滬科版必修1 3.4分析物體的受力 學(xué)案.doc

3.4分析物體的受力1怎樣對(duì)物體進(jìn)行受力分析(1)受力分析：把指定物體(研究對(duì)象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有力找出來(lái)，并畫出受力示意圖，這就是受力分析。受力分析時(shí)只分析物體受到的力，而不分析它對(duì)其他物體施加的力，但我們可以通過(guò)分析施力情況而求出受力情況。(2)受力分析的步驟【例1】 如圖甲所示，重力為g的長(zhǎng)木板ab，a端靠在光滑墻壁上，ab上又放置一木塊m，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，請(qǐng)畫出木板ab的受力圖。解析：嚴(yán)格按照受力分析的步驟進(jìn)行分析，養(yǎng)成一種好習(xí)慣。(1)明確研究對(duì)象是木板ab，把木板ab從圖甲中隔離出來(lái)，單獨(dú)畫在圖乙處。(2)畫出物體ab的重力示意圖g。(3)環(huán)繞ab一周，找出其他物體與ab的接觸處：木板與墻在a處相接觸、與地面在b處相接觸、與物塊m在c處相接觸。一共有三處與外界接觸。(4)在a處，由于墻面是光滑的，那么木板ab在a處只受向右的(支持力)彈力f1作用，在b處，受地面豎直向上的彈力f2(支持力)；假設(shè)地面光滑，木板ab可向右滑動(dòng)，所以地面給木板b端一個(gè)向左的摩擦力f3作用；在c處，m對(duì)木板有一個(gè)垂直木板向下的(壓力)彈力f4，又因?yàn)閙靜止在木板ab上，m要受到木板ab向上的靜摩擦力作用，所以木板受到m施加的向下的靜摩擦力f5的作用。答案：如圖乙所示析規(guī)律 整體法與隔離法的應(yīng)用在研究對(duì)象的選取上要恰當(dāng)應(yīng)用整體法與隔離法，受力分析時(shí)要根據(jù)力的產(chǎn)生條件或相互性確定力的個(gè)數(shù)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)條件等確定力的大小。2受力分析的判斷依據(jù)(1)條件判斷：根據(jù)力的產(chǎn)生條件是否滿足來(lái)判斷物體是否受到某個(gè)力的作用；(2)效果判斷：根據(jù)力的作用效果是否得以體現(xiàn)來(lái)判斷物體是否受到某個(gè)力的作用；(3)相互作用判斷：利用力的作用的相互性，即施力物體同時(shí)也是受力物體，從一個(gè)物體是否受到某個(gè)力的作用來(lái)判斷另一個(gè)物體是否受到相應(yīng)的力的作用?！纠?】 如圖所示，各接觸面粗糙，a在拉力f的作用下被勻速抽出，在a完全抽出前，b在繩子的牽制下，始終靜止。試分析此過(guò)程中a、b的受力情況。解析：(1)先分析a的受力，首先a一定受到方向豎直向下的重力ga；其次a跟b和地面接觸，因都有擠壓，將受到b豎直向下的壓力nb和地面豎直向上的支持力na；又由于a相對(duì)于b和地面向右滑動(dòng)，所以將受到b和地面向左的摩擦力f1和f2，加上水平拉力f一共受到六個(gè)力的作用，如圖所示。(2)再分析b的受力情況。b除了受到重力gb和支持力nb外，由力的作用的相互性知b還受到a對(duì)它向右的滑動(dòng)摩擦力f1；由平衡條件知還有繩子的拉力t，共四個(gè)力，如圖所示。答案：見(jiàn)解析解技巧 如何正確選擇研究對(duì)象對(duì)兩個(gè)相互聯(lián)系的物體的受力分析時(shí)，應(yīng)對(duì)兩個(gè)物體分別進(jìn)行受力分析，并找出它們之間相互聯(lián)系的力，然后進(jìn)行求解。3受力分析的常用方法(1)整體法和隔離法：隔離法把某個(gè)物體(或物體的一部分)與周圍物體分隔出來(lái)，單獨(dú)分析它的受力情況的方法；整體法將幾個(gè)物體作為一個(gè)整體從周圍環(huán)境中隔離出來(lái)分析其受力的方法。(2)假設(shè)法：在受力分析時(shí)，若不能確定某力是否存在，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否對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響的不同來(lái)判斷該力是否存在。(3)利用牛頓第三定律分析：當(dāng)某一力不易直接分析時(shí)，可以轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，分析該力的反作用力，根據(jù)其反作用力的大小和方向來(lái)確定該力的大小和方向。析規(guī)律 受力分析方法的選擇受力分析方法選擇時(shí)注意以下四點(diǎn)：整體法、隔離法、假設(shè)法在受力分析時(shí)要靈活選用，有時(shí)為了研究問(wèn)題方便，這些方法要交叉使用。(1)當(dāng)所涉及的物理問(wèn)題是整體與外界作用時(shí)，應(yīng)用整體分析法，可使問(wèn)題簡(jiǎn)單明了，而不必考慮內(nèi)力的作用。(2)當(dāng)涉及的物理問(wèn)題是物體間的作用時(shí)，應(yīng)用隔離分析法，這時(shí)系統(tǒng)中物體間的相互作用的內(nèi)力就會(huì)變?yōu)楦鱾€(gè)獨(dú)立于物體的外力。(3)當(dāng)不能確定某力是否存在時(shí)，可選用假設(shè)法。(4)當(dāng)某力(被動(dòng)力)不能確定是否存在時(shí)，可結(jié)合物體所處狀態(tài)根據(jù)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系判斷。,【例3】 如圖所示，物體a、b和c疊放在水平桌面上，水平力fb10 n、fc20 n分別作用于物體b、c上，a、b和c仍保持靜止。以f1、f2、f3分別表示a與b、b與c、c與桌面間的靜摩擦力的大小，則()af15 n，f20，f35 nbf15 n，f25 n，f30cf10，f25 n，f35 ndf10，f210 n，f35 n解析：(1)為了分析a、b之間的摩擦力情況，以物體a作為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析如圖甲所示，a、b之間沒(méi)有摩擦力作用。(2)為了分析b、c之間的摩擦力情況，以物體a、b組成的整體為研究對(duì)象，通過(guò)受力分析如圖乙所示，b受c向右的靜摩擦力f2與fb平衡，即f25 n。(3)為了分析c與桌面之間的摩擦力情況，以物體a、b、c組成的整體為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析如圖丙所示，根據(jù)平衡條件fcfbf3，則f3fcfb5 n。答案：c解技巧 用隔離法分析物體受力正確選擇研究對(duì)象是解決本題的關(guān)鍵，分析f1時(shí)把a(bǔ)隔離出來(lái)；分析f2時(shí)，把a(bǔ)和b作為一個(gè)整體；分析f3時(shí)，把a(bǔ)、b、c三者作為一個(gè)整體。本題也可把a(bǔ)、b、c分別隔離開來(lái)進(jìn)行受力分析。4關(guān)于傳送帶上的物體的受力分析傳送帶水平，以一定的速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且速度大小為v。(1)一木塊由靜止輕放在傳送帶左端，由于木塊相對(duì)于傳送帶向左滑動(dòng)，故木塊受到傳送帶施給的水平向右的滑動(dòng)摩擦力的作用，其受力分析圖如圖所示；(2)當(dāng)木塊與傳送帶速度相同時(shí)，二者之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，也沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)，故無(wú)摩擦力，受力分析圖如圖所示；(3)若木塊開始以一定速度v1向右運(yùn)動(dòng)，且v1v，滑上傳送帶后，由于木塊相對(duì)于傳送帶向右滑動(dòng)，故有向左的滑動(dòng)摩擦力，受力分析圖圖如圖所示，當(dāng)二者速度相等時(shí)無(wú)摩擦力；(4)若木塊開始以一定速度v2向右運(yùn)動(dòng)，且v2v，滑上傳送帶后，由于木塊相對(duì)于傳送帶向左滑動(dòng)，故有向右的滑動(dòng)摩擦力，受力分析圖如圖所示，當(dāng)二者速度相等時(shí)無(wú)摩擦力；(5)若木塊以一定速度v3從傳送帶右側(cè)水平向左運(yùn)動(dòng)，直到與傳送帶共速前，一直相對(duì)于傳送帶向左滑動(dòng)，此時(shí)木塊受到的滑動(dòng)摩擦力方向水平向右，受力分析圖如圖所示，與傳送帶相對(duì)靜止后，無(wú)摩擦力?！纠?1】 如圖所示，在水平放置的傳送帶上放有一物體；當(dāng)皮帶不動(dòng)時(shí)，要使物體向右勻速運(yùn)動(dòng)，作用在物體上的水平拉力為f1；當(dāng)皮帶向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，要使物體仍向右勻速運(yùn)動(dòng)，作用在物體上的水平拉力為f2，則()af1f2bf1f2cf1f2 d以上三種情況都有可能解析：兩種情況下，物體相對(duì)于傳送帶均向右勻速運(yùn)動(dòng)，物體均受到傳送帶向左的滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)摩擦力大小均為fmg，根據(jù)二力平衡條件得f1f2fmg。故正確選項(xiàng)為a。答案：a【例42】 一水平傳送帶足夠長(zhǎng)，以2 m/s的速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)將一質(zhì)量為0.2 kg的物體輕輕放在傳送帶左端，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。下列說(shuō)法正確的是()a開始的加速階段，木塊受到的摩擦力大小為1 n，方向水平向右b開始的加速階段，由于物體水平向右運(yùn)動(dòng)，故滑動(dòng)摩擦力方向水平向左c當(dāng)物體與傳送帶速度相同時(shí)，木塊受到靜摩擦力作用，方向水平向右d當(dāng)物體與傳送帶速度相同時(shí)，木塊不受摩擦力作用解析：開始階段物體相對(duì)于傳送帶滑動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力大小ffnmg0.50.210 n1 n，方向水平向右，a項(xiàng)正確，b項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)物體與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，物體與傳送帶間無(wú)摩擦力作用，c項(xiàng)錯(cuò)誤，d正確。答案：ad【例43】 應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站的安全檢查儀，用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行安全檢查。其傳送裝置可簡(jiǎn)化為如圖所示的模型，緊繃的傳送帶始終保持v1 m/s的恒定速率運(yùn)行。旅客把行李無(wú)初速度地放在a處，設(shè)行李剛放上去時(shí)的加速度a1 m/s2，a、b間的距離為2 m，g取10 m/s2。若乘客把行李放到傳送帶的同時(shí)也以v1 m/s的恒定速率平行于傳送帶運(yùn)動(dòng)到b處取行李，則()a乘客與行李同時(shí)到達(dá)b處b乘客提前0.5 s到達(dá)b處c行李提前0.5 s到達(dá)b處d若傳送帶速度足夠大，行李最快也要2 s才能到達(dá)b處解析：行李放在傳送帶上，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李