力学专题计算：(一)受力分析

力学专题一力学专题一 受力分析受力分析 编 稿 李丽娟 审 稿 龚 宇 责 编 李井军 概述概述 对物体进行正确的受力分析是力学综合题的关键方法 解题的关键是要建立物理情境 画好受力分析 图 另 2009 年的计算题做了调整 删除文字说明解释题 3 分 此 3 分很可能分布在电学计算题 分 和力学计算题 分 所以 预估很可能在受力分析图上附分 从各区的一 二模试题中可以看 出 几乎都在力学题的受力分析图上给了 分 笔者对此点很欣赏 其实解决力学问题关键是做好受力分 析 过好受力分析关 也很好的和高中的教学予以衔接 受力分析的基本方法 受力分析的基本方法 整体法 与 隔离法 受力分析的步骤 受力分析的步骤 先明确研究对象 再按照重力 弹力 支 拉 压 摩擦力的顺序进行受力分析 例题解析例题解析 多选 物体 A 在滑轮组拉力的作用下 1s 内沿水平地面 匀速移动了 0 2m 弹簧测力计的示数如图所示 不计滑轮重和轴摩擦 则 A 绳子自由端的拉力 F 2 2N B 物体 A 受到的摩擦力 f 6 6N C 绳子自由端移动速度 v 0 1m s D 滑轮组对物体 A 做功的功率 P 0 88W 解析 解析 将滑轮组的动滑轮和定滑轮隔离出来 如图所示 分别以定滑轮和动滑轮为研究对象进行受力分析 本题指分析水平方向的受力 由图可知 自由端的拉力 为 2 2 由于物体 做匀速直线运动 则可得物体 受到的滑动摩擦力 的大小为 4 4 再将图片顺时针旋转 90o 可以看出自由端的速度为物体速度的 2 倍 则 正确 我们还可以以滑轮组的整体为研究对象 受力分析如图所示 也可以得到正确答案 答案 答案 如图重 600N 的人站在重 5400N 的船上 通过滑轮把船匀速拉向岸边 人拉绳的力为 500N 人和船相对静止 不计绳重 滑轮处摩擦 船受到水的阻 力为 A 500N B 1000N C 2500N D 3000N 解析 解析 将人和船隔离出来 以人和船为研究对象进行受力分析如图所示 由图可知 水对船的阻力为 1000N 将人和船作为一个整体 以人和船的整体为研究对象进行受力 分析如图所示 本题是一道难题 学生的得分率很低 很多学生都错误的选择了 选项 即 500N 主要原因是以船 为研究对象时忘记考虑了人对船施加的静摩擦力 答案 答案 B 思考 思考 还可以如何选取研究对象呢 其实我们还可以以人 船 滑轮的整体为研究对象 如图所示 则墙对人的拉力很容易就可以求出为 1000 船对水的阻力也就可知了 注意 为了突出墙对整体的作用力 1000 图中并未画出水对船的阻力 由上可以看出 整体法 和 隔离法 都可以解决问题 但是 整体法 要更简单 些 而 隔离法 却可以分析出两个物体间的相互作用力 他们各有优势和不足 要根据 具体的情况 选择不同方法 再思考 再思考 公共汽车是平直的公路上匀速行驶 站在车里的人在水平方向上受到什么力 解析解析 因为人与公交车一起做匀速直线运动 所以 人在水平方向不受力 而本题中人之所以还要受到船 给他的静摩擦力 原因是因为人在水平方向还受到了 一个拉力 相对于船有了运动的趋势 工人利用滑轮组按照如图所示的方式提升货箱 工人的体重为 G人 800N 提升第一个货箱时 工人用 F0 500N 的竖直向下的力拉绳时 没有提起货箱 工人用 F1 600N 的竖直向下的力拉绳时 货箱 恰能以 0 2m s 的速度匀速上升 此时工人提升货箱的效率为 62 5 第二个货箱比第一个货箱重 500N 工人仍能提起第二个货箱并使第二个货箱以 0 1m s 的速度匀速上升 求 第一个货箱未被拉动时 水平地面对货箱的支持力 工人提升第一个货箱和第二个货箱做功功率变化量的大小 解解 n 4 h G1 hnF1 0 625 4 600N 1500N 4F1 G1 G轮 G人 G轮 4F1 G1 G人 4 600N 1500N 800N 100N 分析人受力如图甲 人对货箱的压力 G人 F支人 F0 F支人 G人 F0 800N 500N 300N F压 F支人 分析动滑轮受力如图乙 G轮 F 拉 3F0 动滑轮对货箱的拉力 F 拉 3F0 G轮 3 500N 100N 1400N F拉 F 拉 分析货箱受力如图丙受力分析图 F支 F拉 G1 F压 水平地面对货箱的支持力 F支 G1 F压 F拉 1500N 300N 1400N 400N 提升第二个货箱 G2 G1 500N 1500N 500N 2000N G总 2 G2 G轮 G人 2000N 100N 800N 2900N G总 1 G总 2 500N 2900N 500N 2400N P P1 P2 G总 1v1 G总 2v2 2400N 0 2m s 2900N 0 1m s 190W 从上述分析可以看出 解题过程 主要采用的是 隔离法 分别以人 货箱 动滑轮为研究对象 进行了受力分析 下面我们再试试 整 体法 以人 货箱 动滑轮的整体为研究对象 进行受力分析 受力分析如图所示 则有 G1 G人 G轮 F支 4F0 G1 G人 G轮 4F G G人 G轮 4F 可得 F支 4F 4F0 400N 可得 4F 4F G G1 500N F 725 则 P P1 P2 F 4v1 F 4v2 600N 4 0 2m s 725N 4 0 1m s 190W 可见 运用 整体法 要更简单 甚至连机械效率的条件都可以不用 但是需要注意的是 绳子自由 端的速度与物体上升的速度是 倍的关系 用如图所示的滑轮提升重 4 5 103N 的货物 A 使 A 在 2s 内匀速升 高 2m 如果拉力 F 的功率 P 5kW 忽略绳重和轴摩擦 求 拉力 F 在 2s 内做的功 和滑轮的机械效率 h 若用此滑轮匀速提升物体B 时的机械效率 80 求物体 B 受到的重力 GB 解解 以动滑轮和物体 为研