正确进行受力分析

时间:2022-09-18 08:21:40

正确进行受力分析

正确对物体进行受力分析是解决力学问题的关键,在初中阶段主要学习重力、弹力(包括压力、拉力、推力、支持力、浮力等)、摩擦力(包括滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力),受力分析就是要对这些力进行分析,如何使分析结果正确,特别是在受力分析时不能凭空多加力,也不能漏掉力,我们不妨按力的种类分步分析,并在每步中掌握判断有无此力的方法,这样就可以使受力分析有条不紊。

先分析重力

重力是由于地球吸引而使物体受到的力,因此只要物体在地球附近,无论物体与地球接触还是不接触,一切物体都受到重力作用。所以毫无疑问地首先在研究对象上分析出竖直向下的重力。

次分析弹力

中学物理除重力、电荷间的相互作用力、磁极间的相互作用力外。如果物体不相互接触是不能产生力的。所以要有弹力,研究对象必须与其他物体接触,但是研究对象与其他物体接触不一定有弹力,还必须发生挤压,产生弹性形变,例如。图1中小球用线系在天花板上,斜面和小球下部接触并使悬线倾斜一定角度,这时斜面对小球有支持力,但是若斜面向右移,使悬线保持竖直方向,如图2,这时虽然小球和斜面接触,但斜面对小球没有支持力。

如何判断物体间相互接触有无弹力?我们可以通过假设撤去接触物后,研究对象是否维持原状来判断若维持原状则接触物对研究对象没有弹力_因为研究对象的状态没有改变,故没有力对它作用,即没有弹力,若不能维持原状则有弹力,因为接触物撤去,弹力随之立即消失,从而改变了研究对象的状态,故有弹力,图1中,若撤去斜面,小球就不可能停留在原来的位置,要向右运动。所以斜面对小球有支持力:图2中,若撤去斜面,小球仍保持原来的位置不变,所以斜面对小球没有支持力。

再分析摩擦力

如果一个物体在另一个物体表面上滑动或者滚动时,则物体将对应地受到滑动摩擦力、静摩擦力或者滚动摩擦力的作用,一般情况只要接触表面粗糙且研究对象在其表面滑动或者滚动即可很容易地判断出滑动摩擦力和滚动摩擦力,如果一个物体在另。一个物体表面上没有运动,但有相对运动的趋势,这时它将受到静摩擦力的作用,要能产生静摩擦力,除了接触表面粗糙外还必须研究对象静止在接触表面且有相对运动趋势,相对运动趋势有时很难断定,而且研究对象静止在接触表面上不一定有相对运动趋势,从而不一定有静摩擦力,例如,图3中小球在A点位置用线系住,挂在竖直的墙面上不动,此时墙面对小球就没有摩擦力,若把线系在小球B点位置不动,如图4,此时墙面对小球就有静摩擦力了。

如何判断有无相对运动趋势?我们也可以用假设法,假设接触表面光滑,判断研究对象是否维持现状,若维持现状。则没有相对运动趋势,也就没有静摩擦力;若不能维持现状,则有相对运动趋势,受到静摩擦力,利用上述方法,图3中假设墙面光滑,小球维持现状不动,故墙面对小球没有静摩擦力,图4中,假设墙面光滑。小球将向下运动而不能维持现状,故墙面对小球有静摩擦力。

例1 如图5所示,小球用线系住,挂在天花板止并与墙面接触,画出小球的受力示意图。

解析 (1)首先画出小球受到的重力G;(2)小球与悬线和墙面接触,若撤去悬线小球下落而不能维持现状,故悬线对小球有竖直向上的拉力T。若撤去墙面小球维持现状不动,故墙面对小球没有推力;(3)若墙面光滑,小球维持现状不动,故墙面对小球没有静摩擦力,因此小球受到重力G和拉力T的作用。

例2 如图6所示,木块放在斜面上静止不动。画出木块的受力示意图。

解析 (1)首先画出木块受到的重力G;(2)木块与斜面接触,若撤去斜面木块将下落,不能维持现状,故斜面对木块有垂直于斜面向上的支持力FN;(3)虽然题目中没有明确表面是否粗糙,但若斜面光滑木块将下滑而不能维持现状。有相对运动的趋势,故斜面对木块有沿斜面向上的静摩擦力f。因此木块受到重力G、斜面的支持力FN、静摩擦力厂三个力的作用。

例3 如图7所示,物体A在水平拉力F作用下,在水平表面上静止不动,画出物体A受到的力的示意图。

解析(1)首先画出木块受到的重力G;(2)物体与水平面接触,若撤去水平面物体将下落,不能维持现状,故水平面对物体有竖直向上的支持力FN;(3)若水平表面光滑,物体将在拉力F作用下向右运动,而不是静止的,现在物体A是静止的,故水平面对物体有水平向左的静摩擦力f。因此物体A受到重力G、水平面的支持力FN和静摩擦力厂、拉力F四个力的作用,且G=FN、F=f。

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