高一物理受力分析必修一经典中学教育高中教育_中学教育-高中教育.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 受力分析专题 一、教学目标 正确分析物体的受力情况，作出物体的受力示意图。二、重点与难点分析 一个力不漏，一个力不多，一个力方向不错。三、教学过程（一）、课题引入 前面的学习中，共学习了三种常见力：重力、弹力、摩擦力。其中重力是地球上的物体都受到的，而弹力与摩擦力是两物体必须发生接触才产生的，因为这个原因，弹力和摩擦力又被分为接触力。在具体情况中，我们如何处理才能更科学，避免发生错误呢？（二）、新课讲授 如何正确地受力分析？明确考察对象，并把它从周围其它物体中隔离出来，单独画出“隔离体”图形。仔细分析考察对象除了受重力作用以外，还受到几个弹力和几个摩擦力的作用。沿顺时针方向

2、依次对每个接触面和连接点作分析。画出完整的受力图：要注意，只考察对象所受外力，决不能同时画上它施于其他物体的作用力。难点突破策略：物体的受力情况决定了物体的运动状态，正确分析物体的受力，是研究力学问题的关键。受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用。为了保证分析结果正确，应从以下几个方面突破难点。1.受力分析的方法：整体法和隔离法 2.受力分析的依据：各种性质力的产生条件及各力方向的特点 3.受力分析的步骤：为了在受力分析时不多分析力，也不漏力，一般情况下按下面的步骤进行：（1）确定研究对象 可以是某个物体也可以是整体。（2）按顺序画力 a先画重力：作用点画在物体的重心，方向竖直向下。b次画

3、已知力 整体法 隔离法 概念 将几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开的方法 选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内物体之间的相互作用力 注意问题 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。分析它受到周围其他物体对它的作用力 学习必备 欢迎下载 c再画接触力（弹力和摩擦力）：看研究对象跟周围其他物体有几个接触点（面），先对某个接触点（面）分析，若有挤压，则画出弹力，若还有相对运动或相对运动的趋势，则再画出摩擦力。分析完一个接触点（面）后，再依次分析其他的接触点（面）。d再画其他场力：看是否有电、磁场力作用，如有则画出。（3）验证：

4、a每一个力都应找到对应的施力物体 b.受的力应与物体的运动状态对应。说明：（1）只分析研究对象受的根据性质命名的实际力(如：重力、弹力、摩擦力等)，不画它对别的物体的作用力。（2）合力和分力不能同时作为物体所受的力。（3）每一个力都应找到施力物体，防止“漏力”和“添力”。（4）可看成质点的物体，力的作用点可画在重心上，对有转动效果的物体，则力应画在实际位置上。（5）为了使问题简化，常忽略某些次要的力。如物体速度不大时的空气阻力、物体在空气中所受的浮力等。（6）分析物体受力时，除了考虑它与周围物体的作用外，还要考虑物体的运动情况(平衡状态、加速或减速)，当物体的运动情况不同时，其情况也不同。4.

5、受力分析的辅助手段（1）物体的平衡条件（共点力作用下物体的平衡条件是合力为零）（2）牛顿第二定律（物体有加速度时）（3）牛顿第三定律（内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上）5.常见的错误及防范的办法：（1）多画力。a.研究对象不明，错将其他物体受到的力画入。b.虚构力，将不存在的力画入。c.将合力和分力重复画入。要防止多画力。第一，彻底隔离研究对象。第二，每画一个力要心中默念受力物体和施力物体。(2)少画力。少画力往往是由受力分析过程混乱所致，因此要严格按顺序分析。分析弹力和摩擦力时，所有接触点都要分析到。(3)错画力。即把力的方向画错。防范办法是要按规

6、律作 三、分类例析 1弹力有、无的判断 弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。但有的形变明显，有的不明显。那么如何判断相互接触的物体间有无弹力？法 1：“假设法”，即假设接触物体撤去，判断研究对象是否能维持现状。若维持现状则接触物体对研究对象没有弹力，因为接触物体使研究对象维持现状等同于没有接触物，即接触物形同虚设，故没有弹力。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现状。可见接触物对研究对象维持现状起着举足轻重的作用，故有弹力。个力不漏一个力不多一个力方向不错三教学过程一课题引入前面的学习中共学习了三种常见力重力弹力摩擦力其中重力是地球上的物体都受到的

7、而弹力与摩擦力是两物体必须发生接触才产生的因为这个原因弹力和摩擦力又被分为接从周围其它物体中隔离出来单独画出隔离体图形仔细分析考察对象除了受重力作用以外还受到几个弹力和几个摩擦力的作用沿顺时针方向依次对个接触面和连接点作分析画出完整的受力图要注意只考察对象所受外力决不能同时画上题的关键受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用为了保证分析结果正确应从以下几个方面突破难点受力分析的方法整体法和隔离法概念选用原则注意问题整体法将几个物体作为一个整体来分析的方法研究系统外的物体对系学习必备 欢迎下载 例 1：如图所示，判断接触面对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。法 2：根据“物体的运动状态”分析

8、弹力。即可以先假设有弹力，分析是否符合物体所处的运动状态。或者由物体所处的运动状态反推弹力是否存在。总之，物体的受力必须与物体的运动状态符合。同时依据物体的运动状态，由二力平衡（或牛顿第二定律）还可以列方程求解弹力。例 2：如图所示，判断接触面 MO、ON 对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。【总结】弹力有、无的判断是难点，分析时常用“假设法”并结合“物体的运动状态”分析。2.弹力的方向 弹力是发生弹性形变的物体由于要恢复原状，而对它接触的物体产生的力的作用。所以弹力的方向为物体恢复形变的方向。平面与平面、点、曲面接触时，弹力方向垂直于平面，指向被压或被支持的物体；曲面与点、曲面接触时，弹力

9、方向垂直于过接触点的曲面的切面，特殊的曲面，如圆面时，弹力方向指向圆心。弹力方向与重心位置无关。绳子的弹力方向为：沿着绳子且指向绳子收缩的方向；且同一条绳子内各处的弹力相等 杆产生的弹力方向比较复杂，可以沿杆指向杆伸长或收缩的方向，也可不沿杆，与杆成一定的夹角。例 3：如图 14 所示，画出物体 A 所受的弹力 a 图中物体 A 静止在斜面上 b 图中杆 A 静止在光滑的半圆形的碗中 c 图中 A 球光滑 O 为圆心，O为重心。【总结】弹力的方向为物体恢复形变的方向。分析时首先应明确接触处发生的形变是怎样的，恢复形变时应向哪个方向恢复。另外应记住平面与平面、点、曲面接触，曲面与点、曲面接触，绳

10、、杆弹力方向的特点，才能得以正确分析。图 11 a b 图 12 图 14 a b c 个力不漏一个力不多一个力方向不错三教学过程一课题引入前面的学习中共学习了三种常见力重力弹力摩擦力其中重力是地球上的物体都受到的而弹力与摩擦力是两物体必须发生接触才产生的因为这个原因弹力和摩擦力又被分为接从周围其它物体中隔离出来单独画出隔离体图形仔细分析考察对象除了受重力作用以外还受到几个弹力和几个摩擦力的作用沿顺时针方向依次对个接触面和连接点作分析画出完整的受力图要注意只考察对象所受外力决不能同时画上题的关键受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用为了保证分析结果正确应从以下几个方面突破难点受力分析的方法

11、整体法和隔离法概念选用原则注意问题整体法将几个物体作为一个整体来分析的方法研究系统外的物体对系学习必备 欢迎下载 例 4：如图 16 所示，小车上固定着一根弯成角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为 m 的球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：（1）小车静止；（2）小车以加速度 a 水平向右运动；（3）小车以加速度 a水平向左运动。【总结】杆对球的弹力方向不一定沿杆，只有当加速度向右且 a=gtan时，杆对小球的弹力才沿杆的方向，所以在分析物体与杆固定连接或用轴连接时，物体受杆的弹力方向应与运动状态对应并根据物体平衡条件或牛顿第二定律求解。3判断摩擦力的有、无 摩擦力的产生条件为：（1）两

12、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 5：如图 18 所示，判断下列几种情况下物体 A 与接触面间有、无摩擦力。图 a 中物体 A 静止 图 b 中物体 A 沿竖直面下滑，接触面粗糙 图 c 中物体 A 沿光滑斜面下滑 图 d 中物体 A 静止 【总结】判断摩擦力的有、无，应依据摩擦力的产生条件，关键是看有没有相对运动或相对运动趋势。4摩擦力的方向 摩擦力的方向为与接触面相切，.与物体间的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反。但相对运动趋势不如相对运动直观，具有很强的隐蔽性，常用下列方法判断。法 1：“假设法”。即假设接触面光滑，看原来相对静止的

13、物体间能发生怎样的相对运动。若能发生，则这个相对运动的方向就为原来静止时两物体间的相对运动趋势的方向。若不能发生，则物体间无相对运动趋势。例 6：如图 19 所示为皮带传送装置，甲为主动轮，传动过程中皮带不打滑，P、Q 分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是：AP、Q 两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反 BP 点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，Q 点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同 CP 点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，Q 点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反 DP、Q 两点的摩擦力方向均与轮转动方向相同 图 18 个力不漏一个力不多一个力方向不错三教学过程一课题引入前面的学习中共学习了

14、三种常见力重力弹力摩擦力其中重力是地球上的物体都受到的而弹力与摩擦力是两物体必须发生接触才产生的因为这个原因弹力和摩擦力又被分为接从周围其它物体中隔离出来单独画出隔离体图形仔细分析考察对象除了受重力作用以外还受到几个弹力和几个摩擦力的作用沿顺时针方向依次对个接触面和连接点作分析画出完整的受力图要注意只考察对象所受外力决不能同时画上题的关键受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用为了保证分析结果正确应从以下几个方面突破难点受力分析的方法整体法和隔离法概念选用原则注意问题整体法将几个物体作为一个整体来分析的方法研究系统外的物体对系学习必备 欢迎下载 【总结】判断摩擦力的有、无及摩擦力的方向可采用

15、“假设法”分析。摩擦力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，但不一定与物体的运动方向相反，有时还与物体的运动方向相同。例 7：如图 110 所示，物体 A 叠放在物体 B 上，水平地面光滑，外力 F 作用于物体 B 上使它们一起运动，试分析两物体受到的静摩擦力的方向。法 2：根据“物体的运动状态”来判定。即先判明物体的运动状态（即加速度的方向），再利用牛顿第二定律（F=ma）确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小和方向。例 8：如图 112 所示，A、B 两物体竖直叠放在水平面上，今用水平力 F 拉物体，两物体一起匀速运动，试分析 A、B 间的摩擦力及 B 与水平面间的摩擦

16、力。法 3：利用牛顿第三定律来判定 此法关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再确定另一物体受到的静摩擦力的方向。【总结】静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势方向相反，判断时除了用“假设法”外，还可以根据“物体的运动状态”、及 牛顿第三定律来分析。滑动摩擦力的方向与物体间相对运动的方向相反。5物体的受力分析 例 9：如图 113 甲所示，竖直墙壁光滑，分析静止的木杆受哪几个力作用。【总结】受力分析时应按步骤分析，杆受的各力应画在实际位置上。不要将各力的作用点都移到重心上去。图 110 图 112 图 19 图 113 个力不漏一个力不多一个力方向不错三教学过程一

17、课题引入前面的学习中共学习了三种常见力重力弹力摩擦力其中重力是地球上的物体都受到的而弹力与摩擦力是两物体必须发生接触才产生的因为这个原因弹力和摩擦力又被分为接从周围其它物体中隔离出来单独画出隔离体图形仔细分析考察对象除了受重力作用以外还受到几个弹力和几个摩擦力的作用沿顺时针方向依次对个接触面和连接点作分析画出完整的受力图要注意只考察对象所受外力决不能同时画上题的关键受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用为了保证分析结果正确应从以下几个方面突破难点受力分析的方法整体法和隔离法概念选用原则注意问题整体法将几个物体作为一个整体来分析的方法研究系统外的物体对系学习必备 欢迎下载 例 10：如图 1

18、14 甲所示，、叠放于水平地面上，加一水平力，三物体仍静止，分析、的受力情况。【审题】用隔离法分析：先取为研究对象：受向下的重力、对的支持力。假设 B 对 A 有水平方向的摩擦力，不论方向水平向左还是向右，都与 A 处的静止状态相矛盾，所以对没有摩擦力。取为研究对象：受向下的重力、对的压力、对的支持力、水平力。因处静止，水平方向受合力为零，根据平衡条件，对一定有水平向左的摩擦力 f。再取为研究对象：受向下的重力、对的压力，地面对的支持力，由牛顿第三定律得，对的摩擦力向右，因处静止合力为零，根据平衡条件，地对的摩擦力 f 一定水平向左。【解析】A、B、C 三物体的受力如图图 114 乙所示 【总

19、结】用隔离法分析物体受力分析最常用的方法，分析时应将研究的物体单独拿出来，不要都画在一起，以免出现混乱。同时应根据牛顿第三定律分析。A 对 B 的压力及 B 对 C 的压力应以和表示，不要用和表示，因中它们跟、是不同的。此题也可以用先整体后部分，由下向上的方法分析。例 11：如图 115 甲所示，物体、静止，画出、的受力图。总结:此类问题用隔离法分析，应注意 A、B 间、A 与墙间的摩擦力的分析，同时要根据牛顿第三定律分析。例 12：如图 116 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.【总结】明确各物体所受的摩擦力是解决此类问题

20、的关键，较好的解决方法是先整体法确定两侧的摩擦力，再用隔离法确定单个物体所受的摩擦力。图 114 图 115 甲 图 116 个力不漏一个力不多一个力方向不错三教学过程一课题引入前面的学习中共学习了三种常见力重力弹力摩擦力其中重力是地球上的物体都受到的而弹力与摩擦力是两物体必须发生接触才产生的因为这个原因弹力和摩擦力又被分为接从周围其它物体中隔离出来单独画出隔离体图形仔细分析考察对象除了受重力作用以外还受到几个弹力和几个摩擦力的作用沿顺时针方向依次对个接触面和连接点作分析画出完整的受力图要注意只考察对象所受外力决不能同时画上题的关键受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用为了保证分析结果正确

21、应从以下几个方面突破难点受力分析的方法整体法和隔离法概念选用原则注意问题整体法将几个物体作为一个整体来分析的方法研究系统外的物体对系学习必备 欢迎下载 例 13：如图 118 所示，放置在水平地面上的直角劈 M 上有一个质量为 m 的物体，若 m 在其上匀速下滑，仍保持静止，那么正确的说法是（）A.对地面的压力等于（M+m）g B.对地面的压力大于（M+m）g C.地面对没有摩擦力 D.地面对有向左的摩擦力 【总结】综上可见，在分析整体受的外力时，以整体为研究对象分析比较简单。也可以隔离法分析，但较麻烦，在实际解题时，可灵活应用整体法和隔离法，将二者有机地结合起来。总之，在进行受力分析时一定要

22、按次序画出物体实际受的各个力，为解决这一难点可记忆以下受力口诀：，地球周围受重力 绕物一周找弹力 考虑有无摩擦力 其他外力细分析 合力分力不重复 只画受力抛施力 图 118 个力不漏一个力不多一个力方向不错三教学过程一课题引入前面的学习中共学习了三种常见力重力弹力摩擦力其中重力是地球上的物体都受到的而弹力与摩擦力是两物体必须发生接触才产生的因为这个原因弹力和摩擦力又被分为接从周围其它物体中隔离出来单独画出隔离体图形仔细分析考察对象除了受重力作用以外还受到几个弹力和几个摩擦力的作用沿顺时针方向依次对个接触面和连接点作分析画出完整的受力图要注意只考察对象所受外力决不能同时画上题的关键受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用为了保证分析结果正确应从以下几个方面突破难点受力分析的方法整体法和隔离法概念选用原则注意问题整体法将几个物体作为一个整体来分析的方法研究系统外的物体对系