力学作图题析

时间:2022-10-28 04:20:51

力学作图题析

作图题是初中物理练习、测试中常见的基本题型.初中物理八年级下册作图题主要集中在力学部分.

在作力的示意图时,要做到“三定三标”.“三定”:1.定作用点:在受力物体上画出力的作用点;2.定方向:根据题意,正确画出力的方向;3.定长度:在同一个示意图上,若有几个力,力越大,则线段的长度应越长.“三标”:1.标箭头:在力的末端标上箭头,表示力的方向;2.标力的字母;3.标力的大小和单位.以下我们就介绍几种常见力的作图方法.

一、重力

1.重力的作用点:重心――重心与物体的形状和密度分布有关,与物体所在位置、放置状态及运动状态无关.材料均匀、形状规则的物体重心在其几何中心上.

2.重力的方向:重力的方向总是竖直向下,不受其他力的影响,与物体的运动状态无关.

3.重力的大小:重力的大小可以用弹簧测力计测量,也可以用天平称出物体的质量后,再应用公式G=mg进行计算,通常g=9.8N/kg.

例1 画出图1所示斜面上质量为5kg的小球所受重力的示意图.

解析 首先,力的示意图必须能用图表示出一个具有唯一作用效果的力,而力的作用效果决定于力的大小、方向和作用点,所以应该明确每个力的三要素,才能准确地用力的示意图表示这个力.

重力的作用点:因为该小球是材料均匀、形状规则的物体,所以重心在其几何中心处,即球心.

重力的方向:竖直向下.

重力的大小:G=mg=5kg×9.8N/kg=49N.作图如图2所示.

二、弹力(压力和支持力)

1.压力

①压力的作用点:在被压物体身上.

②压力的方向:垂直于接触面,指向被压物体,用垂直符号标注垂直.

③压力的大小:在水平桌面并且没有任何其他除重力以外的力的情况下,压力的大小等于重力的大小.其他情况下压力的大小一般不等于重力的大小.

例2 画出图3所示水平面所受压力的示意图(木块质量为5kg).

解析 压力的作用点:被压物体桌面.压力的方向:垂直于接触面,指向被压桌面.压力的大小:由于在水平面上,没有其他除重力以外的力,所以此时压力的大小等于重力的大小,F压=G=mg=5kg×9.8N/kg=49N.作图如图4所示.

2.支持力

①支持力的作用点:在被支持物体身上.

②支持力的方向:垂直于接触面,指向被支持物体.

③支持力的大小:在水平桌面并且没有任何其他除重力以外的力的情况下,支持力的大小等于重力的大小.其他情况下支持力的大小一般不等于重力的大小.

例3 画出图5所示木块所受支持力的示意图(木块质量为5kg).

解析 支持力的作用点:木块上的每一个点都受到水平面给的支持力,因此可以用一个点等效整个木块,即木块的重心.支持力的方向:垂直于接触面,指向被支持的木块.支持力的大小:由于在水平面上,没有其他除重力以外的力,所以此时支持力的大小等于重力的大小,F支=G=mg=5kg×9.8N/kg=49N.作图如图6所示.

三、外力(拉力和推力)

1.拉力

①拉力的作用点:一般在力与被拉物体的接触点上.

②拉力的方向:沿被拉(绳)方向.

③拉力的大小:题目中一般直接给出,只需注意标注字母、大小以及单位.

例4 如图7所示,水平面上有一重为300N的雪橇,受到的拉力为35N,方向与水平面成30°角.画出所受拉力的示意图.

解析 拉力的作用点:在被拉物体的接触点上.拉力的方向:沿绳方向.拉力的大小:F拉=35 N.作图如图8所示.

2.推力

①推力的作用点:一般在被推物体的接触点上.

②推力的方向:沿被推方向.

③推力的大小:题目中一般直接给出,只需注意标注字母、大小以及单位.

例5 如图9所示,小明用100N的力推墙壁,请画出推力的示意图.

解析 推力的作用点:在被推物体的接触点上.推力的方向:沿被推方向.推力的大小:F推=100 N.作图如图10所示.

四、摩擦力

1.摩擦力的作用点:在受力物体的接触面上.

2.摩擦力的方向:与相对运动趋势或相对运动的方向相反.

3.摩擦力的大小:一般利用物体处于平衡状态,受平衡力,摩擦力的大小等于牵引力(推力)的大小.

例6 如图11所示,工人用300N的水平推力,推水平地面上的货箱而未推动,推力已画出,请画出货箱所受摩擦力的示意图.

解析 摩擦力的作用点:在受到摩擦力木块的接触面上.摩擦力的方向:此木块受到向右的推力,因此有向右运动趋势.而摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反.所以木块受到的摩擦力向左.摩擦力的大小:此木块未被推动,静止在地面上,所以木块处于平衡状态,受平衡力.摩擦力的大小等于推力的大小.作图如图12所示.

以上我们遇到的都是画单个力,但是很多题目中并非只要求我们画一个力.当同学们在遇到要画多个力,分析物体受力情况时,首先看物体是否处于平衡状态,处于平衡状态的物体受平衡力,然后再分析物体受哪些力,以及这些力的大小和方向.在对物体进行受力分析时,一般按重力、弹力(如压力、支持力等)、外力(如拉力、推力等)、摩擦力的顺序进行分析.认真阅读题意,搞清楚题目中要你画的是什么力,注意:不要多画力、也不要少画力.具体方法请按以下三步进行:

1.明确物体受到几个力(根据物体是否是平衡状态,分析物体受到几对力).

2.明确力应该画在谁身上(要画在谁身上,就把力的作用点点在谁身上).

3.明确力的方向(一般情况下,我们所接触到的力有:重力G,方向始终竖直向下;支持力F支,方向垂直接触面,指向被支持物体;压力F压,方向垂直接触面,指向被压物体;拉力F拉,方向沿绳方向;推力F推,方向沿手推方向;摩擦力f,方向与相对运动趋势或相对运动的方向相反.)

例7 如图13所示,一辆汽车质量是1t,在平直的公路上匀速行驶,受到的摩擦力是500N,请画出汽车所受到的力的示意图.

解析 汽车在平直的公路上匀速行驶,由此句可以判断汽车处于平衡状态,受到平衡力.题目中已知汽车受到重力和摩擦力,又由于汽车处于平衡状态,所以还分别需要有大小相等、方向相反的支持力和重力相互平衡,牵引力和摩擦力相互平衡.作图如图14所示.

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