《高三力学复习十五讲--受力分析、力矩、物体平衡(168K》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三力学复习十五讲--受力分析、力矩、物体平衡(168K（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中小学教育资源交流中心 http:/ 提供力学复习二力学复习二一、物体受力情况分析一、物体受力情况分析 知识点析知识点析 正确地对物体进行受力分析，是解决力学问题的前提和关键，一般方法如下： 1、首先要明确研究对象(这是分析所有物理问题的第一步工作)，并将它从周围的物体 中隔离出来，明确研究对象就是要明确对哪个物体或者哪几个物体组成的系统进行受力分 析，分析时应注意以下三点： (1)力学的研究对象是受力物体，只分析研究对象受到的力，不分析研究对象对其它物 体的作用力。 (2)不要把作用在其它物体上的力，错误在认为是通过“力的传递”作用在研究对象上， 即只要画直接作用在研究对象上的力。 (3)如
2、果研究对象是由几个物体组成的系统，只应考虑系统外的物体对系统内物体的作 用力，而不应考虑内物体之间的相互作用力，即只考虑外力而不考虑内力(因为我们要研究 的是系统整体的运动状态，而内力对系统整体的运动状态无影响)。 2、其次，要养成按一定顺序进行分析的习惯，其目的在避免丢力。 一般按照：“重力已知外力弹力摩擦力其它场力(电场力、磁场力等)”的顺序 进行受力分析。 这是因为只要是地球上的物体就肯定会受到重力的作用，已知外力是外界主动施加的， 这两种力都是能肯定是否存在的，而这两种重力又是非接触力，易忘记，所以放在第一位。弹力是一种被动力，一般要随着其它力的变化而变化，所以弹力的分析必须放在重力
3、和已知外力之后。摩擦力存在的条件之一是存在弹力，所以摩擦力的分析必须放在弹力之 后。 其它场力，只有存在电磁场时才可能受到，所以放在最后分析。 3、在分析接触力(如弹力、摩擦力)时，必须找全周围与研究对象接触的所有的物体， 其目的也是为了避免丢力，一般来说，有几个接触物体就可能有几个接触力，然后再具体 判断每一个接触力是否存在。 4、遇到某力存在与否或其方向难以确定时，通常可采用以下两种方法来分析： (1)利用平衡条件或牛顿第二定律。可先假设该力存在，也可以假设该力不存在，再结 合已知条件分析其是否满足平衡条件或牛顿第二定律。 (2)利用牛顿第三定律。在对多个物体构成的系统中的每一个对象进行受
4、力分析时，弹 力和摩擦力是否存在、方向如何往往是一件比较棘手的事情，此时可先分析较简单(受力较 少)的物体受力，再利用牛顿第三定律(甲对乙有某种性质的作用力，乙对甲一定也有某种 性质的作用力)分 析较复杂(受力较多)物体的受力。 5、画出受力图后要进行检验，看是否有多余的力，检验的主要依据有：(1)力的概念。看各力是否有施力物体，没有施力物体的力是不存在的。 (2)看物体的运动状态和受力分析的结果是否吻合。 (3)各力产生的条件等。 【例题析思例题析思】 例析辨析下列受力分析的正误： (1)静止在水平桌面上的课本受到重力、桌面对课本的支持力和课本对桌面的压力三个 力的作用。 (2)物体以某一初
5、速冲上一光滑的斜面，则物体在上滑过程中受到沿斜面向上的外力作 用，在下滑过程中受到沿斜面向下的下滑力的作用； (3)用细绳牵引一小球在光滑水平桌面上作匀速圆周运动，小球受到重力、桌面对小球 的支持力、细绳对小球的拉力和小球作圆周运动的向心力四个力的作用；中小学教育资源交流中心 http:/ 提供(4)对物体进行受力分析画受力图时，各力作用点都可以画在物体的重心上。 析与解(1)研究对象是课本，只分析课本受到的力，不分析课本对其它物体的作用力， 故课本对桌面的压力不应分析，它是桌面受到的力； (2)物体在全过程中只受到重力和斜面对物体的支持力两个力的作用，在上滑过程中物 体并没有受到沿斜面向上的
6、外力作用，之所以能冲上斜面，是因为具有初速度，不要把物 体的这种惯性表现当作一个力，在下滑过程中物物体也没有受到沿斜面向下的下滑力的作 用。这里多分析出来的“沿斜面向上的外力”和“下滑力”都可以用力的概念来进行检验， 显然，它们都不存在施力物体，因此不存在。 (3)对物体进行受力分析时，只分析按性质命名的力，不分析按效果命名的力，物体作 圆周运动的向心力，是按效果来命名的力，它实质上的是物体所受外力的合力、其中的某 一个力或某一个力的分力等。 (4)画图时各力作用点的处理：在不涉及转动的情况下，都可以画在物体的重心上，在 涉及转动的情况下，各力的作用点的位置要准确确定。 思考如图 1-19 甲
7、所示，A、B 两长方形物体在水平向左的外力 F 的作用下静止于竖直 墙壁上，试分析 A、B 以及 AB 整体的受力情况。提示这是对多个物体构成的系统中的每一个对象进行受力分析的问题，先分析较简单 (受力较少)物体 B 的受力。接顺序来分析(1)重力 GB；(2)已知外力 F；(3)弹力：找全周围 与 B 接触的所有物体只有 A只可能有一个弹力，A 对 B 的弹力 NAB是否存在？ 由 B 水平方向平衡可知 NAB存在，大小 NAB=F，方向水平向右；(4)摩擦力可类似弹力的方 法分析，A 对 B 的摩擦力大小 FAB=GB，方向竖直向上。如图 1-19 中的乙所示。 再分析 A 的受力。同样按
8、顺序来分析(1) 重力 GA；(2)是否受到已知外力 F 的作用？由 于 F 是直接作用在 B 上，而不是直接作用在此时的研究对象 A 上，所以 A 并不受外力 F 的作用；(3)弹力；找全周围与 A 接触的所有物体B 和墙两个物体可能有两个弹力 是否存在？由牛顿第三定律可知存在 B 对 A 的弹力 NBA,且大小 NBA=NAB，方向 水平向左；再由 A 水平方向平 衡可知墙对 A 的弹力 NA存在,且大小 NBA=NAB，方向水平 向右;(4)摩擦力；类似弹力的方法分析，B 对 A 的摩擦力大小 FBA=FAB，方向竖直向下，墙 对 A 的摩擦力大小 FA=GA+FBA，方向竖直向上。如图
9、 1-19 中的丙所示。 最后分析 AB 整体的受力。(1)重力 GA+GB；(2)已知外力 F；(3)弹力；AB 整体只与墙 接触，由水平方向平衡可知，整体受墙方向水平向右的弹力 NA，且大小 NA=F；(4)摩擦力； 类似弹力的方法分析，由竖直方向平衡可知，整体受墙的方向竖直向上的摩擦力 FA，且大 小 FA=GA+GB。如图 1-19 中的丁所示(特别注意不要画出整体内部 A 与 B 之间的弹力和摩 擦力)。 【素质训练素质训练】 1、放在光滑斜面上加速下滑的物体受到的力是（ ） A、重力和斜面支持力 B、重力、下滑力和斜面支持力 C、重力、斜面支持力和加速力 D、重力、斜面支持力、下滑
10、力和正压力 2、一架梯子斜靠在光滑的竖直墙上，下端放在水平粗糙地面上，下面是梯子受力情况 的简单描述，哪一句是正确的（ ）A、梯子受到两个竖直的力，一个水平的力 B、梯子受到一个竖直的力，两个水平的力A BFFGBFABNABGA FBANBAFANAFGA+GBFANA图 1-19甲丙丁乙 中小学教育资源交流中心 http:/ 提供C、梯子受到两个竖直的力，两个水平的力 D、梯子受到三个竖直的力，两个水平的力 3、分别画出 1-20 中 A、B 两物体的受力示意图(1 到 5 中 A 和 B 均静止).二、力的合 成与分解 知识点析知识点析1、合力与分力：如果一个力作用在物体上，它产生的效果
11、跟几个力共同作用产生的效 果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力。 合力与分力是等效替代关系。 2、力合成与分解的根本方法：矢量的运算法则平行四边形定则 3、力的合成：求几个已知力的合力，叫做力的合成。 (1)共点的两个力(F1和 F2)合力大小(F)的取值范围为：|F1-F2|FF1+F2 (2)共点的三个力，如果任意两个力的合力的最小值小于或等于第三个力，那么这三个 力的合力可能等于零。 4、力的分解：求一个已知力的分力，叫做力的分解(与力的合成互为逆运算) (1)同一个力，如果没有条件限制，可以分解成无数对大小、方向不同的分力(因为以一 个已知力为平行四边形的对
12、象形可以作无数个平行四边形)，要得到确定的解，必须给出一 些附加条件，下在是有确定解的几种常见情况： 已知合力和两个分力的方向，求两个分力的大小（有一组解） 。 已知合力和一个分力的大小与方向，求另一个分力的大小和方向（有一组解） 已知合力和两个分力的大小，求两个分力的方向（有两组解） 已知合力、一个分力 F1的大小与另一个分力 F2的方向，求 F1的方向和 F2的大小 （有一组或两组解） (2)在实际问题中，通常将已知力按力产生的实际作用效果分解；为方便某些问题的研 究，在很多问题中都采用正交分解法。 【例题析思例题析思】 例析已知两个力的大小分别为 F1和 F2，它们的夹角为 。分析其合力
13、 F 大小的特点。析与解如图 1-21 所示，F1与 F2合力 F 的大小可由余弦定理求得cos2212 22 1FFFF 由上式可知： 当 =0时，F=F1+F2; 当 =180时，F=|F1-F2|;当 =90时，2 22 1FF; 当 =120时，且 F1=F2时，F=F1=F2 当 在 0180内变化时，F 随着 的增大而减小，随着 的减小而增大。 由上述讨论可知：F1F2F图 1-21ACACBAAB斜面光滑B A容器光滑BAF 接触面均不光滑,A 和B 分别向左向右运动悬线 C 斜向左悬线 C 竖直图 1-20中小学教育资源交流中心 http:/ 提供(1)两个力(F1和 F2)合
14、力大小(F)的取值范围为：|F1-F2|FF1+F。 (2)合力大小既可能比任意一个分力大，也可能比任意一个分力小，还可能等于任意一 个分力，它的大小依赖于两分力之间的夹角的大小，这是矢量合力的特点。 思考重力为 G 的物体静止在倾角为 的斜面上，将重力 G 分解为垂直斜面向下的力 F1和平行斜面向下的力 F2，那么（ ） A、F1就是物体对斜面的压力 B、物体对斜面的压力方向与 F1方向相同，大小为 Gcos C、F2就是物体受到的静摩擦力 D、物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力、F1和 F2共五个力的作用。 提示合力与分力是一种等效替代关系，以本题为例，所谓“等效”是指两分力 F1
15、和 F2共同作用产生的效果与真实力 G（合力）产生效果相同；所谓“替代”是指在分析和处 理问题时，如果用了两分力 F1和 F2，就不能再用真实力 G，否则力就多了。要对物体进行 受力分析时，只分析物体实际受到的力，故 D 选项是错误的。 某几个真实力的合力或某一真实力的分力，是为了研究问题方便而假想的力，实际上 是不存在的，以本题为例，真实力 G 的两分力 F1和 F2是实际上并不存在的力，应与其它 实际力区别开来，题中 A、C 选项将两个并不存在的力“F1和 F2”与真实力“物体对斜面 的压力和物体受到的静摩擦力”混为一谈，显然是错误的。 由物体的平衡以及牛顿第三定律的知识，可以判断 B 选项是正确的。 【素质训练素质训练】 1、大小为 4N、7N 和 9N 的三个共点力，若它们的夹角可以任意变化，则其合力的最 大值为 N，最小值为 N. 2、物体放在光滑的水平面上，在大小为 40N 的水平力 Q 的作用下由西向东运动。现要 用 F1和 F2两个水平共点力来代替 Q 的作用，已知 F1的方向为东偏北 30，若要使 F2取 某一数值，可使 F1有两个大小不同的数值，则 F2的取值范围 是 。 3、如图 1-22 所示，物体静止于光滑水平面 M 上，力 F 作用于物体上的 O 点，现要使物体沿着 OA 方向作加速运动 （F
