受力分析與運(yùn)動分析

1、天行徤君子以自強(qiáng)不息與屆同學(xué)共勉物體的受力分析與運(yùn)動分析專題一受力分析和運(yùn)動分析在高中物理學(xué)習(xí)的過程中非常關(guān)鍵。在解答高中物理的各個(gè)模塊的題目時(shí)，往往都需要借助受力分析和運(yùn)動分析。有時(shí)候在面對一道題目毫無頭緒時(shí)，通過對物理過程進(jìn)行受力分析和運(yùn)動分析，問題就可以迎刃而解。所以說，受力分析和運(yùn)動分析就是打開高中物理題庫的金鑰匙 引言：(一一) 、力學(xué)中常見的三種力、力學(xué)中常見的三種力 1.重力重力 產(chǎn)生：物體在地面上或地面附近，由于地球產(chǎn)生：物體在地面上或地面附近，由于地球的吸引而使物體受到的力的吸引而使物體受到的力 方向：方向：豎直向下豎直向下 大小：大?。簃g 作用點(diǎn)：重心。作用點(diǎn)：重心。 （

2、形狀規(guī)則、（形狀規(guī)則、 質(zhì)量分布均勻的物體的重心在質(zhì)量分布均勻的物體的重心在其幾何中心，用懸掛法可以測薄板狀物體的重其幾何中心，用懸掛法可以測薄板狀物體的重心）心）一受力分析一受力分析 2.彈力彈力 產(chǎn)生條件：接觸、發(fā)生彈性形變（接觸力、產(chǎn)生條件：接觸、發(fā)生彈性形變（接觸力、被動力）被動力） 方向：作用在使之發(fā)生形變的物體上，與接方向：作用在使之發(fā)生形變的物體上，與接觸面垂直（點(diǎn)接觸時(shí)，垂直于過接觸點(diǎn)的切觸面垂直（點(diǎn)接觸時(shí)，垂直于過接觸點(diǎn)的切面），指向形變恢復(fù)的方向面），指向形變恢復(fù)的方向大小：彈簧的彈力大小遵守大?。簭椈傻膹椓Υ笮∽袷睾硕珊硕?，勁度，勁度系數(shù)系數(shù)k（N/m）作用點(diǎn)：接

3、觸面或接觸點(diǎn)作用點(diǎn)：接觸面或接觸點(diǎn)（常見的彈力：彈簧的彈力、繩的拉力、壓力（常見的彈力：彈簧的彈力、繩的拉力、壓力和支持力）和支持力） 3.摩擦力摩擦力產(chǎn)生條件：接觸、接觸面不光滑、有正壓力、發(fā)生相產(chǎn)生條件：接觸、接觸面不光滑、有正壓力、發(fā)生相對運(yùn)動和相對運(yùn)動的趨勢（接觸力、被動力，有摩對運(yùn)動和相對運(yùn)動的趨勢（接觸力、被動力，有摩擦力必有彈力）擦力必有彈力）方向：沿接觸面，與相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的方向方向：沿接觸面，與相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的方向相反相反 大?。捍笮。海?）.滑動摩擦力滑動摩擦力f=FN，動摩擦因數(shù)，動摩擦因數(shù)，F(xiàn)N指物體對指物體對接觸面的正壓力，其大小與接觸面對物體的支持力

4、接觸面的正壓力，其大小與接觸面對物體的支持力等大等大.（2）.靜摩擦力靜摩擦力f可由二力平衡條件求出，最大靜摩擦可由二力平衡條件求出，最大靜摩擦力力fm略大于滑動摩擦力，在近似計(jì)算時(shí)，略大于滑動摩擦力，在近似計(jì)算時(shí)，fm近似等近似等于滑動摩擦力于滑動摩擦力（摩擦力既可以充當(dāng)阻力，也可以充當(dāng)動力）（摩擦力既可以充當(dāng)阻力，也可以充當(dāng)動力）(二二) 、受力分析基本步驟、受力分析基本步驟受力分析：即分析物體的受力情況，并作出力受力分析：即分析物體的受力情況，并作出力的示意圖的示意圖在對物體進(jìn)行受力分析時(shí)要注意防止在對物體進(jìn)行受力分析時(shí)要注意防止“漏力漏力”和和“添力添力”現(xiàn)現(xiàn)象象,按一定的步驟和順序進(jìn)

5、行受力分析是防止按一定的步驟和順序進(jìn)行受力分析是防止“漏力漏力”的最有的最有效的措施效的措施.一般情況下對物體進(jìn)行受力分析可按照以下步驟：一般情況下對物體進(jìn)行受力分析可按照以下步驟：1.明確研究對象，并把它從周圍物體隔離出來明確研究對象，并把它從周圍物體隔離出來.2. 分析重力：地面附近的物體一定受到地球?qū)ξ矬w的重力作用。分析重力：地面附近的物體一定受到地球?qū)ξ矬w的重力作用。3.觀察跟研究對象接觸的物體，并觀察跟研究對象接觸的物體，并逐個(gè)逐個(gè)分析與這些接觸物對研分析與這些接觸物對研究對象的彈力、摩擦力（究對象的彈力、摩擦力（先分析彈力，先分析彈力，再分析摩擦力）再分析摩擦力）（當(dāng)很難判斷是否受

6、彈力、靜摩擦力時(shí)，可根據(jù)（當(dāng)很難判斷是否受彈力、靜摩擦力時(shí)，可根據(jù)假設(shè)法假設(shè)法進(jìn)行進(jìn)行判斷判斷.）4.只分析研究對象只分析研究對象所受的力所受的力，不分析研究對象對其它物體所，不分析研究對象對其它物體所施加的力施加的力.5.為了使問題簡化，將物體簡化，將所有力的作用點(diǎn)都畫在物為了使問題簡化，將物體簡化，將所有力的作用點(diǎn)都畫在物體的重心上體的重心上.（對桿進(jìn)行受力分析時(shí)例外）（對桿進(jìn)行受力分析時(shí)例外）(三) 、受力分析口訣受力分析口訣：重力肯定有彈力查四周動、靜摩擦分仔細(xì)最后再找其他力分析完后要檢查警防“漏力”與“添力”(四四)、受力分析的三個(gè)判斷依據(jù)：、受力分析的三個(gè)判斷依據(jù)： 從力的概念判斷

7、，尋找施力物體；從力的概念判斷，尋找施力物體；從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生原因；從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生原因；從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變或運(yùn)動狀態(tài)或運(yùn)動狀態(tài) 發(fā)生了改變發(fā)生了改變(五五) 、受力分析基本方法、受力分析基本方法:1、整體法：、整體法：以幾個(gè)物體構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)為研以幾個(gè)物體構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)為研究對象進(jìn)行求解的方法。在許多問題中用整體究對象進(jìn)行求解的方法。在許多問題中用整體法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內(nèi)力。法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內(nèi)力。2、隔離法：、隔離法：把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，分別以每一部分為研究

8、對象進(jìn)行受力分析，分分別以每一部分為研究對象進(jìn)行受力分析，分別列出方程，再聯(lián)立求解的方法。別列出方程，再聯(lián)立求解的方法。3、通常在分析、通常在分析外力外力對系統(tǒng)作用時(shí)，用對系統(tǒng)作用時(shí)，用整體法整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用相互作用時(shí)，用時(shí)，用隔隔離法離法。有時(shí)在解答一個(gè)問題時(shí)要多次選取研究。有時(shí)在解答一個(gè)問題時(shí)要多次選取研究對象，需要整體法與隔離法交叉使用。對象，需要整體法與隔離法交叉使用。 例、如圖,一圓球和兩塊光滑板接觸，底下的一塊板水平正確畫出小球受力圖的是 ( )例、對下列各種情況下的物體例、對下列各種情況下的物體A進(jìn)行受力分析進(jìn)行受力分析（1 1）靜

9、止在斜面上的物體）靜止在斜面上的物體A（3 3）各接觸面均光滑）各接觸面均光滑A（2 2）沿斜面上滑的物體）沿斜面上滑的物體A A（接觸面粗糙）（接觸面粗糙）AVFBA（）（）A A、B B均靜止均靜止GNfGNfGN1N2GNfF(5)A靜止靜止(6)a、b、c都靜止都靜止分析分析a所受力所受力BACFF(7)、B、C都靜止都靜止分析分析C所受力所受力(8)A沿著粗糙墻向上沿著粗糙墻向上運(yùn)動運(yùn)動BAcbam1m2例、彈簧對物體P的彈力為F，地面對物體的彈力為N，則下列可能的情況是：（ ） A.F和N均為零 B.F和N均向上 C.F和N均向下 D.F向下，N向上 D例、工件A放在水平方向的傳送

10、帶上，當(dāng)傳送帶向前(右方)運(yùn)動時(shí)速度V逐漸減小直至停下來的過程中，工件A始終與傳送帶保持相對靜止。那么，下面關(guān)于工件A是否受摩擦力的分析中，哪一種是正確的?( )A.A受到水平向右的靜摩擦力；B.A受到水平向左的靜摩擦力；C.A受到水平向右的滑動摩擦力；D.A不受任何摩擦力。B小 結(jié)一.分析受力的步驟: 1.確定分析的對象 2.按重力、彈力、摩擦力的順序分析(一場二彈三摩擦),并作出力的示意圖二.分析受力的依據(jù) 1.產(chǎn)生力的條件 2.物體的運(yùn)動狀態(tài) 、疊放在斜面C上的物體A與B,共同沿斜面勻速下滑,下列說法正確的是( ) A.B物體受重力、A給的正壓力、C給的支持力和摩擦力B.B物體受重力、A

11、對B的正壓力和靜摩擦力、C對B的支持力和滑動摩擦力C.A物體受重力和B對A的支持力D.C物體的斜面受到A對C的正壓力，B對C的摩擦力 A 能力提升練習(xí) 、如圖，木板B放在水平地面上，A物體放在B木板上且受水平向右的拉力F. 試分析下列情況下各物體摩擦力的種類和方向: (1)A、B均靜止; (2)B靜止A運(yùn)動; (3)A、B相對靜止; 且一起向右運(yùn)動. 、如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的木塊P、Q，在水平恒定F作用下都靜止在豎直墻上.畫出Q物體受力分析的圖示，Q受P的彈力大小為 ，受P的靜摩擦力大小為 ；畫出P物體受力分析的圖示，P受墻的靜摩擦力大小 ，P受墻的支持力大小 . 、光滑圓柱體固定于水平地

12、面.AB為一均勻直棒，A端放在地上，C點(diǎn)壓在柱面上，AB棒處于靜止，且AC段的長度大于CB段，如圖所示.那么直棒AB所受各種作用力的個(gè)數(shù)是：（） A.2個(gè) B.3個(gè) C.4個(gè) D.5個(gè)C六運(yùn)動分析(一一)基本概念和基本規(guī)律基本概念和基本規(guī)律位移和路程、速度、平均速度、時(shí)間和時(shí)刻、加速度和速度的關(guān)系1.速度速度 描述物體運(yùn)動的方向和快慢的物理量 () 平均速度：即S/t，單位：m s其方向與位移的方向相同公式=（V0Vt）/2只對勻變速直線運(yùn)動適用。 () 瞬時(shí)速度：方向沿軌跡上質(zhì)點(diǎn)所在點(diǎn)的切線方向指向前進(jìn)的一側(cè)瞬時(shí)速度的大小叫速率，是標(biāo)量2、加速度、加速度 () 、速度的變化：V=VtV0，描

13、述速度變化的大小和方向，是矢量() 、加速度：描述速度變化的快慢和方向的物理量，是速度的變化和所用時(shí)間的比值：aV/t，單位：ms2加速度是矢量，它的方向與速度變化（V）的方向相同3、速度、速度變化、加速度的關(guān)系：方向關(guān)系：加速度的方向與速度變化的方向一定相同。在直線運(yùn)動中，若a的方向與V0的方向相同，質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動；若a的方向與V0的方向相反，質(zhì)點(diǎn)做減速運(yùn)動。大小關(guān)系：V、V、a無必然的大小決定關(guān)系。二勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律 勻變速直線運(yùn)動勻變速直線運(yùn)動特點(diǎn)：a=恒量 公式：（1）vt=v0十a(chǎn)t（2）s=v0t at2（3）vt2v02=2as（4）s=tvvt20推論：

14、推論：（l）勻變速直線運(yùn)動的物體，在連續(xù)相等的時(shí)間里的任意兩個(gè)相鄰時(shí)間段上的位移之差是個(gè)恒量，即S S SaT2=恒量（2）勻變速直線運(yùn)動的物體，在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度，等于該段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，即= 以上兩推論在“測定勻變速直線運(yùn)動的加速度”等學(xué)生實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到，要熟練掌握 2tVV20tvv（3）初速度為零的勻加速直線運(yùn)動（設(shè)T為等分時(shí)間間隔）：IT末、2T末、3T末瞬時(shí)速度的比為Vl V2 V3 Vn1 2 3 n；1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)位移的比為Sl S2 S3 Sn=12 22 32 n2；第一個(gè)T內(nèi)，第二個(gè)T內(nèi)，第三個(gè)T內(nèi)位移的比為SI S S SN=l 3 5 （2n1）

15、；從靜止開始通過連續(xù)相等的位移所用時(shí)間的比t1 t2 t3 tn123121 nn：三、圖像三、圖像 位移時(shí)間圖象：位移時(shí)間圖象：位移時(shí)間圖象反映了運(yùn)動物體的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，勻速運(yùn)動的St圖象是直線，直線的斜率數(shù)值上等于運(yùn)動物體的速度；變速運(yùn)動的St圖象是曲線，圖線切線方向的斜率表示該點(diǎn)速度的大小 速度時(shí)間圖象速度時(shí)間圖象（1）它反映了運(yùn)動物體速度隨時(shí)間的變化關(guān)系（2）勻速運(yùn)動的V一t圖線平行于時(shí)間軸（3）勻變速直線運(yùn)動的Vt圖線是傾斜的直線，其斜率數(shù)值上等于物體運(yùn)動的加速度（4）非勻變速直線運(yùn)動的V一t圖線是曲線，每點(diǎn)的切線方向的斜率表示該點(diǎn)的加速度大小四追及問題的分析思路追及問題的分

16、析思路（1)根據(jù)追趕和被追趕的兩個(gè)物體的運(yùn)動性質(zhì)，列出兩個(gè)物體的位移方程，并注意兩物體運(yùn)動時(shí)間之間的關(guān)系（2)通過對運(yùn)動過程的分析，畫出簡單的圖示，找出兩物體的運(yùn)動位移間的關(guān)系式追及的主要條件是兩個(gè)物體在追上時(shí)位置坐標(biāo)相同 (3)尋找問題中隱含的臨界條件，例如速度小者加速追趕速度大者，在兩物體速度相等時(shí)有最大距離；速度大者減速追趕速度小者，在兩物體速度相等時(shí)有最小距離，等等利用這些臨界條件常能簡化解題過程例1（09年江蘇物理）如圖所示，以m/s勻速行駛的汽車即將通過路口，綠燈還有2 s將熄滅，此時(shí)汽車距離停車線18m。該車加速時(shí)最大加速度大小為，減速時(shí)最大加速度大小為。此路段允許行駛的最大速度

17、為，下列說法中正確的有 A如果立即做勻加速運(yùn)動，在綠燈熄滅前汽車可能通過停車線 B如果立即做勻加速運(yùn)動，在綠燈熄滅前通過停車線汽車一定超速 C如果立即做勻減速運(yùn)動，在綠燈熄滅前汽車一定不能通過停車線 D如果距停車線5m處減速，汽車能停在停車線處 12.5m/s22m/s25m /s例2（09年廣東物理）如圖所示，一個(gè)豎直放置的圓錐筒可繞其中心OO轉(zhuǎn)動，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內(nèi)壁A點(diǎn)的高度為筒高的一半。內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的小物塊。求當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時(shí)，物塊靜止在筒壁A點(diǎn)受到的摩擦力和支持力的大小；當(dāng)物塊在A點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動，且其受到的摩擦力為零時(shí)，圓筒轉(zhuǎn)動的角速度。（題目略有改動）

18、 例. （09江蘇江蘇13） 航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m =2，動力系統(tǒng)提供的恒定升力F =28 N。試飛時(shí)，飛行器從地面由靜止開始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的阻力大小不變，g取10m/s2。（1）第一次試飛，飛行器飛行t1 = 8 s 時(shí)到達(dá)高度H = 64 m。求飛行器所阻力f的大?。唬?）第二次試飛，飛行器飛行t2 = 6 s 時(shí)遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力。求飛行器能達(dá)到的最大高度h；（3）為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時(shí)間t3 。例.（）如圖，與水平面成45角的平面MN將空間分成I和II兩個(gè)區(qū)域。一質(zhì)量為m、電荷量為q（q0）的粒子以速度 從平面MN上的點(diǎn)水平向右射入I區(qū)。粒子在I區(qū)運(yùn)動時(shí)，只受到大小不變、方向豎直向下的電場作用，電場強(qiáng)度大小為E；在II區(qū)運(yùn)動時(shí)，只受到勻強(qiáng)磁場的作用，磁感應(yīng)度大小為B，方向垂直于紙面向里。求粒子首次從II區(qū)離開時(shí)到出發(fā)點(diǎn)的距離。粒子的重力可以忽略。0v0p解析：設(shè)粒子第一次過MN時(shí)速度方向與水平方向成1角，位移與水平方向成2角且2=450，在電場中做類平拋運(yùn)動， 則有：02,1,2v tx xyEqaty am得出： 在電場中運(yùn)行的