專題一 受力分析在解決力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用
正確對(duì)物體受力分析是解決力學(xué)題目的關(guān)鍵。在初中階段主要初步學(xué)習(xí)了重力、摩擦力(包括滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力、滾動(dòng)摩擦力)、彈力(包括壓力、拉力、支持力、浮力等)。受力分析主要是分析這些力。初中物理要求研究的力學(xué)問(wèn)題基本上是處于平衡狀態(tài)下的,只有正確的對(duì)物體進(jìn)行受力分析,才能準(zhǔn)確合理的結(jié)合物理規(guī)律和公式來(lái)解決問(wèn)題,所以受力分析是解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)。下面簡(jiǎn)要分析受力分析在力學(xué)中的應(yīng)用。
一、學(xué)習(xí)目標(biāo):
1、 掌握受力分析的方法;
2、 學(xué)會(huì)利用受力分析的方法分析解決問(wèn)題。
二、知識(shí)儲(chǔ)備:
1.二力平衡的條件: ; ; ; 。二力平衡合力為 。
2、重力的方向 ;作用點(diǎn) 。
3、相互接觸的物體 受力,如圖1中A、B兩物體;不相互接觸的物體 受力,如圖2中兩磁鐵。
4、摩擦力產(chǎn)生的條件 , , ;摩擦力的方向 。
(一)、受力分析:
例1. 如圖3所示,小球用線系住掛在天花板上并與墻面接觸,畫出小球的受力示意圖。
三、典例分析:
例2. 如圖4所示,木塊放在斜面上靜止不動(dòng),試畫出木塊受力示意圖。
由以上例題,總結(jié)對(duì)物體受力分析的步驟:
(1)首先要確定研究對(duì)象(可以把它從周圍物體中隔離出來(lái),只分析它所受的力,不考慮研究對(duì)象對(duì)周圍物體的作用力);
(2)在分析物體受力時(shí),應(yīng)先考慮重力,然后是彈性力、摩擦力等,并分析物體在已知力的作用下,將產(chǎn)生怎樣的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì);
(3)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)及物體周圍的其它物體的分布情況,確定力,保證力既不能多也不能少;
(4)畫出研究對(duì)象的受力示意圖;
(5)檢驗(yàn),根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和平衡力的知識(shí)來(lái)檢驗(yàn)所畫出的力是否正確。
跟蹤練習(xí)1:
1、如圖5所示,試分析放在水平面上的物體A作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力情況。
2、如圖6所示,物體放在作勻速直線運(yùn)動(dòng)的傳送帶上,請(qǐng)畫出物體所受力的示意圖。(如果傳送帶突然加速或減速運(yùn)動(dòng),畫出物體所受力的示意圖。)
3、一小球靜止在豎直的墻壁之間,如圖7,請(qǐng)畫出小球所受力的示意圖。
(二)、應(yīng)用:
例1、一個(gè)放在水平桌面上的物體,受到分別為5牛和3牛的兩個(gè)力F1、F2的作用后仍處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖8所示,則該物體受到的合力為 ,桌面對(duì)此物體的摩擦力大小為 ,方向?yàn)?u> 。
跟蹤練習(xí)2:
1、一物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),在所受的多個(gè)力中,有一對(duì)大小為15N的平衡力,當(dāng)這對(duì)力突然消失后,該物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將_______________(填“改變”或“不變”).
2、一個(gè)小球重3牛頓,當(dāng)它以
A、0牛頓 B、1.5牛頓 C、3牛頓 D、無(wú)法判斷。
3、如圖9甲所示,完全相同的木塊A和B疊放在水平桌面上,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)木塊B所受的摩擦力為 N;若將A、B緊靠著放在水平桌面上,用水平力F2推A使它們一起勻速運(yùn)動(dòng)(如圖9乙所示),則推力F2= N。
例2、用力F將木塊壓在豎直墻面上,木塊靜止,如圖10所示,當(dāng)F增大時(shí),墻對(duì)木塊的摩擦力的變化情況是:
A、增大; B、減。 C、不變; D、無(wú)法判斷。
跟蹤練習(xí)3:
1、豎直懸掛的磁性黑板上吸附著一磁性黑板擦,黑板擦靜止不動(dòng)。在豎直方向上黑板擦保持平衡的原因是受到摩擦力和 力的作用。
2、體育課上,小明勻速爬桿,小剛勻速爬繩。有關(guān)他們受到的摩擦力,下面說(shuō)法正確的是( )
A.因?yàn)榕罈U時(shí)手握桿的壓力大,所以小明受到的摩擦力一定大
B.因?yàn)槔K子粗糙,所以小剛受到的摩擦力一定大
C.小明和小剛受到的摩擦力一定相等
D.若小明的體重大,則他受到的摩擦力一定大。
3、起重機(jī)吊著一重為G的物體(1)勻速上升拉力為F1,(2)勻速下降拉力為F2,(3)靜止在空中拉力為F3,(4)在空中水平勻速運(yùn)動(dòng)拉力為F4,(5)以
達(dá)標(biāo)測(cè)試:
1、重5N的茶杯靜止在水平桌面上,受到的摩擦力大小為 N。
2、如圖11物體A在水平力F作用下,靜止在豎直墻壁上。當(dāng)水平力減小為F/2時(shí),物體A恰好沿豎直墻壁勻速下滑,此時(shí)物體A所受摩擦力的大小
A、減為原來(lái)的1/2; B、和原來(lái)一樣; C、增大為原來(lái)的2倍; D、無(wú)法判斷。
3、如圖12中的水平桌面足夠長(zhǎng),不計(jì)托盤質(zhì)量和滑輪與繩的摩擦.物體A重10N,當(dāng)物體B重為2N時(shí),物體A保持靜止,這時(shí)A物體受到的摩擦力為 N;當(dāng)物體B重為3N時(shí),物體A向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間托盤著地,此后物體A做 運(yùn)動(dòng),受到的摩擦力是 N.
4、如圖13所示,放在光滑水平面上的小車上固定一塊磁鐵,人用木桿吊著一塊磁鐵,始終保持兩塊磁鐵之間有一定的間隙且不變。則小車的狀態(tài)是要( )
A.向左運(yùn)動(dòng),越來(lái)越快
B.向右運(yùn)動(dòng),越來(lái)越快
C.勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止
D.有時(shí)快有時(shí)慢的直線運(yùn)動(dòng)
5、如圖14所示,為某校校園藝術(shù)節(jié)時(shí)氣球懸掛一幅豎標(biāo)的情景。已知?dú)馇虻捏w積為
A、103.2N B、90N C、13.2N D、193.2N.
6、如圖15,用彈簧秤拉著木塊在水平桌面上做直線運(yùn)動(dòng),實(shí)驗(yàn)記錄如下表。由此可知,木塊與水平桌面的滑動(dòng)摩擦力為 。
7、如圖16物體A重50N,物體B重30N,物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果在物體A上加一個(gè)水平向左的力F拉動(dòng)物體A,使物體B以
答案:
一、 知識(shí)儲(chǔ)備
1、作用在同一物體上,大小相等,方向相反,作用在同一直線上,0。
2、豎直向下,重心。
3、不一定,不一定不。
4、 物體間相互接觸、擠壓,接觸面不光滑,物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
跟蹤練習(xí)1:
二、 練習(xí)答案
跟蹤練習(xí)2:
1、 不變;
2、 A;
3、 0;12。
跟蹤練習(xí)3
1、 重
2、 D
3、 平衡狀態(tài),=,=,=,=,=。
達(dá)標(biāo)測(cè)試答案:
1、0;
2、B;
3、2, 減速, 3。
4、C.
5、C.
6、3.0N
7、12J
分析: 拉力的功W=Fs,要正確求出功,必須求出拉力和拉力移動(dòng)的距離,這就和滑輪組的受力分析綜合起來(lái)了。
已知:GA=50N,GB=30N,vB=0.1 m/s,t=2s.
求:W
解 A向右運(yùn)動(dòng),受向右拉力F1和向左的摩擦力f,A勻速運(yùn)動(dòng):f=Fl.
與B相連的滑輪上方共有3根繩子承擔(dān)物重GB.
∴ F1=GB=×30=10
f=F1=10N
當(dāng)A向左運(yùn)動(dòng)時(shí),A受向左的拉力F2和向右的摩擦力f及向右的繩子拉力F1.
F2=f+F1(F1=GB=10N),f大小不變
∴ F2=10N+10N=20N
在2s內(nèi),物體上升距離h=vB×t=0.1m/s×2s=0.2m
拉力移動(dòng)距離s=3h=3×0.2m=0.6m
拉力做的功W=F2s=20N×0.6m=12J
答案 12J
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