边形，再求解2、力的分解法•一质量为m的物体放在水平面上，在与水平面成θ角的力F的作用下由静止开始运动，物体与水平面间的动摩擦因数为μ,如图所示，则物体所受摩擦力Ff=——在求某个力时先据力的分解法做平行四边形，再求解30°G如图，重为50N的球，被一竖直光滑挡板挡住，静止在倾角为30°的光滑斜面上，试根据力的作用效果对物体所受重力进行分解，并求出两分力的大小和方向。F1F2F1=G/Cosθ=F2=G·tanθ=方向：水平向左方向：垂直于斜面向下N33100N3350F2F合·F1O求两个力的合力时，可分别用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这叫做力的平行四边形定则。也叫矢量法则。3、力的平行四边形法•如图所示，物体受到大小相等的两个拉力作用，每个拉力都是2000N，夹角是50°，求这两个力的合力.（要求用作图法和计算法分别求解.三角形定则两个矢量首尾相接，从第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端的有向线段就表示合矢量的大小和方向.三角形定则与平行四边形定则实质一样．CBA三角形定则4、力的三角形法则导学案P56(4)实际对力进行分解时，为便于计算，常常将力沿两互相垂直的方向分解。此为正交分解法FxFyFy=F·Sinθ=50Nx方向的分力Fx=F·Cosθ=N3500xyy方向的分力30°F5、力的正交分解法如图，物体受到与水平方向成30°角的力F=100N作用，根据力的作用效果对F进行分解，并求出两分力的大小和方向。导学案P61典例精析26、余弦定理•求和力时如知道两个分力的大小以及其夹角，可用余弦定理解答θαF2F1F合θ22122)cosFF()sinFF（合cosFFFF2122212余弦定理7、正弦定理•1、正弦定理的内容•在三角形中每一条边的长度与其对角的正弦的比值相等•2、正弦定理在力学中的应用•在力的三角形中每一条边代表的力的大小与其对角的正弦的比值相等8、相似三角形法•在相似三角形中每一条边所代表的力的大小与其长度成正比1、如图所示，一个重为G的小球套在竖直放置的半径为R的光滑圆环上，一个劲度系数为k，自然长度为L（L＜2R）的轻质弹簧，一端与小球相连，另一端固定在大环的最高点，求小球处于静止状态时，弹簧与竖直方向的夹角φ．•【解析】小球受力如图所示，有竖直向下的重力G，弹簧的弹力F圆环的弹力N，N沿半径方向背离圆心O．•利用合成法，将重力G和弹力N合成，合力F合应与弹簧弹力F平衡观察发现，图中力的三角形△BCD与△AOB相似，设AB长度为l由三角形相似有：•mg／F=AO／AB=R／l，即得F=mgl／R•另外由胡克定律有F=k（l-L），而l=2Rcosφ•联立上述各式可得：cosφ=，φ=arcos=，•2.如图所示，光滑半球的半径为R，有一个质量为m的小球用一细线拴住挂靠在半球上，细线上端通过一个定滑轮，在用力将小球缓慢往上拉的过程中，细线对小球的拉力F大小与小球压紧球面的力F2大小变化情况是•菜刀的刀刃前部和后部厚薄不一样，前部顶角小，后部大，这样制造的道理是什么？•3、把斧子、刀等的刃的截面可以抽象成一个等腰三角形。如图，三角形的腰就叫做劈，2θ叫顶角，而d就表示刀背。刀刃厚薄不一样实质上是顶角的大小不相同，当我们对刀背施加一个竖直向下的力F时，会产生什么样的作业效果哪。•如图，施加给刀刃的竖直向下的力F可分解成两个等大的力F1、F2，这两个力向外把被切的物体撕开，就完成了一次切割。作力的分解图，实际上是一个菱形，可以把它分成四部分，以F1或F2所在的那个三角形为研究对象。易由三角形相似知识得出此三角形与原等腰三角形的一半相似。则可得出F1=F/2sinθ则在F一定的情况下θ越小，sinθ值越小，F1越大。但是。刀刃的顶角越小时，刀刃的强度会减小，碰到较硬的物体刀刃会卷口甚至碎裂。实际制造过程中为适应加工不同物体的需要，做成前部较薄，后部较厚，使用时用前部切较软物体，用后部劈较硬物体。•利用相似三角形解决力的合成与分解问题，关键是要找准相似三角形，以及计算时要盯准对应边，才可以很好的解决问题。9、图解法•．如图所示，在倾角为α的斜面上，重为G的小球被竖直的木板挡住，不计一切摩擦，则当木板逐渐向左转动到水平的过程中，小球对斜面的压力，小球对木板的压力。（填变大、变小或不变）图解法就是用图解得方式来分析力的变化导学案P58典例精析3导学测评p39（4）P41（7）10、整体法和隔离法•在研究问题时研究对象的选择是很关键的。有时需要用整体法，有时却需要用隔离法，具体操作时要视情况而定。导学测评P33(8)35(5)•例：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，两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连，并在某一位置平衡。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FN和细绳上的拉力F的变化情况是()•A．FN不变，F变大B．FN不变，F变小•C．FN变大，F变大D．FN变大，F变小谢谢！