受力分析
—隔离法与整体法
一、物体受力分析方法
把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来,并画出受力图,就是受力分
析。
对物体进行正确地受力分析,是解决好力学问题的关键。
1、受力分析的顺序:先找重力,再找接触力(弹力、摩擦力),最后分析其它力(场力、浮力等)
2、受力分析的几个步骤.
①灵活选择研究对象
②对研究对象周围环境进行分析
③审查研究对象的运动状态:根据它所处的状态有时可以确定某些力是否存在或对某些力的方向
作出判断.
④根据上述分析,画出研究对象的受力分析示意图;把各力的方向、作用点(线)准确地表示出来.
3、受力分析的三个判断依据:
①从力的概念判断,寻找施力物体;
②从力的性质判断,寻找产生原因;
③从力的效果判断,寻找是否产生形变或改变运动状态。
二、隔离法与整体法
1、整体法:以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。
在许多问题中可以用整体法比
较方便,但整体法不能求解系统的内力。
(区分内力和外力,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,要画在受力图上。
)
2、隔离法:把系统分成若干部分并隔离开来,分别以每一部分为研究对象进行受力分根据地,分别
列出方程,再联立求解的方法。
3、通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。
有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交叉使用
注意:实际问题中整体法与隔离法要结合起来灵活运用
........。
........................,通常先整体后隔离
三、例题
例1.在粗糙的水平面上有一个三角形木块,在它的两个粗
糙的斜面上分别放置两个质量为m1和m2的木块,m m
,
12
如图1所示,已知三角形木块和两个物体都是静止的,则粗糙
水平面对三角形木块()
A. 有摩擦力作用,方向水平向右;
B. 有摩擦力作用,方向水平向左;
C. 有摩擦力作用,但方向不确定;图1
D. 以上结论都不对。
解析:这个问题的一种求解方法是:分别隔离m1、m2和三角形木块进
行受力分析,利用牛顿第三定律及平衡条件讨论确定三角形木块与粗糙水平
面间的摩擦力。
采用整体法求解更为简捷:由于m1、m2和三角形木块相对静止,故可
以看成一个不规则的整体,以这一整体为研究对象,显然在竖直平面上只受
重力和支持力作用,很快选出答案为D。
例2.如右图所示人重600N,平板重400N,若整个系统处于平衡状态,则
人必须用多大的力拉住绳子?(滑轮和绳的质量及摩擦不计)
解析:设定滑轮两边绳中的张力为F 1,动滑轮两边绳中的张力为F 2,板对人的支持力为F N 。
解法1:把定滑轮下方的各物体组成一个整体,这一整体受力如图
7所示,由平衡条件得
210001F G G N 人板
所以F N
1
500图7 图8
图9
图10
再以动滑轮为研究对象,受力如图
8所示,由平衡条件得
221
F F 所以F N
2
250解法2:以人为研究对象,受力如图9,
由平衡条件得F F G N 2人①
以板为研究对象,受力如图10,
由平衡条件得F F G F N 1
2板
'②
又F F N
N '
③
F F 1
2
2④
解①②③④可得//F N
2
250解法3:选人和板构成的系统为研究对象,受力如图11所示,由平衡条件得
F F F
G G 122人
板①
F F 122②
图11
由①②可解得
F N
2
250例3、如图1所示,C 是水平地面,A 、B 是两个长方形物块,F 是
作用在物块B 上沿水平方向的力,物体A 和B 以相同的速度作匀速
直线运动,由此可知,A 、B 间的动摩擦因数μ1和B 、C 间的动摩擦
因数μ2有可能是[
]
A .μ1=0,μ2=0
B .μ1=0,μ2≠0
C .μ1≠0,μ2=0
D .μ1≠0,μ2≠0
[解析]将AB 整体分析,已知AB 处于平衡状态,一定受
C 的摩擦力f ,且大小 f = F ≠0,方向
与F 相反,故μ2≠0
.将A 隔离分析,由题知A 与B 既无相对运动趋势,也无相对运动,可见A 、B 间没有摩擦力,但无法判断
μ1是否为零,故
μ1可能为零,也可能不为零.故正确选项为
B 、D
例题4:如图所示2中两板、两物体分别相同,接触面粗糙,试画出
A 物体的受力图。
解析:
图中,先分析研究对象
A 所受的重力,再看
A 和板子与
B 接触
分析弹力,A 所受的两个压力都是垂直接触面而指向A ,最后分析摩擦力,
与两个物体接触,有可能受两个摩擦,用假设法,假设A 受B 的向上的摩擦
力,则由力的作用的相互性,
B 也应该受到A 的摩擦力,方向向下,因为
B
和A 物体是处于相同的位置上,如果A 受向上的摩擦,B 也应受向上的摩擦,
二者矛盾。
故A 不受摩擦力的作用。
受力分析如图所示。
四、巩固练习
G
F N1
f
F N2
1、分析下列物体的受力
B 静止
A 静止或匀速运动
AB 静止或AB 相对静止一起向右匀速运动
2.对下列各种情况下的
A 进行受力分析(各接触面均不光滑)
3、对下列静止物体A 、B 进行受力分析
F 2
(1) F 1=F 2 ; (2) F 1>F 2 (1) F 1=F 2 =5N; (2) F 1=10N, F 2 =5N
4、对下列静止物体进行受力分析,两板情况相同。
5、(1993年)A 、B 、C 三物块质量分别为M 、m 和m 0,作图<2> 所示的
联结. 绳子不可伸长,且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计
.
若B 随A 一起沿水平桌面作匀速运动,则可以断定
(
)
A 、物块A 与桌面之间有摩擦力,大小为m 0g ;
B 、物块A 与B 之间有摩擦力,大小为
m 0g ;
C 、桌面对A ,B 对A ,都有摩擦力,两者方向相同,合力为m 0g ;
D 、桌面对A ,B 对A ,都有摩擦力,两者方向相反,合力为
m 0g ;
图<2>
A
A
F
F
A
B
F
F
A
B
F
A
B
A
B
F
A 、
B 同时同速向右行使向
B
A F
F B
A
A 、
B 同时同速向右行使向
F
A
B A A B
F
F
甲
乙
图2-2-2
6、质量为m 的物体放在质量为M 的物体上,它们静止在水平面上。
现用水平力F 拉物体M,它们仍静止不动。
如右图所示,这时m 与M 之间,M 与水平面间的摩擦力分别是(
)
A .F ,F
B .F ,0
C .0,F
D .0,0
7、(2002年江苏)如右图所示,物体a 、b 和c 叠放在水
平桌面上,水平力F b =4N 、F c =10N 分别作用于物体
b 、
c 上,a 、b 和c 仍保持静止。
以f 1、f 2、f 3分别表
示a 与b 、b 与c 、c 与桌面间的静摩擦力的大小。
则f 1=
,f 2=
,f 3=。
8、质量为m 的四块砖被夹在两竖夹板之间,处于静止状态,如
右图所示,则砖2对砖1的摩擦力为。
则砖3对
砖2的摩擦力为。
9.如图2-2-8所示,物体a 、b 和c 叠放在水平桌面上,水平力F b =5N 、Fc=5N 分别作用于物体
b 、
c 上,a 、b 和c 仍保持静止.以F1、F2、F3分别表示a 与b 、b 与c 、c 与桌面间的静摩擦力的大小,
则()A .F 1=5N ,F 2=0,F 3=5N B .F 1=0N ,F 2=5N ,F 3=5N C .F 1=0,F 2=5N ,F 3=0N D .F 1=0,F 2=10N ,F 3=5N
10.如图2-2-1所示,A 、B 两物体叠放在水平面上,水平力F 作用在A
上,使两者一起向右作匀速直线运动,下列判断正确的是()
A .A 、
B 间无摩擦力B .A 对B 的静摩擦力大小为
F ,方向向右
C .B 对地面的动摩擦力的大小为
F ,方向向右
D .B 受到了向右的静摩擦力和向左的滑动摩擦力
11.如图2-2-2示,物体A 、B 在力F 作用下一起以相同速率沿F 方向匀速运动,关于物体
A 所受的
摩擦力,下列说法中正确的是()A .甲、乙两图中A 均受摩擦力,且方向均与F 相同B .甲、乙两图中A 均受摩擦力,且方向均与F 相反
C .甲、乙两图中
A 均不受摩擦力
D .甲图中A 不受摩擦力,乙图中
A 受摩擦力,方向均与
F 相同
2
1
3
4
m M
F
a b c
F b
F c
F c
F b
图2-2-8
a
b c A B
F
图2-2-1。