资料简介
第三章
相互作用
学案
5
习题课：物体的受力分析
目标定位
1.
进一步熟练判定弹力方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向
.
2.
进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定和大小的计算方法
.
3.
学会对物体进行受力分析的方法
.
知识探究
自我检测
一、弹力有无的判定
判断弹力是否存在的方法
——
假设法
1
.
假设无弹力：将与研究对象接触的另一物体去掉，即假设不存在弹力，看研究对象在该位置是否保持原来的状态
.
知识探究
2
.
假设有弹力：就是假设与研究对象接触的物体对研究对象施加了弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与存在状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力，若不矛盾，则此弹力存在
.
例
1
如图
1
所示，一小球用两根轻绳挂于天花板
上，球静止，绳
1
倾斜，绳
2
恰好竖直，则小球所
受的作用力有
(
)
A
.
1
个
B
.
2
个
C
.
3
个
D
.
4
个
图
1
解析
假设绳
1
对球有作用力，该作用力的方向斜向左上方，另外球在竖直方向上受重力和绳
2
的拉力，在这三个力的作用下球不可能保持平衡，所以绳
1
不可能对球施加拉力，小球只受重力和绳
2
的拉力
.
故
B
正确
.
B
二、静摩擦力有无及方向的判断
静摩擦力有无及方向的判断方法
1
.
平衡条件法
当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向
.
2
.
假设法
利用假设法进行判断时，可按以下思路进行分析：
例
2
如图
2
所示，物体
A
、
B
叠放在水平面上，水平力
F
作用在
A
上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是
(
)
A
.
A
、
B
之间无摩擦力
B
.
A
受到的摩擦力水平向右
C
.
B
受到
A
的摩擦力水平向左
D
.
地面对
B
的摩擦力为静摩擦力，水平向右
图
2
解析
对
A
物体，由于
A
匀速运动，由二力平衡可知，
B
对
A
的摩擦力必与
F
等大反向，故
A
错误，
B
正确；
对
B
物体，由力的作用的相互性知，
B
对
A
的摩擦力一定与
A
对
B
的摩擦力反向，故
B
受到
A
的摩擦力水平向左，故
C
正确；
对
A
、
B
整体分析，由于
AB
一起向左匀速运动，则地面对
B
的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故
D
错误
.
答案
BC
三、摩擦力的计算
摩擦力大小的计算，应先分析是静摩擦力还是滑动摩擦力
.
1
.
静摩擦力
静摩擦力在
0<
F
≤
F
max
内随外力的变化而变化，一般根据平衡条件求解
.
2
.
滑动摩擦力
(1)
根据
F
＝
μF
N
进行计算，其中
F
N
为接触面受到的正压力
.
(2)
根据平衡条件
.
例
3
如图
3
所示，用水平力
F
将木块压在竖直墙壁上，
已知木块重力
G
＝
6 N
，木块与墙壁间的动摩擦因数
μ
＝
0.25
，求：
(1)
当
F
＝
25 N
时，木块不动，木块受到的摩擦力为多大？
(2)
当
F
增大为
30 N
时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？
(3)
当
F
＝
10 N
时木块沿墙面下滑
,
此时木块受到的摩擦力为多大？
(4)
当
F
＝
6 N
时，木块受到的摩擦力为多大？
图
3
解析
分析木块的受力情况，如图所示
.
(1)
、
(2)
木块静止，根据二力平衡，竖直方向上的静摩擦力等于重力，
F
1
＝
F
2
＝
G
＝
6 N
，与压力大小无关
.
(3)
木块沿墙面下滑时，木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力，
F
3
＝
μF
N
F
N
＝
F
所以
F
3
＝
μF
＝
0.25
×
10 N
＝
2.5 N.
(4)
当
F
＝
6 N
时，木块与墙壁间的摩擦力也为滑动摩擦力，
所以
F
4
＝
μ
F
＝
0.25
×
6 N
＝
1.5 N.
答案
(1)6 N
(2)6 N
(3)2.5 N
(4)1.5 N
四、物体的受力分析
受力分析的一般步骤
1
.
明确研究对象，即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体
(
质点、结点
)
，也可以是两个
(
或多个
)
物体组成的整体；
2
.
隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用；
3
.
按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图
.
例
4
如图
4
所示，直角三棱柱
A
放在水平地面上，光滑球
B
放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，
A
和
B
都处于静止状态，试分别画出
A
和
B
的受力示意图
.
图
4
解析
隔离
A
为研究对象，它受到重力、
B
对它的压力、地面支持力和地面对它的摩擦力，如图甲所示
.
再以
B
为研究对象，它受到重力
mg
、三棱柱对它的支持力
F
AB
、墙壁对它的弹力
F
N
′
的作用，如图乙所示
.
答案
见解析
课堂要点小结
1
.
弹力有无的判断方法
(1)
有明显形变时可根据弹力产生的条件判断；
(2)
无明显形变时可根据假设法判断
.
2
.
静摩擦力有无及方向的判断方法
(1)
平衡条件法；
(2)
假设法
.
3
.
摩擦力的计算
(1)
静摩擦力：根据平衡条件求解
.
(2)
滑动摩擦力：根据
F
＝
μF
N
进行计算
.
4
.
受力分析的步骤
(1)
明确研究对象；
(2)
合理隔离；
(3)
按由易到难的顺序
(
先重力，再弹力、摩擦力，最后其他力
)
画出受力示意图
.
1
2
3
4
1.(
弹力有无的判断
)
如图
5
所示，将一个钢球分
别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，处于静止状态
.
若钢球和各容器的接触面都是光滑的，各容器的底面均水平，则以下说法中正确的是
(
)
自我检测
图
5
1
2
3
4
A
.
各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
B
.
各容器的侧壁对钢球均有弹力作用
C
.
量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁
对钢球均有弹力作用
D
.
口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余
两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用
1
2
3
4
解析
钢球与容器的侧壁接触，它们之间是否有弹力作用就看接触处是否发生弹性形变，但微小形变难以察觉，只能借助假设法判断
.
假设容器侧壁对钢球无弹力作用，则钢球受重力和容器底面对它的支持力作用，钢球将处于静止状态，故钢球与容器侧壁虽然接触但没有发生弹性形变，容器侧壁对钢球无弹力作用的假设成立
.
1
2
3
4
我们也可以假设容器侧壁对钢球有弹力作用，作出各容器中钢球的受力示意图分别如图
a
、
b
、
c
所示，可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾，所以原假设不成立，即各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
.
因此，本题正确选项为
A.
答案
A
1
2
3
4
2
.
(
静摩擦力有无及方向的判断
)
如图
6
所示是
工厂传输货物的装置，物体
A
在皮带的带动
下，以速度
v
沿直线匀速向右运动，物体
A
受
到几个力的作用
(
)
A
.
1
个
B
.
2
个
C
.
3
个
D
.
4
个
图
6
1
2
3
4
解析
物体
A
在竖直方向上受竖直向下的重力
G
、竖直向上的支持力
F
N
作用；由于物体做匀速直线运动，处于平衡状态，在水平方向上不受静摩擦力，因此物体
A
受两个力作用
.
答案
B
1
2
3
4
3
.
(
受力分析
)
画出图
(1)
～
(4)
中静止物体
A
的受力示意图
(
注意：图中球形物体的接触面光滑
)
.
1
2
3
4
答案
1
2
3
4
4
.
(
摩擦力的计算
)
如图
7
所示，物体
A
重
40 N
，物体
B
重
20 N
，
A
与
B
、
A
与地面间的动摩擦因数相同，物体
B
用水平细绳系住，当水平力
F
＝
32 N
时，才能将
A
匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数
.
图
7
1
2
3
4
解析
以物体
A
为研究对象，物体
B
对物体
A
的正压力
F
N
＝
G
B
地面对
A
的支持力
F
N1
＝
G
A
＋
F
N
A
受
B
的滑动摩擦力
F
f
＝
μF
N
A
受地面的滑动摩擦力
F
f1
＝
μF
N1
水平方向：
F
＝
F
f
＋
F
f1
代入数据即可得到
μ
＝
0.4.
答案
0.4
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