初中物理受力分析方法和步骤.doc

受 力 分 析
一、几个概念要弄懂
1、平衡力、相互作用力、平衡状态
平衡力是指一个物体受到大小相等、方向相反的力，两个力的受力物体是同一个产生的效果互相抵消，合力为零。
相互作用力是两个物体之间的相互作用，相互作用力的受力物体是两个。产生的效果不能互相抵消。
平衡状态：不受力或者所受合力为零。处于平衡状态受力一定是成对的。一个力的效果必定有另一个力与之相抵消。

2、摩擦力、 静摩擦力与动摩擦力
①、产生条件
物体间相互接触；物体间有相互挤压作用；物体接触面粗糙； 物体间有相对运动趋势或相对运动。
②、静摩擦力等于其方向上的拉力或重力。 
动摩擦力等于拉力、重力或其和差（一定要在平衡状态下分析）。
二、受力分析的方法与步骤
1. 明确研究对象
进行受力分析前，要先弄清受力的对象。我们常说的“隔离法”、“整体法”，指的是受力的对象是单个物体，还是由多个物体组成的整体。对于连接体，在进行受力分析时，往往要变换几次研究对象之后才能解决问题。
有时候，选取所求力的受力物体为研究对象，却很难求出这个力，这时可以转移对象，选取这个力的施力物体为研究对象，求出它的反作用力，再根据牛顿第三定律，求出所求力。
2. 有序地分析受力
养成按一定的步骤进行受力分析的习惯，这样可以避免漏力或添力。
一般分三步走：先分析重力；然后找出跟研究对象接触的物体，分析接触力，如弹力、摩擦力等；最后分析电场力、磁场力等。
3.确定物体是否受到力的作用，有三个常用的方法：
（1）假设法；
（2）根据运动状态判断受力情况；
（3）用牛顿第三定律。

4.具体方法
（1）、整体法与隔离法
整体法：在力学中，就是把几个物体视为一个整体，作为研究对象，受力分析时，只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力(外力)，不考虑整体内部之间的相互作用力(内力)。 分析整体周围其他物体对整体的作用。而不画整体内部物体间的相互作用。
隔离法:隔离法是指对物理问题中的单个物体或单个过程进行分析、研究的方法。在力学中，就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来，作为研究对象，只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力。研究系统内物体之间的相互作用力，分析它受到周围其他物体对它的作用力，不考虑研究对象对其他物体的作用力。(作为理想化环境处理)
例如：物体A叠放在物理B上，物体A受到向右的水平力F的作用，物体AB保持静止。分析图中物体A、B受力情况（两物体均静止）
分析A物体受力时可以用隔离法，分析B物体受到是否受地面的摩擦力时可以用整体法
A物体在竖直方向上受重力、支持力
A物体在水平方向上受到一个向右的力F,是否受摩擦力呢？假设它不受摩擦力，那么A物体水平方向上只受到一个力F，这与它在水平方向上保持静止状态不符合。故假设错误，A物体一定受到一个向左的摩擦力且与力F方向相反，大小相等，相互平衡。
B物体在竖直方向上受到重力，A对它的压力，地面对它向上的支持力
B物体在水平方向上，受到A对B向右的摩擦力，受到地面对B物体向左的摩擦力

（2）、假设法 
假设接触物体撤去（假设存在摩擦力），判断研究对象是否能维持现状。 
a. 若维持现状则接触物体对研究对象没有弹力（没有摩擦力）； 
b. 若不能维持现状则有弹力，因为接触物撤去随之撤去了应该有的弹力，从而改变了研究对象的状态。
例如：如图所示：物体M随水平传送带一起向右做匀速直线运动。（不考虑空气阻力）画出物体所受力的示意图. 
分析：因为物体M随水平传送带一起做匀速直线运动，即物体和传送带相对静止，因此物体在水平方向上不受力的作用，只受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力作用；过M的重心作竖直向下的重力和竖直向上的支持力；也可以利用上述的假设法，假设传送带对M有摩擦力，那么M就不能保持匀速直线运动状态。故受力情况如图所示：
（3）、判断摩擦力的有、无（假设法） 
摩擦力的产生条件为：
（1）两物体相互接触，且接触面粗糙； 
（2）接触面间有挤压； 
（3）有相对运动或相对运动趋势。
例：（浙江杭州卷）将一袋大米放在匀速向右运动的输送带上，开始米袋与输送带间有一段距离的相对滑动，然后米袋随输送带一起匀速运动。当输送带突然 停止时，米袋会继续向前滑动一段距离后停下。（回答下列小题请选填以下合适的字母标号）  

A.受到方向向右的摩擦力 B.受到方向向左的摩擦力 C.不受力  
（1）米袋刚放上输送带的瞬间，米袋在水平方向上受力情况为__A___。
（2）当米袋随输送带一起匀速运动时，米袋在水平方向上受力情况为__C___。 
（3）当将输送带突然停止时，米袋在水平方向上受力情况为__B_。
（4）、摩擦力的方向和大小 
摩擦力的方向与物体间的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反。
例：如图AB向右匀速运动且AB之间相互静止，拉力F作用在B上，分析A，B的受力。

例：如图，AB两个物体的质量都是1kg，现在它们在拉力F的作用下相对静止一起向右做匀速直线运动，已知AB之间的滑动摩擦系数μAB=0.1，B与地面的滑动摩擦系数μB地=0.2，则两个物体在匀速运动的过程中，求：（1）AB之间的摩擦力大小为多少？（2）拉力F的大小为多少？

分析：A做匀速运动，受力平衡，对A进行受力分析，水平方向合力为零，所以AB之间的摩擦力为零．把AB看成一个整体，匀速运动受力平衡，水平方向有：
F-μB地（2mg）=0 解得：F=2mgμB地
（1）AB之间的摩擦力大小为0；
（2）拉力F的大小为4N
5、滑轮中的力与功
（1）、定滑轮与动滑轮：省力费距离（动滑轮），等力但改变方向（静滑轮）。 
（2）、滑轮中受力与绕绳的关系 
（3）、与摩擦力的结合 
（4）、功与功率
三、选取参考例题
1、如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮重为50N，定滑轮重力为40N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时人需用力（ ）  
A．218N  B．220N  C．210N  D．236N
解析：本题可采用整体分析法将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡则人的拉力F=1/5（400N+50N+600N）=210N
2、如图所示，用水平拉力F拉上表面粗糙程度各处相同的物体A，使其在水平地面上匀速运动，当物体B静止不动时，与水平绳相连的弹簧测力计的示数不变。关于该状态，下列说法正确的是（不计绳和弹簧测力计重）（ C ）

A．A对B的摩擦力为静摩擦力
B．A对B的摩擦力方向水平向左
C．弹簧测力计的示数等于B所受摩擦力
D．弹簧测力计对B的拉力小于A对B的摩擦力
解析：对B受力分析B在水平方向上受到弹簧测力计向左的拉力，B在水平方向上保持静止，故B肯定受到一个向右的力，这个力就只能是A对B向右的滑动摩擦力，且与弹簧测力计对B向左的力平衡。故选C
3、如图所示，A、B、C三木块质量分别为M，m和m0，连接如图．不计滑轮摩擦，若B随A一起沿水平桌面作匀速运动，则可断定（　A　）
A.A与桌面间有摩擦力，大小为m0g   
B.A与桌面间无摩擦力； 
C.A与B间有摩擦力，大小为m0g      
D.A对B的摩擦方向向右
解析：对B受力分析根据B的状态可知，B与A之间无摩擦力，故CD错误，对AB这个整体分析可知，受到一个C向右大小为m0g的拉力，故肯定受到桌面对A向左的摩擦力且大小与之相等。所以本题正确选项应为A。
4、如图所示，甲、乙两位同学做如图所示的“拔河”游戏，两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子水平，然后自向两侧“拉”。若凳子下表面各处的粗糙程度相同，且在乙端的凳面上放四块砖，则下列判断正确的是（ B ）
A.凳子向甲方移动 B.凳子向乙方移动    
C.凳子原处不动  D.凳子先向乙方移动后向甲方移动
解析：由图知，乙端对手的压力较大，所以乙端对凳子向右的摩擦力大于甲端对凳子向左的摩擦力．因此凳子将向右移动．故答案应选B
5、如图所示，B重20N，A一部分浸入容器内水中，整个装备处于平衡状态，台秤的示数较A物体没有浸入前增加30N，那么物体A重为（不计滑轮物重）（   ） 
A.10N    B.20N     C.30N     D.40N
解析：因为物体B在动滑轮上，通过滑轮组对物体A的拉力为F=1/2GB=1/2×20N=10N，
因台秤的示数较A物体没有浸入前增加30N，即物体A对液体产生的压力为30N，根据力的作用是相互的，则物体A受到的浮力为F浮=30N；
物体A的受力情况为：竖直向上的拉力F和浮力F浮，竖直向下的重力G，
因物体处于平衡状态，则G=F+F浮=10N+30N=40N．故正确选项应为D
7、如图所示，用两相同的夹板夹住三个重为G的物体A、B、C，三个物体均保持静止，请分析各个物体的受力情况．
解析：以ABC组成的整体为研究对象，因为为静止，所以受力平衡，该整体受到重力的作用和两边夹板竖直向上的摩擦力作用；
以B为研究对象，由于B受到竖直向下的重力的作用，又处于静止状态，所以应受到A和C对其竖直向上的摩擦力作用，如图所示：
以A为研究对象，A受竖直向下的重力作用，左边夹板对其向上的摩擦力作用，根据力的作用的相互性，还受B对其竖直向下的摩擦力作用，如图所示：

以C为研究对象，C受竖直向下的重力作用，右边夹板对其向上
的摩擦力作用，根据力的作用的相互性，还受B对其竖直向下的
摩擦力作用，如图所示：

6、为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）在2~3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。
（2）在1~2s内，拉力F做的功W。
（3）在0~1s内，重物对地面的压强p。

解析： （1）在2~3s内，重物做匀速运动，υ3=2.50 m/s，拉力F3=40 N，因为连接动滑轮的绳子有三根，所以拉力F的作用点下降的距离是重物上升高度h3的三倍。 
P= F3υ3=100 W 
η=（W有用/W总）×100%=[Gh3/（3F3h3）] ×100% =83.33%；
（2）在1~2s内，拉力F2=50 N，重物上升高度h2=1.25 m 
W=3F2h2 代入数据解得W=187.5 J 
（3）设动滑轮重为G动  G动=3F3-G=3×40N-100N=20N 
在0~1s内，拉力F1=30N。把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态。 
支持力F支=G+G动-3F1=100N+20N-3×30N=30N
重物对地面的压力F压= F支=30 N 
P=F压/S=30 N/（5×10-2m2）=600 Pa。

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