拓展课Ⅰ受力分析

拓展课Ⅰ受力分析【知识掌握】受力分析中存在的问题1．研究对象不明确，分析错误学生在进行力学学习中，往往把施力对象和受力对象相混淆。原因在于学习时，老师在课堂教学中会总结成“一个物体既是施力对象，同时还是受力对象”。这一总结并无差错，但往往会让学生在进行物体受力分析时产生较大困惑。例如:静止于水平面的一个物体A，请作出其受力情况(如图):受力方向判断不准确，分析错误重力：始终竖直向下压力：垂直于受力面，且指向受力面浮力：始终竖直向上摩擦力：与物体相对运动或相对运动的趋势方向相反3．主观臆断受力，分析错误例如:物体A沿着某个斜面往下滑动，请作出其滑动中的受力情况(如图)：4．分析步骤不当，分析错误对于初中学生而言，虽然对重力、弹力、摩擦力等力的概念和内容有较好掌握，但在进行物体受力分析时，总会无从下手，不知道先分析哪个力，再分析哪个力，缺乏条理性，如此就会导致少一些受力或多出受力。受力分析的常用方法1.整体法和隔离法整体法：将相对静止的物体作为一个整体来分析。隔离法：将研究对象与周围物体分隔开来分析。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（1）A和地面之间有摩擦力吗？大小多少？方向如何？（整体法）（2）A和B之间有摩擦力吗？大小多少？方向如何？（隔离法）AABF=10N（图中A、B均静止）A和地面之间有摩擦力吗？大小多少？方向如何？（整体法）A和B之间有摩擦力吗？大小多少？方向如何？（隔离法）AABF=10N（图中A、B均静止）2假设法在未知某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与不存在对物体运动状态所产生影响来判断该力是否存在。一般用来判断弹力和静摩擦力的有无。AABF（图中A、B均静止）结合物体的运动状态（如平衡状态）和力的作用的相互性进行分析。例三、受力分析的一般步骤1．明确研究对象，即明确要分析的是哪个物体的受力情况。在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体（整体）。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简洁的得到解决。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（即研究对象所受的力），而不分析研究对象施予外界的力。GCFCFBGCFCFB′CGBFA′FBBAGAFAABC3．养成按步骤分析力的习惯，这是防止漏力的有效措施．（1）重力一定有：作用点在物体的重心；（2）弹力看四周：看研究对象与跟其他物体有几个接触点（面），某个点（面）若有挤压，则画出弹力；（3）摩擦力看接触面：注意有弹力的接触面如果是不光滑的，并且有相对运动或相对运动的趋势时，则画出摩擦力；（4）其他外力。对初中物体受力分析步骤进行了一个总结，即“一个中心，四个基本点”。具体而言，就是要明确研究对象，以此为核心，如果研究对象都是错误的，那么受力分析也是错误的；按照“一重二弹三摩擦四其他”的基本步骤对四个基本受力点进行分析。4．画完力后再做检查．（1）检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在。注意寻找施力物体是防止多力的有效措施。（2）分析一下分析的结果能否使物体处于题目中所给的状态，否则必然发生了多力或漏力的现象。合力分力不重复只画受力抛施力【巩固提高】一．选择题（共9小题）1．某商场安装的智能化的电动扶梯如图所示。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站在扶梯上时，它会先慢慢加速，再匀速运转，顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程.下列说法正确的是（）A．以扶梯为参照物，顾客是运动的 B．扶梯加速过程中，顾客对扶梯的压力与扶梯对顾客的支持力是一对相互作用力 C．扶梯加速过程中，顾客受到的惯性保持不变 D．扶梯整个运行过程中，顾客始终受摩擦力的作用【解答】解：A、以扶梯为参照物，顾客与扶梯没有相对位置的变化，顾客是静止的，故A错误；B、顾客对扶梯的压力和扶梯对顾客的支持力大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上，是一对相互作用力，故B正确；C、惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故C错误；D、在慢慢加速的过程中，人增加速度与速度同方向，合力斜向右上方，因而顾客受到的摩擦力；在匀速运动的过程中，顾客处于平衡状态，只受重力和支持力，顾客与电梯间的摩擦力等于零，故D错误。故选：B。2．如图所示，甲是放在水平桌面上的重为10N的木块，重为6N钩码乙通过细绳绕过定滑轮带动甲做匀速直线运动，若要用力将甲物块向左水平匀速拉动，拉力大小为（）A．4N B．6N C．12N D．16N【解答】解：钩码通过定滑轮拉着木块向右进行匀速直线运动，木块水平方向上受到水平向右6N的拉力和水平向左的滑动摩擦力作用，这两个力是平衡力，大小相等，所以滑动摩擦力是f＝6N；对木块施加一个水平向左的拉力F左，使木块拉动钩码匀速上升，木块向左匀速直线运动，木块水平方向上受到水平向左的拉力F、水平向右的滑动摩擦力、水平向右的拉力F＝6N，水平向左的拉力F与水平向右的拉力F、滑动摩擦力是平衡力，所以F左＝F+f＝6N+6N＝12N，故C正确。故选：C。3．如图所示一块正方体的磁铁重2N，在大小为F＝3N的拉力下从A点水平直线运动到E点。已知AB＝BC＝DE＝4m，其中AC段接触面的材料是木，DE段接触面的材料是铁，每经过相同时间，用虚线框记录物体位置，根据图像，下列说法错误的是（）A．AB段是在做匀速直线运动，所以摩擦力等于3N B．BC段物体在做加速运动，所以摩擦力小于3N C．DE段由于受到磁力作用磁体对接触面压力变大，所以DE段摩擦力一定比AB段要大 D．BC段要比AB段要光滑【解答】解：A、由图知，在AB段，磁铁在相等时间内通过的路程相同，所以正方体磁铁在AB段做匀速直线运动，则磁铁受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，拉力大小是3N，所以磁铁在AB段受到的摩擦力也是3N，故A项说法正确。B、由图知，在BC段，磁铁在相等时间内通过的路程越来越长，所以正方体磁铁在BC段做加速运动，则磁铁受到水平向右的拉力大于摩擦力，拉力大小是3N，所以磁铁在BC段受到的摩擦力小于3N，故B项说法正确。C、由图知，在DE段，磁铁在相等时间内通过的路程相同，所以正方体磁铁在DE段做匀速直线运动，则磁铁受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，拉力大小是3N，所以磁铁在DE段受到的摩擦力也是3N，又因为磁铁在AB段受到的摩擦力等于3N，所以DE段摩擦力等于AB段摩擦力，故C项说法错误。D、滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关；由前面解答可知，磁铁在BC段受到的摩擦力小于在AB段受到的摩擦力；磁铁在AC段对接触面的压力大小相同（都等于磁铁的重力），而磁铁在BC段受到的摩擦力较小，所以可知BC段要比AB段要光滑，故D项说法正确。故选：C。4．如图所示，放在水平桌面上的物体，两边用细线通过滑轮与吊盘相连。若在左盘中放重为10N的砝码，右盘中放总重为30N的砝码时，物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动，如果右盘中的砝码不变，物体M在水平桌面上以速度3v向左做匀速直线运动，则左盘中砝码的重应为（吊盘重不计，绳子与滑轮摩擦不计）（）A．40N B．50N C．60N D．70N【解答】解：在左盘中放重为10N的砝码，右盘中放重为30N的砝码时，物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动，此时物体M受向左的摩擦力，则f+10N＝30N，物体所受的摩擦力大小为f＝20N；当物体向左直线运动时，摩擦力方向向右，大小不变，要让物体匀速运动，根据平衡力的条件可知，向左的力要等于向右的力，G左＝G右+f＝30N+20N＝50N，故左盘中砝码的重应为50N。故选：B。5．如图所示，一个同学用双手水平地夹住一叠书，已知他单手在这叠书的两端施加的最大摩擦力为90N，每本书的质量为1kg，书与书之间的最大摩擦力为75N，g＝10N/kg，则该同学最多能水平夹住书的个数为（）A．15 B．16 C．17 D．18【解答】解：设所有的书为n本，则所有书的总重力：G＝nmg＝n×1kg×10N/kg＝n×10N，将所有书当作整体，在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力，则根据二力平衡可得：2f最大≥G，即2×90N≥n×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣①除最外侧两本书（n﹣2本），将剩余书当作整体，剩余书的总重力：G′＝（n﹣2）mg＝（n﹣2）×1kg×10N/kg＝（n﹣2）×10N在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力，则根据二力平衡可得：2f≥G′，即2×75N≥（n﹣2）×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②联立①②可得：n≤17，故最多可以有17本书。故选：C。6．如图所示，物体A、物体B的重力分别为15N和10N，大小为60N的水平推力F作用在A上，A与竖直墙面接触，A和B匀速下滑。则A与竖直墙面间的滑动摩擦力大小为（）A．10N B．15N C．25N D．60N【解答】解：物体A、B组成的整体，受竖直向下的重力G＝GA+GB＝15N+10N＝25N，竖直向上的摩擦力f，而处于平衡状态，水平推力F作用在A上，A与竖直墙面接触，A和B匀速下滑由平衡条件得A受到的摩擦力：f＝G＝25N，方向竖直向上.故选：C。7．如图甲所示，物体甲重30N，被50N的水平压力F甲压在竖直墙壁上保持静止。如图乙所示，物体乙重60N，在20N的水平拉力F乙作用下，沿水平桌面匀速向右运动．则物体甲受到的摩擦力f甲和物体乙受到的摩擦力f乙分别是（）A．f甲＝30N，f乙＝60N B．f甲＝30N，f乙＝20N C．f甲＝50N，f乙＝60N D．f甲＝50N，f乙＝20N【解答】解：（1）以物体甲为研究对象，甲物体在水平方向受到压力和墙壁的支持力，竖直方向受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力，因甲物体静止，处于平衡状态，受到的力为平衡力，所以，物体甲受到的摩擦力f甲＝G甲＝30N；（2）以乙物体为研究对象，乙物体在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，水平方向受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力，因乙物体沿水平桌面匀速向右运动，处于平衡状态，受到的力为平衡力，所以，乙受到的摩擦力f乙与拉力大小相等，f乙＝F乙＝20N。故选：B。8．如图所示，整个装置静止在水平桌面上，其中A、B两木块叠放在一起，两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连，另一端固定在铁架台E、F上.此时，两个轻质弹簧测力计C、D水平方向施力，且示数相等，均为2N.下列说法正确的是（）A．砝码受到的摩擦力大小为2N B．B对A的静摩擦力的大小等于2N C．A对B的静摩擦力的大小等于0N D．地面对B的摩擦力大小为2N【解答】解：A、图中，砝码静止在木块A上，二者没有相对运动的趋势，没有摩擦力，砝码受到的摩擦力大小为0N，故A错误；BC、整个装置静止在水平桌面上，A、B保持相对静止，B对A的静摩擦力和A对B的静摩擦力是一对相互作用力，大小相等，因此B对A的静摩擦力和A对B的静摩擦力的大小相等，都是2N，故B正确，C错误；D、整个装置静止在水平桌面上，且受到左右两个大小相等的拉力，所以B相对于地面没有相对运动趋势，地面对B的摩擦力大小为0N，故D错误。故选：B。9．如图所示，物体A、B、C的重力均为10N，叠放在水平桌面上。作用于B的水平向右的拉力F1＝2N；作用于C的水平向左的拉力F2＝3N，当这三个物体均处于静止状态时，A和B间的摩擦力为f1；C和桌面间的摩擦力为f2，则下列分析正确的是（）A．f1＝0f2＝0 B．f1＝0f2＝1N C．f1＝2Nf2＝3N D．f1＝2Nf2＝1N【解答】解：以A为研究对象，由于AB没有相对运动的趋势，故A和B间的摩擦力f1＝0N，以AB整体为研究对象，由平衡分析可知，C对B的摩擦力与F1大小相等，方向相反，即有B和C间的摩擦力fBC＝F1＝2N。以三个物体整体为研究对象，根据平衡条件得到，桌面对C的摩擦力f2与F1、F2的合力大小相等、方向相反，即得到f3＝F2﹣F1＝3N﹣2N＝1N，方向水平向右。故选：B。二．作图题（共7小题）10．如图所示，请画出挂在墙壁上小球受到的重力和小球对墙壁压力的示意图。【解答】解：重力的方向竖直向下，作用点在物体的重心，从小球的重心（球心）作竖直向下的重力G；压力的作用点是球与墙壁的接触点，然后从作用点作垂直于墙壁，并指向墙里面的压力F。如图所示：11．汽车车厢里挂着一个小球，某时刻出现如图所示的情景。（忽略空气对球的作用力）画出此时小球的受力示意图。【解答】解：小球受到竖直向下的重力G和沿绳子的拉力F的作用，作用点在小球的重心，过重心分别沿力的方向各画一条有向线段，并标出“G”和“F”，如图所示：12．如图是炫酷的磁悬浮蓝牙音箱，工作时整个音箱可以悬浮在空中，不计空气浮力，请画出正在工作的音箱的受力示意图。【解答】解：正在工作的音箱处于平衡状态，它受到竖直向下的重力和竖直向上的磁场的作用力，过重心分别做竖直向下的重力G和竖直向上的磁场力F，如图所示；13．（1）当物体A沿斜面匀速下滑时，请在图1中画出斜面对A的作用力的示意图。（2）当物体A沿斜面匀速下滑时，请在图2中画出A对斜面的作用力的示意图。【解答】解：（1）物体沿斜面匀速下滑，斜面对A有垂直于斜面向上的支持力F、平行于斜面向上的滑动摩擦力f，如图所示：（2）当物体A沿斜面匀速下滑时，A对斜面的作用力有对斜面的摩擦力和对斜面的压力，摩擦力的方向与物体运动方向相同，作用点都可以在接触面的中点处。过力的作用点沿垂直于斜面向下的方向画一条带箭头的线段，并用符号F表示，过力的作用点沿平行斜面向下的方向画一条带箭头的线段，并用符号F表示，如图所示：14．如图所示是体重为5