物體的受力分析.ppt

物體的受力分析 一 什么叫物體的受力分析 把研究對象在給定的物理環(huán)境中所有作用力 外力 找出來 并畫出受力圖 這就是受力分析 二 受力分析的依據(jù)是什么 1 依據(jù)力產生的條件性質 在分析某個力是否存在時 根據(jù)該力產生的的條件是否完全具備來判斷 1 重力產生 物體在地面上或地面附近 由于地球的吸引而使物體受到的力方向 豎直向下大小 根據(jù)二力平衡條件可知 物體受到的重力等于物體靜止時對豎直懸繩的拉力或對水平支持面的壓力 作用點 重心 形狀規(guī)則 質量分布均勻物體的重心在其幾何中心 用懸掛法可以找薄板狀物體的重心 2 彈力產生條件 接觸 發(fā)生彈性形變方向 作用在使之發(fā)生形變的物體上 與接觸面垂直 點接觸時 垂直于過接觸點的切面 指向形變前的位置常見的彈力 彈簧的彈力 繩的拉力 壓力和支持力大小 彈簧的彈力大小遵守胡克定律f kx 3 摩擦力產生條件 接觸 接觸面不光滑 有正壓力 發(fā)生相對運動和相對運動的趨勢方向 沿接觸面 與相對運動或相對運動趨勢的方向相反大小 滑動摩擦力f N靜摩擦力f0 最大靜摩擦力fm可由二力平衡求 在近似計算時 fm近似等于f 1 兩個物體直接接觸 2 發(fā)生彈性形變 2 輕繩 沿繩且指向繩收縮的方向 1 彈簧的彈力F kx2 平衡條件計算 彈力 1 接觸面 垂直于接觸面 指向被壓或支持物體 彈力和靜摩擦力沒有直接計算公式 通常用平衡條件判斷方向和求解大小 摩擦力 滑動摩擦力 靜摩擦力 1 接觸面粗糙2 相互接觸3 發(fā)生彈性形變 有相對運動趨勢 有相對運動 1 與彈力方向垂直2 與接觸面相切 與相對運動方向相反 與相對運動趨勢方向相反 兩個有關兩個無關 平衡條件計算 0 f fm 滑動摩擦力大小可根據(jù)f N直接求解或根據(jù)平衡條件求解 重力 物體在地球表面及附近 總是豎直向下 跟水平面垂直 重心 重心不一定在物體上 2 依據(jù)力的 相互性 物體之間力的作用是相互的 受力物體同時也是施力物體 力總是以成對的方式出現(xiàn)的 這一對力叫做作用力和反作用力 作用力和反作用力滿足牛頓第三定律 在分析幾個相互聯(lián)系的物體的受力情況時 可從力的相互性考慮 3 根據(jù)力的效果性 力的作用效果是使物體形變或改變物體運動狀態(tài) 產生加速度 我們也可以根據(jù)力的作用效果進行受力分析 也就是結合物體的形變或運動狀態(tài)根據(jù)胡克定律 物體的平衡條件和牛頓第二定律進行受力分析 比如 處于物體處于平衡狀態(tài) 靜止或勻速運動 的物體 其合外力為零等 物體的運動性質由物體受到的合外力和初速度兩個因素決定 受力分析和運動性質分析是相互聯(lián)系不可分割的整體 4 力的 物質性 任何一個力都不可能脫離物體而單獨存在 必須同時與兩個物體相聯(lián)系 即施力物體和受力物體 三 受力分析按什么程序進行 1 靈活選擇明確研究對象 整體法和隔離法相結合 研究對象可以是某一個物體 也可以是幾個物體組成的系統(tǒng) 如果不涉及物體間的相互作用力 一般考慮 整體法 如果涉及物體間的作用力 一般考慮 隔離法 對于一些復雜問題需要 整體法 和 隔離法 相結合 2 明確研究對象所處的運動狀態(tài) 明確研究對象是平衡態(tài) 還是非平衡態(tài) 將研究對象從周圍的物體中隔離出來 并分析周圍有哪些物體對研究對象施加了力的作用 3 隔離研究對象 4 按順序分析物體受到的性質力 畫出受力分析示意圖 重力一定有 作用點在物體的重心 彈力看四周 看研究對象與跟其他物體有幾個接觸點 面 某個點 面 若有擠壓 則畫出彈力 彈力的個數(shù)小于等于接觸點 面 的個數(shù) 摩擦力看接觸面 注意有彈力的接觸面如果是不光滑的 并且有相對運動或相對運動趨勢時 則畫出摩擦力 摩擦力的個數(shù)小于等于接觸面的個數(shù) 5 對畫出的受力圖進行檢驗 防止錯畫力 多畫力和漏畫力 注意尋找施力物體是防止多力的有效措施 養(yǎng)成按步驟分析力的習慣是防止漏力的有效措施 分析一下受力分析的結果能否使物體處于題目中所給的運動狀態(tài) 否則必然發(fā)生了多力或漏力的現(xiàn)象 四 受力分析的注意事項 1 注意暗示條件2 注意彈力表現(xiàn)的形式的多樣性3 只分析研究對象所受力 不分析研究對象對其他物體的力4 注意合力和分力不能同時作為物體所受的力5 注意只分析根據(jù)性質命名的了 不分析根據(jù)效果命名的力 G N 例1 如圖所示 處于水平地面上的物體 1 靜止 G N 光滑 例2 如圖所示 處于水平地面上的物體 2 向右運動 f G 例3 如圖所示 靜止 勻速下滑 G N 物體沿光滑斜面上滑或下滑 例4 如圖所示 物體靜止在斜面上 f0 物體沿粗糙斜面上滑 f 隨傳送帶一起向右勻速運動 傳送帶由靜止開始起動 f 例5 如圖所示 水平傳送帶上的物體 f0 f0 向上運輸 向下運輸 例6 如圖所示 傾斜傳送帶上的物體 f0 例7 如圖所示 電梯上的人 例8 分析物體的受力情況 G T 分析結點 G T F 五 受力分析的方法 1 整體法和隔離法 1 整體法是指系統(tǒng)內 即連接體內 物體間無相對運動時 或具有相同加速度 可以把連接體內所有物體組成的系統(tǒng)作為整體考慮 分析其受力情況 對整體列方程求解 整體法可以求系統(tǒng)的加速度或外界對系統(tǒng)的作用力 2 隔離法是指當我們所研究的問題涉及多個物體組成的系統(tǒng)時 需要求連接體內各部分間的相互作用力 可以把某個物體從系統(tǒng)中隔離出來 作為研究對象 分析受力情況 再列方程求解 隔離法適合求物體系統(tǒng)內各物體間的相互作用力或各個物體的加速度 2 力的正交分解法 1 正交分解法 把力沿著兩個互相垂直的方向作分解 2 力的正教分解法步驟 正確選定直角坐標系 A 通常選共點力的作用點為坐標原點 坐標軸方向的選擇則應根據(jù)實際問題來確定 原則是使坐標軸與盡可能多的力重合 即是使需要向兩坐標軸投影分解的力盡可能少 b 分別將各個力投影到坐標軸上 找出各投影的分力 c 分別求x軸和y軸上各力投影的合力Fx合和Fy合 Fx合 F1x F2x F3x Fy合 F1y F2y F3y 3 假設法 彈力看接觸物體之間是否發(fā)生彈性形變 對于微小形變可用假設法分析彈力是否存在 即假設取掉接觸物體 看研究對象的運動狀態(tài)是否發(fā)生變化 如果發(fā)生變化說明該接觸物體對研究對象有彈力作用 反之則沒有 摩擦力看接觸面 接觸面不光滑 彈力是產生摩擦力的必要條件 接觸面間存在彈力 研究對象相對接觸物體存在相對運動或相對運動趨勢時 則存在摩擦力 對于是否存在 相對運動趨勢 可用假設法來判斷 即假定接觸面光滑 看研究對象是否會相對接觸物體運動 如發(fā)生相對運動運動說明存在相對運動趨勢 且運動方向就是相對運動趨勢的方向 靜摩擦力的方向與其相反 解 假設去掉擋板MN 如果斜面體P仍保持靜止狀態(tài) 則斜面體只受到重力和彈簧對它的支持力兩個力的作用 擋板對斜面體沒有壓力 當然擋板對斜面體也沒有靜摩擦力 如果斜面體向上加速運動 則斜面體除受到重力和彈簧的支持力外 還受到擋板對它的壓力 根據(jù)平衡條件可知 斜面體一定會受到擋板對它的沿斜面向下的靜摩擦力作用 斜面體受到四個力的作用 利用假設法分析彈力和靜摩擦力 彈力和靜摩擦力是被動力 它與主動力和物體的運動狀態(tài)有關 AC N G T 例2 分析光滑球的受力 例3 在水平桌