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1、相互作用（二）受力分析专题知识点一 受力分析1受力分析分析物体受到哪些力，并将它们以示意图的形式表示出来，这一过程及方法叫受力分析。2物体是否受某力的判断依据(1) 条件判断。根据是否满足力的产生条件来判断物体是否受到某个力的作用。(2) 效果判断。根据力的作用效果来判断物体是否受到某个力的作用。(3) 相互作用判断。利用力的作用的相互性，即施力物体同时也是受力物体。(4) 特殊法判断。好多难以确定的力，如弹力、摩擦力等可以利用假设法、运动状态推定法等特殊方法来判断物体是否受力。3受力分析的步骤4如何防止“多力”或“丢力”(1) 防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体，若某力有施力物体则它实
2、际存在，无施力物体则它不存在。另外合力与分力不要重复分析。(2) 按正确的顺序(即一重、二弹、三摩擦、四其他)进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施。5受力分析时需注意的问题(1) 只分析所受的力。在进行受力分析时，一定要注意，我们分析的是物体“受到”的力，而不是物体对外施加的力。(2) 只分析外力。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，要画在受力分析图上。(3) 只分析性质力。进行受力分析时，只分析物体所受到的性质力，不分析效果力。(4) 进行受力分析时，同一物体的合力与分力不能同时出现。6受力分析时
3、常见问题及应对措施知识点一 受力分析【典例探究】【典例1】 物体以初速度v冲上粗糙的斜面，如图所示的四个受力示意图中，正确的是()【典例2】如图所示，A、B两个物体的质量都是1 kg，现在它们在拉力F的作用下相对静止一起向右做匀速直线运动。已知A、B之间的动摩擦因数AB0.1，B与地面间的动摩擦因数B地0.2。g10 m/s2。则两个物体在匀速运动的过程中，(1) 对A、B分别画出完整的受力分析。(2) A、B之间的摩擦力大小为多少。(3) 拉力F的大小为多少。【典例3】如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止。物体B的受力个数为()A2B3C4 D5【典例4】木板B放在水
4、平地面上，在木板B上放一重1 200 N的A物体，物体A与木板B间，木板与地面间的动摩擦因数均为0.2，木板B重力不计，当水平拉力F将木板B匀速拉出，绳与水平方向成30时，问绳的拉力FT多大？水平拉力F多大？(重力加速度g10 m/s2)【典例5】 倾角37，质量M5 kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m2 kg的木块沿斜面匀速下滑，在此过程中斜面保持静止(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)求：(1) 斜面对木块的摩擦力及支持力大小；(2) 地面对斜面的摩擦力及支持力大小。知识点二 正交分解法1. 力分解为两个相互垂直的分力的方法称为正交分解法。例如将力F沿x和y两个方
5、向分解，如图所示，则FxFcos FyFsin 2. 正分解的优点：其一，借助数学中的直角坐标系对力进行描述；其二，几何图形关系简单，是直角三角形，计算简便，因此很多问题中，常把一个力分解为互相垂直的两个力特别是物体受多个力作用，求多个力的合力时，把物体受的各力都分解到相互垂直的两个方向上去，然后分别求每个方向上的分力的代数和，这样就把复杂的矢量运算转化为简单的代数运算，再求两个互成90角的力的合力就简便得多。3. 交分解法使用步骤第一步：建立坐标系，以共点力的作用点为坐标原点，直角坐标x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上。第二步：正交分解各力，即将每一个不在坐标轴上的力分解到x和y坐标轴
6、上，并求出各分力的大小，如右上图所示。第三步：分别求x轴和y轴上各力的分力的合力，即FxF1xF2x FyF1yF2y第四步：求Fx与Fy的合力即为共点力合力合力大小：F，合力的方向由F与x轴间夹角确定，即arctan .4. 正交分解法求解时，应注意的几个问题(1)正交分解法在求三个以上的力的合力时较为方便。两个力合成时，一般直接进行力的合成，不采用正交分解法(2)正交分解法的基本思路是：把矢量运算转化为代数运算，把解斜三角形转化为解直角三角形，正交分解法是在分力与合力等效的原则下进行的。(3)坐标系的选取要合理。正交分解时坐标系的选取具有任意性，但为了运算简单，一般要使坐标轴上有尽可能多的
7、力，也就是说需要向两坐标轴上投影分解的力少一些。这样一来，计算也就方便一些，可以使问题简单化。 【典例6】一个物体受到三个力作用，如右图所示，已知一个力是80 N，指向东偏北30的方向，一个力是40 N，指向西偏北45方向，一个力20 N指向正南，求三个力的合力大小.知识点三 隔离法和整体法1所谓隔离法，就是将物理问题的某些研究对象或某些过程、状态从系统或全过程中隔离出来进行研究的方法隔离法的两种类型：(1) 对象隔离：即为寻求与某物体有关的所求量与已知量之间的关系，将某物体从系统中隔离出来。(2) 过程隔离：物体往往参与几个运动过程，为求解涉及某个过程中的物理量，就必须将这个过程从全过程中隔
8、离出来。2 所谓整体法，是指对物理问题的整个系统或过程进行研究的方法，也包括两种情况：(1) 整体研究物体体系：当所求的物理量不涉及系统中某个物体的力和运动时常用。(2) 整体研究运动全过程：当所求的物理量只涉及运动的全过程时常用。此方法多用于与受力、运动有关的问题。【名师点睛】要区分内力和外力对几个物体组成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；当隔离某一物体分析时，原来内力变成了外力，要画在受力图上。知识点三 隔离法和整体法【典例探究】【典例7】如图所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力为Fb5 N、Fc10 N分别作用于物体b、c上，a、b和c仍保持静
9、止以f1、f2、f3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力，则()Af15 N，f20，f35 NBf15 N，f25 N，f30Cf10，f25 N，f35 NDf10，f210 N，f35 N【审题指导】（1）如果把a、b、c看成一个物体，这个物体与桌面间的相对运动趋势的方向怎样？(2) 如果把a、b看成一个整体，则这个整体与c之间的相对运动的趋势方向如何？知识点四 动态平衡问题在有关物体平衡的问题中，有一类涉及动态平衡。这类问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，故这是力平衡问题中的一类难题。解决这类问题的一般思路是：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。根据
10、现行高考要求，物体受到往往是三个共点力问题，利用三力平衡特点讨论动态平衡问题是力学中一个重点和难点，许多同学因不能掌握其规律往往无从下手，许多参考书的讨论常忽略几中情况。方法一：三角形图解法。特点：三角形图象法则适用于物体所受的三个力中，有一力的大小、方向均不变（通常为重力，也可能是其它力），另一个力的方向不变，大小变化，第三个力则大小、方向均发生变化的问题。方法：先正确分析物体所受的三个力，将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形。然后将方向不变的力的矢量延长，根据物体所受三个力中二个力变化而又维持平衡关系时，这个闭合三角形总是存在，只不过形状发生改变而已，比较这些不同形状的矢量三角形，各力的大
11、小及变化就一目了然了。方法二：相似三角形法。特点：相似三角形法适用于物体所受的三个力中，一个力大小、方向不变，其它二个力的方向均发生变化，且三个力中没有二力保持垂直关系，但可以找到力构成的矢量三角形相似的几何三角形的问题。原理：先正确分析物体的受力，画出受力分析图，将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形，再寻找与力的三角形相似的几何三角形，利用相似三角形的性质，建立比例关系，把力的大小变化问题转化为几何三角形边长的大小变化问题进行讨论。方法三：作辅助圆法特点：作辅助圆法适用的问题类型可分为两种情况：物体所受的三个力中，开始时两个力的夹角为90，且其中一个力大小、方向不变，另两个力大小、方向都在改
12、变，但动态平衡时两个力的夹角不变。物体所受的三个力中，开始时两个力的夹角为90，且其中一个力大小、方向不变，动态平衡时一个力大小不变、方向改变，另一个力大小、方向都改变。原理：先正确分析物体的受力，画出受力分析图，将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形，第一种情况以不变的力为弦作个圆，在辅助的圆中可容易画出两力夹角不变的力的矢量三角形，从而轻易判断各力的变化情况。第二种情况以大小不变，方向变化的力为直径作一个辅助圆，在辅助的圆中可容易画出一个力大小不变、方向改变的的力的矢量三角形，从而轻易判断各力的变化情况。方法四：解析法特点：解析法适用的类型为一根绳挂着光滑滑轮，三个力中其中两个力是绳的拉力，
13、由于是同一根绳的拉力，两个拉力相等，另一个力大小、方向不变的问题。原理：先正确分析物体的受力，画出受力分析图，设一个角度，利用三力平衡得到拉力的解析方程式，然后作辅助线延长绳子一端交于题中的界面，找到所设角度的三角函数关系。当受力动态变化是，抓住绳长不变，研究三角函数的变化，可清晰得到力的变化关系。知识点四 动态平衡问题【典例8】如图所示，一个重力G的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态。今使板与斜面的夹角缓慢增大，问：在此过程中，挡板和斜面对球的压力大小如何变化？【典例9】用绳AO、BO悬挂一个重物，BO水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A
14、和B在支架上。悬点A固定不动，结点O保持不动，将悬点B从图中所示位置逐渐移动到C点的过程中，分析绳OA和绳OB上的拉力的大小变化情况。【典例10】一轻杆BO，其O端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图2-1所示。现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角逐渐减少，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是( )AFN先减小，后增大 B.FN始终不变CF先减小，后增大 D.F始终不变【典例11】如图所示，物体G用两根绳子悬挂，开始时绳OA水平，现将两绳同时顺时针转过90，且保持两绳之间的夹角不变，物体保持静止状态
15、，在旋转过程中，设绳OA的拉力为F1，绳OB的拉力为F2，则（ ）。(A)F1先减小后增大(B)F1先增大后减小 (C)F2逐渐减小 (D)F2最终变为零【典例12】如图所示，在水平天花板与竖直墙壁间，通过不计质量的柔软绳子和光滑的轻小滑轮悬挂重物G=40N，绳长L=2.5m，OA=1.5m，求绳中张力的大小，并讨论：（1）当B点位置固定，A端缓慢左移时，绳中张力如何变化？（2）当A点位置固定，B端缓慢下移时，绳中张力又如何变化？答案与解析1.【答案】A2.【答案】(1) 见规范解答图 (2) 0 (3) 4 N【解析】(1) 以A为研究对象，A受到重力、支持力作用；以B为研究对象，B受到重力、支持力、压力、拉力、地面对B的滑动摩擦力作用；如图。 (2) 对A：由二力平衡可知A、B之间的摩擦力为0。(3) 以A、B整体为研究对象，由于两物体一起做匀速直线运动，所以受力
