拓展課Ⅰ受力分析

拓展課Ⅰ受力分析【知識(shí)掌握】受力分析中存在的問(wèn)題1．研究對(duì)象不明確，分析錯(cuò)誤學(xué)生在進(jìn)行力學(xué)學(xué)習(xí)中，往往把施力對(duì)象和受力對(duì)象相混淆。原因在于學(xué)習(xí)時(shí)，老師在課堂教學(xué)中會(huì)總結(jié)成“一個(gè)物體既是施力對(duì)象，同時(shí)還是受力對(duì)象”。這一總結(jié)并無(wú)差錯(cuò)，但往往會(huì)讓學(xué)生在進(jìn)行物體受力分析時(shí)產(chǎn)生較大困惑。例如:靜止于水平面的一個(gè)物體A，請(qǐng)作出其受力情況(如圖):受力方向判斷不準(zhǔn)確，分析錯(cuò)誤重力：始終豎直向下壓力：垂直于受力面，且指向受力面浮力：始終豎直向上摩擦力：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反3．主觀臆斷受力，分析錯(cuò)誤例如:物體A沿著某個(gè)斜面往下滑動(dòng)，請(qǐng)作出其滑動(dòng)中的受力情況(如圖)：4．分析步驟不當(dāng)，分析錯(cuò)誤對(duì)于初中學(xué)生而言，雖然對(duì)重力、彈力、摩擦力等力的概念和內(nèi)容有較好掌握，但在進(jìn)行物體受力分析時(shí)，總會(huì)無(wú)從下手，不知道先分析哪個(gè)力，再分析哪個(gè)力，缺乏條理性，如此就會(huì)導(dǎo)致少一些受力或多出受力。受力分析的常用方法1.整體法和隔離法整體法：將相對(duì)靜止的物體作為一個(gè)整體來(lái)分析。隔離法：將研究對(duì)象與周圍物體分隔開來(lái)分析。整體法隔離法概念將幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來(lái)分析的方法將研究對(duì)象與周圍物體分隔開的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問(wèn)題分析整體周圍其他物體對(duì)整體的作用，而不畫整體內(nèi)部物體間的相互作用。分析它受到周圍其他物體對(duì)它的作用力（1）A和地面之間有摩擦力嗎？大小多少？方向如何？（整體法）（2）A和B之間有摩擦力嗎？大小多少？方向如何？（隔離法）AABF=10N（圖中A、B均靜止）A和地面之間有摩擦力嗎？大小多少？方向如何？（整體法）A和B之間有摩擦力嗎？大小多少？方向如何？（隔離法）AABF=10N（圖中A、B均靜止）2假設(shè)法在未知某力是否存在時(shí)，可先對(duì)其作出存在或不存在的假設(shè)，然后再就該力存在與不存在對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所產(chǎn)生影響來(lái)判斷該力是否存在。一般用來(lái)判斷彈力和靜摩擦力的有無(wú)。AABF（圖中A、B均靜止）結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（如平衡狀態(tài)）和力的作用的相互性進(jìn)行分析。例三、受力分析的一般步驟1．明確研究對(duì)象，即明確要分析的是哪個(gè)物體的受力情況。在進(jìn)行受力分析時(shí)，研究對(duì)象可以是某一個(gè)物體，也可以是保持相對(duì)靜止的若干個(gè)物體（整體）。在解決比較復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)，靈活地選取研究對(duì)象可以使問(wèn)題簡(jiǎn)潔的得到解決。研究對(duì)象確定以后，只分析研究對(duì)象以外的物體施予研究對(duì)象的力（即研究對(duì)象所受的力），而不分析研究對(duì)象施予外界的力。GCFCFBGCFCFB′CGBFA′FBBAGAFAABC3．養(yǎng)成按步驟分析力的習(xí)慣，這是防止漏力的有效措施．（1）重力一定有：作用點(diǎn)在物體的重心；（2）彈力看四周：看研究對(duì)象與跟其他物體有幾個(gè)接觸點(diǎn)（面），某個(gè)點(diǎn)（面）若有擠壓，則畫出彈力；（3）摩擦力看接觸面：注意有彈力的接觸面如果是不光滑的，并且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，則畫出摩擦力；（4）其他外力。對(duì)初中物體受力分析步驟進(jìn)行了一個(gè)總結(jié)，即“一個(gè)中心，四個(gè)基本點(diǎn)”。具體而言，就是要明確研究對(duì)象，以此為核心，如果研究對(duì)象都是錯(cuò)誤的，那么受力分析也是錯(cuò)誤的；按照“一重二彈三摩擦四其他”的基本步驟對(duì)四個(gè)基本受力點(diǎn)進(jìn)行分析。4．畫完力后再做檢查．（1）檢查一下畫出的每個(gè)力能否找出它的施力物體，若沒(méi)有施力物體，則該力一定不存在。注意尋找施力物體是防止多力的有效措施。（2）分析一下分析的結(jié)果能否使物體處于題目中所給的狀態(tài)，否則必然發(fā)生了多力或漏力的現(xiàn)象。合力分力不重復(fù)只畫受力拋施力【鞏固提高】一．選擇題（共9小題）1．某商場(chǎng)安裝的智能化的電動(dòng)扶梯如圖所示。無(wú)人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢；有人站在扶梯上時(shí)，它會(huì)先慢慢加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這兩個(gè)過(guò)程.下列說(shuō)法正確的是（）A．以扶梯為參照物，顧客是運(yùn)動(dòng)的 B．扶梯加速過(guò)程中，顧客對(duì)扶梯的壓力與扶梯對(duì)顧客的支持力是一對(duì)相互作用力 C．扶梯加速過(guò)程中，顧客受到的慣性保持不變 D．扶梯整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，顧客始終受摩擦力的作用【解答】解：A、以扶梯為參照物，顧客與扶梯沒(méi)有相對(duì)位置的變化，顧客是靜止的，故A錯(cuò)誤；B、顧客對(duì)扶梯的壓力和扶梯對(duì)顧客的支持力大小相等、方向相反、作用在兩個(gè)物體上，作用在同一條直線上，是一對(duì)相互作用力，故B正確；C、慣性不是力，不能說(shuō)受到慣性的作用，故C錯(cuò)誤；D、在慢慢加速的過(guò)程中，人增加速度與速度同方向，合力斜向右上方，因而顧客受到的摩擦力；在勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，顧客處于平衡狀態(tài)，只受重力和支持力，顧客與電梯間的摩擦力等于零，故D錯(cuò)誤。故選：B。2．如圖所示，甲是放在水平桌面上的重為10N的木塊，重為6N鉤碼乙通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)定滑輪帶動(dòng)甲做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若要用力將甲物塊向左水平勻速拉動(dòng)，拉力大小為（）A．4N B．6N C．12N D．16N【解答】解：鉤碼通過(guò)定滑輪拉著木塊向右進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊水平方向上受到水平向右6N的拉力和水平向左的滑動(dòng)摩擦力作用，這兩個(gè)力是平衡力，大小相等，所以滑動(dòng)摩擦力是f＝6N；對(duì)木塊施加一個(gè)水平向左的拉力F左，使木塊拉動(dòng)鉤碼勻速上升，木塊向左勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊水平方向上受到水平向左的拉力F、水平向右的滑動(dòng)摩擦力、水平向右的拉力F＝6N，水平向左的拉力F與水平向右的拉力F、滑動(dòng)摩擦力是平衡力，所以F左＝F+f＝6N+6N＝12N，故C正確。故選：C。3．如圖所示一塊正方體的磁鐵重2N，在大小為F＝3N的拉力下從A點(diǎn)水平直線運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)。已知AB＝BC＝DE＝4m，其中AC段接觸面的材料是木，DE段接觸面的材料是鐵，每經(jīng)過(guò)相同時(shí)間，用虛線框記錄物體位置，根據(jù)圖像，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．AB段是在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以摩擦力等于3N B．BC段物體在做加速運(yùn)動(dòng)，所以摩擦力小于3N C．DE段由于受到磁力作用磁體對(duì)接觸面壓力變大，所以DE段摩擦力一定比AB段要大 D．BC段要比AB段要光滑【解答】解：A、由圖知，在AB段，磁鐵在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程相同，所以正方體磁鐵在AB段做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則磁鐵受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一對(duì)平衡力，拉力大小是3N，所以磁鐵在AB段受到的摩擦力也是3N，故A項(xiàng)說(shuō)法正確。B、由圖知，在BC段，磁鐵在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程越來(lái)越長(zhǎng)，所以正方體磁鐵在BC段做加速運(yùn)動(dòng)，則磁鐵受到水平向右的拉力大于摩擦力，拉力大小是3N，所以磁鐵在BC段受到的摩擦力小于3N，故B項(xiàng)說(shuō)法正確。C、由圖知，在DE段，磁鐵在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程相同，所以正方體磁鐵在DE段做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則磁鐵受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一對(duì)平衡力，拉力大小是3N，所以磁鐵在DE段受到的摩擦力也是3N，又因?yàn)榇盆F在AB段受到的摩擦力等于3N，所以DE段摩擦力等于AB段摩擦力，故C項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤。D、滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)；由前面解答可知，磁鐵在BC段受到的摩擦力小于在AB段受到的摩擦力；磁鐵在AC段對(duì)接觸面的壓力大小相同（都等于磁鐵的重力），而磁鐵在BC段受到的摩擦力較小，所以可知BC段要比AB段要光滑，故D項(xiàng)說(shuō)法正確。故選：C。4．如圖所示，放在水平桌面上的物體，兩邊用細(xì)線通過(guò)滑輪與吊盤相連。若在左盤中放重為10N的砝碼，右盤中放總重為30N的砝碼時(shí)，物體M恰好以速度v向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如果右盤中的砝碼不變，物體M在水平桌面上以速度3v向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則左盤中砝碼的重應(yīng)為（吊盤重不計(jì)，繩子與滑輪摩擦不計(jì)）（）A．40N B．50N C．60N D．70N【解答】解：在左盤中放重為10N的砝碼，右盤中放重為30N的砝碼時(shí)，物體M恰好以速度v向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體M受向左的摩擦力，則f+10N＝30N，物體所受的摩擦力大小為f＝20N；當(dāng)物體向左直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力方向向右，大小不變，要讓物體勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡力的條件可知，向左的力要等于向右的力，G左＝G右+f＝30N+20N＝50N，故左盤中砝碼的重應(yīng)為50N。故選：B。5．如圖所示，一個(gè)同學(xué)用雙手水平地夾住一疊書，已知他單手在這疊書的兩端施加的最大摩擦力為90N，每本書的質(zhì)量為1kg，書與書之間的最大摩擦力為75N，g＝10N/kg，則該同學(xué)最多能水平夾住書的個(gè)數(shù)為（）A．15 B．16 C．17 D．18【解答】解：設(shè)所有的書為n本，則所有書的總重力：G＝nmg＝n×1kg×10N/kg＝n×10N，將所有書當(dāng)作整體，在豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力，則根據(jù)二力平衡可得：2f最大≥G，即2×90N≥n×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣①除最外側(cè)兩本書（n﹣2本），將剩余書當(dāng)作整體，剩余書的總重力：G′＝（n﹣2）mg＝（n﹣2）×1kg×10N/kg＝（n﹣2）×10N在豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力，則根據(jù)二力平衡可得：2f≥G′，即2×75N≥（n﹣2）×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②聯(lián)立①②可得：n≤17，故最多可以有17本書。故選：C。6．如圖所示，物體A、物體B的重力分別為15N和10N，大小為60N的水平推力F作用在A上，A與豎直墻面接觸，A和B勻速下滑。則A與豎直墻面間的滑動(dòng)摩擦力大小為（）A．10N B．15N C．25N D．60N【解答】解：物體A、B組成的整體，受豎直向下的重力G＝GA+GB＝15N+10N＝25N，豎直向上的摩擦力f，而處于平衡狀態(tài)，水平推力F作用在A上，A與豎直墻面接觸，A和B勻速下滑由平衡條件得A受到的摩擦力：f＝G＝25N，方向豎直向上.故選：C。7．如圖甲所示，物體甲重30N，被50N的水平壓力F甲壓在豎直墻壁上保持靜止。如圖乙所示，物體乙重60N，在20N的水平拉力F乙作用下，沿水平桌面勻速向右運(yùn)動(dòng)．則物體甲受到的摩擦力f甲和物體乙受到的摩擦力f乙分別是（）A．f甲＝30N，f乙＝60N B．f甲＝30N，f乙＝20N C．f甲＝50N，f乙＝60N D．f甲＝50N，f乙＝20N【解答】解：（1）以物體甲為研究對(duì)象，甲物體在水平方向受到壓力和墻壁的支持力，豎直方向受到豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力，因甲物體靜止，處于平衡狀態(tài)，受到的力為平衡力，所以，物體甲受到的摩擦力f甲＝G甲＝30N；（2）以乙物體為研究對(duì)象，乙物體在豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力，水平方向受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力，因乙物體沿水平桌面勻速向右運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，受到的力為平衡力，所以，乙受到的摩擦力f乙與拉力大小相等，f乙＝F乙＝20N。故選：B。8．如圖所示，整個(gè)裝置靜止在水平桌面上，其中A、B兩木塊疊放在一起，兩個(gè)輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)C、D的一端與兩木塊相連，另一端固定在鐵架臺(tái)E、F上.此時(shí)，兩個(gè)輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)C、D水平方向施力，且示數(shù)相等，均為2N.下列說(shuō)法正確的是（）A．砝碼受到的摩擦力大小為2N B．B對(duì)A的靜摩擦力的大小等于2N C．A對(duì)B的靜摩擦力的大小等于0N D．地面對(duì)B的摩擦力大小為2N【解答】解：A、圖中，砝碼靜止在木塊A上，二者沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，沒(méi)有摩擦力，砝碼受到的摩擦力大小為0N，故A錯(cuò)誤；BC、整個(gè)裝置靜止在水平桌面上，A、B保持相對(duì)靜止，B對(duì)A的靜摩擦力和A對(duì)B的靜摩擦力是一對(duì)相互作用力，大小相等，因此B對(duì)A的靜摩擦力和A對(duì)B的靜摩擦力的大小相等，都是2N，故B正確，C錯(cuò)誤；D、整個(gè)裝置靜止在水平桌面上，且受到左右兩個(gè)大小相等的拉力，所以B相對(duì)于地面沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，地面對(duì)B的摩擦力大小為0N，故D錯(cuò)誤。故選：B。9．如圖所示，物體A、B、C的重力均為10N，疊放在水平桌面上。作用于B的水平向右的拉力F1＝2N；作用于C的水平向左的拉力F2＝3N，當(dāng)這三個(gè)物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，A和B間的摩擦力為f1；C和桌面間的摩擦力為f2，則下列分析正確的是（）A．f1＝0f2＝0 B．f1＝0f2＝1N C．f1＝2Nf2＝3N D．f1＝2Nf2＝1N【解答】解：以A為研究對(duì)象，由于AB沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故A和B間的摩擦力f1＝0N，以AB整體為研究對(duì)象，由平衡分析可知，C對(duì)B的摩擦力與F1大小相等，方向相反，即有B和C間的摩擦力fBC＝F1＝2N。以三個(gè)物體整體為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件得到，桌面對(duì)C的摩擦力f2與F1、F2的合力大小相等、方向相反，即得到f3＝F2﹣F1＝3N﹣2N＝1N，方向水平向右。故選：B。二．作圖題（共7小題）10．如圖所示，請(qǐng)畫出掛在墻壁上小球受到的重力和小球?qū)Ρ趬毫Φ氖疽鈭D。【解答】解：重力的方向豎直向下，作用點(diǎn)在物體的重心，從小球的重心（球心）作豎直向下的重力G；壓力的作用點(diǎn)是球與墻壁的接觸點(diǎn)，然后從作用點(diǎn)作垂直于墻壁，并指向墻里面的壓力F。如圖所示：11．汽車車廂里掛著一個(gè)小球，某時(shí)刻出現(xiàn)如圖所示的情景。（忽略空氣對(duì)球的作用力）畫出此時(shí)小球的受力示意圖?！窘獯稹拷猓盒∏蚴艿截Q直向下的重力G和沿繩子的拉力F的作用，作用點(diǎn)在小球的重心，過(guò)重心分別沿力的方向各畫一條有向線段，并標(biāo)出“G”和“F”，如圖所示：12．如圖是炫酷的磁懸浮藍(lán)牙音箱，工作時(shí)整個(gè)音箱可以懸浮在空中，不計(jì)空氣浮力，請(qǐng)畫出正在工作的音箱的受力示意圖?！窘獯稹拷猓赫诠ぷ鞯囊粝涮幱谄胶鉅顟B(tài)，它受到豎直向下的重力和豎直向上的磁場(chǎng)的作用力，過(guò)重心分別做豎直向下的重力G和豎直向上的磁場(chǎng)力F，如圖所示；13．（1）當(dāng)物體A沿斜面勻速下滑時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D1中畫出斜面對(duì)A的作用力的示意圖。（2）當(dāng)物體A沿斜面勻速下滑時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出A對(duì)斜面的作用力的示意圖?！窘獯稹拷猓海?）物體沿斜面勻速下滑，斜面對(duì)A有垂直于斜面向上的支持力F、平行于斜面向上的滑動(dòng)摩擦力f，如圖所示：（2）當(dāng)物體A沿斜面勻速下滑時(shí)，A對(duì)斜面的作用力有對(duì)斜面的摩擦力和對(duì)斜面的壓力，摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，作用點(diǎn)都可以在接觸面的中點(diǎn)處。過(guò)力的作用點(diǎn)沿垂直于斜面向下的方向畫一條帶箭頭的線段，并用符號(hào)F表示，過(guò)力的作用點(diǎn)沿平行斜面向下的方向畫一條帶箭頭的線段，并用符號(hào)F表示，如圖所示：14．如圖所示是體重為5