高一物理力的受力分析方法指導(dǎo)以及鞏固提升練習(xí)題

1 受力分析受力分析 受力分析就是把研究對(duì)象在給定物理環(huán)境中所受到的力全部找出來 并畫出相應(yīng)受 力圖 1 1 受力分析的依據(jù) 受力分析的依據(jù) 1 依據(jù)各種力的產(chǎn)生條件和性質(zhì)特點(diǎn) 每種力的產(chǎn)生條件提供了其存在的可能性 由 于力的產(chǎn)生原因不同 形成不同性質(zhì)的力 這些力又可歸結(jié)為場力和接觸力 接觸力 彈力 和摩擦力 的確定是難點(diǎn) 兩物體直接接觸是產(chǎn)生彈力 摩擦力的必要條件 彈力產(chǎn)生原因 是物體發(fā)生形變 而摩擦力的產(chǎn)生 除物體間相互擠壓外 還要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng) 趨勢 2 依據(jù)作用力和反作用力同時(shí)存在 受力物體和施力物體同時(shí)存在 一方面物體所受 的每個(gè)力都有施力物體和它的反作用力 找不到施力物體的力和沒有反作用力的力是不存 在的 另一方面 依據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系 可靈活變換研究對(duì)象 由作用力判斷出 反作用力 3 依據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 有些力存在與否或者力的方向較難確定 要根據(jù)物體的 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 利用物體的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律判斷 2 2 受力分析的程序 受力分析的程序 1 根據(jù)題意選取研究的對(duì)象 選取研究對(duì)霖豹原慰是要使對(duì)留題懿研窮盡量藩侵 j 研 究對(duì)象可以是單個(gè)物體或物體的某一部分 也可以是由幾個(gè)物體組成的系統(tǒng) 2 把研究對(duì)象從周圍的物體中隔離出來 為防止漏掉某個(gè)力 要養(yǎng)成按一般步驟分析 的好習(xí)慣 一般應(yīng)先分析重力 然后環(huán)繞物體一周 找出跟研究對(duì)象接觸的物體 并逐個(gè) 分析這些物體對(duì)研究對(duì)象的彈力和摩擦力 最后再分析其他場力 電場力 磁場力 等 3 每分析一個(gè)力 都要想一想它的施力物體是誰 這樣可以避免分析出某些不存在的 力 如豎直上拋的物體并不受向上的推力 而剎車后靠慣性滑行的汽車也不受向前的 沖 力 4 畫完受力圖后要進(jìn)行定性檢驗(yàn) 看一看根據(jù)你畫的受力圖 物體能否處于題目中所 給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 3 3 受力分析的注意事項(xiàng) 受力分析的注意事項(xiàng) 1 只分析研究對(duì)象所受的力 不分析研究對(duì)象對(duì)其他物體所施的力 2 只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力 3 每分析一個(gè)力 都應(yīng)找出施力物體 4 合力和分力不能同時(shí)作為物體所受的力 4 4 受力分析的常用方法 隔離法和整體法 受力分析的常用方法 隔離法和整體法 1 隔離法 為了弄清系統(tǒng) 連接體 內(nèi)某個(gè)物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況 一般可采用隔離法 運(yùn)用隔離法解題的基本步驟是 明確研究對(duì)象或過程 狀態(tài) 1 將某個(gè)研究對(duì)象 某段運(yùn)動(dòng)過程或某個(gè)狀態(tài)從全過程中隔離出來 2 畫出某狀態(tài)下的受力圖或運(yùn)動(dòng)過程示意圖 3 選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解 4 2 整體法 當(dāng)只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些物體的力和運(yùn)動(dòng)時(shí) 一般可采用整體法 運(yùn) 用整體法解題的基本步驟是 明確研究的系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)的全過程 1 2 圖 1 9 畫出系統(tǒng)整體的受力圖和運(yùn)動(dòng)全過程的示意圖 2 選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解 3 隔離法和整體法常常交叉運(yùn)用 從而優(yōu)化解題思路和方法 使解題簡捷明快 例 7 如圖所示 斜面小車 M 靜止在光滑水平面上 一邊緊貼墻壁 若再在斜面上加 一物體 m 且 M m 相對(duì)靜止 試分析小車受哪幾個(gè)力的作用 分析與解答 對(duì) M 和 m 整體分析 它們必受到重力和地面支持力 由于小車靜止 由 平衡條件知墻面對(duì)小車必?zé)o作用力 以小車為研究對(duì)象 如圖所示 它受四個(gè)力 重力 Mg 地面的支持力 FN m 對(duì)它的壓力 F2和靜摩擦力 f 由于 m 靜止 可知 f 和 FN的合力必豎直向下 例 8 如圖所示 質(zhì)量為 m 橫截面為直角三角形的物塊 ABC AB 邊靠在豎直墻面上 F 是垂直于斜面 BC 的推力 現(xiàn) ABC 物塊靜止不動(dòng) 則摩擦力的大小為 例 6 如圖 1 9 所示為皮帶傳送裝置 甲為主動(dòng)輪 傳動(dòng)過程中皮帶不打滑 P Q 分別為兩輪邊緣上的兩點(diǎn) 下列說法正確的是 A P Q 兩點(diǎn)的摩擦力方向均與輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 B P 點(diǎn)的摩擦力方向與甲輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 Q 點(diǎn)的摩擦力方向與乙輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相 同 C P 點(diǎn)的摩擦力方向與甲輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 Q 點(diǎn)的摩擦力方向與乙輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 D P Q 兩點(diǎn)的摩擦力方向均與輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解的問題主要有兩類 一類是已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況 另 一類是已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況 在這兩類問題中 加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁 受力分 析是解決問題的關(guān)鍵 例 7 如圖所示 在傾角 37 的足夠長的固定的斜面上 有一質(zhì)量m 1 kg 的物體 物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 物體受到沿平行 于斜面向上的輕細(xì)線的拉力F 9 6 N 的作用 從靜止開始運(yùn) 動(dòng) 經(jīng) 2 s 繩子突然斷了 求繩斷后多長時(shí)間物體速度大小 達(dá)到 22 m s sin37 0 6 g取 10 m s2 分析與解答 本題為典型的已知物體受力求物體運(yùn) 動(dòng)情況的動(dòng)力學(xué)問題 物體運(yùn)動(dòng)過程較為復(fù)雜 應(yīng)分階段進(jìn)行過程分析 并找出各過程的 相關(guān)量 從而將各過程有機(jī)地串接在一起 A C B F 3 第一階段 在最初 2 s 內(nèi) 物體在F 9 6 N 拉力作用下 從 靜止開始沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng) 據(jù)受力分析圖 3 2 4 可知 沿斜面方向 F mgsin Ff ma1 沿垂直斜面方向 FN mgcos 且Ff FN 由 得 a1 2 m s2 m mgmgF cossin 2 s 末繩斷時(shí)瞬時(shí)速度v1 a1t1 4 m s 第二階段 從撤去F到物體繼續(xù)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)速度為零的過程 設(shè)加速度為 a2 則a2 7 6 m s2 m mgmg cossin 設(shè)從斷繩到物體到達(dá)最高點(diǎn)所需時(shí)間為t2 據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 v2 v1 a2t2 所以t2 0 53 s 2 1 0 a v 第三階段 物體從最高點(diǎn)沿斜面下滑 在第三階段物體加速度為a3 所需時(shí)間為t3 由牛 頓第二定律可知 a3 gsin gcos 4 4 m s2 速度達(dá)到v3 22 m s 所需時(shí)間 t3 5 s 3 3 0 a v 1 A B兩物體以相同的初速度滑上同一粗糙水平面 若兩物體的質(zhì)量為mA mB 兩物 體與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同 則兩物體能滑行的最大距離xA與xB相比為 A xA xB B xA xB C xA xB D 不能確定 3 行車過程中 如果車距不夠 剎車不及時(shí) 汽車將發(fā)生碰撞 車?yán)锏娜丝赡苁艿絺?害 為了盡可能地減輕碰撞所引起的傷害 人們?cè)O(shè)計(jì)了安全帶 假定乘客質(zhì)量為 70 kg 汽車車速為 90 km h 從踩下剎車閘到車完全停止需要的時(shí)間為 5 s 安全帶對(duì)乘 客的平均作用力大小約為 不計(jì)人與座椅間的摩擦 A 450 N B 400 N C 350 N D 300 N 4 某氣槍子彈的出口速度達(dá) 100 m s 若氣槍的槍膛長 0 5 m 子彈的質(zhì)量為 20 g 若 把子彈在槍膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)看做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 則高壓氣體對(duì)子彈的平均作用力為 A 1 102 N B 2 102 N C 2 105 N D 2 104 N 5 大家知道質(zhì)量可以用天平測量 可是在宇宙空間怎樣測量物體的質(zhì)量呢 如圖所示 是采用動(dòng)力學(xué)方法測量空間站質(zhì)量的原理圖 若已知雙子星號(hào)宇宙飛船的質(zhì)量為 3 4 200kg 其尾部推進(jìn)器提供的平均推力為 900 N 在飛船與空間站對(duì)接后 推進(jìn)器工作 8 s 測出飛船和空間站速度變化是 1 0 m s 則 1 空間站的質(zhì)量為多大 2 在 8 s 內(nèi)飛船對(duì)空間站的作用力為多大 1 2011 海南華僑中學(xué)月考 在交通事故的分析中 剎車線的長度是很重要的依據(jù) 剎車 線是汽車剎車后 停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下來的痕跡 在某次交通事故中 汽車的剎車線的長度是 14 m 假設(shè)汽車輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為 0 7 g 取 10 m s2 則汽車開始剎車時(shí)的速度為 A 7 m s B 10 m s C 14 m s D 20 m s 2 2011 吉林長春調(diào)研 豎直向上飛行的子彈 達(dá)到最高點(diǎn)后又返回原處 假設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng) 過程中 子彈受到的阻力與速度的大小成正比 則子彈在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中 加速度大小的 變化是 A 始終變大 B 始終變 小 C 先變大后變小 D 先變小 后變大 3 如圖甲所示 在粗糙水平面上 物體 A 在水平向右的外力 F 的作用下做直線運(yùn)動(dòng) 其 速度 時(shí)間圖象如圖乙所示 下列判斷正確的是 A 在 0 1 s內(nèi) 外力 F 不斷增大 B 在 1 3 s內(nèi) 外力 F 的大小恒定 C 在 3 4 s內(nèi) 外力 F 不斷增大 D 在 3 4 s內(nèi) 外力 F 的大小恒定 4 2009 廣東理基 4 建筑工人用圖 9 所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料 質(zhì)量為 70 0 kg的工人站在地面上 通過定滑輪將 20 0 kg的建筑材料以 0 500 m s2的加速度拉升 忽 略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦 則工人對(duì)地面的壓力大小為 g 取 10 m s2 A 510 N B 490 N C 890 N D 910 N 5 如圖所示 一質(zhì)量為 m 的物塊放在水平地面上 現(xiàn)在對(duì)物 塊施加一個(gè)大小為 F 的水平 恒力 使物塊從靜止開始向右移動(dòng)距離 x 后立即撤去 F 物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 為 求 1 撤去 F 時(shí) 物塊的速度大小 2 撤去 F 后 物塊還能滑行多遠(yuǎn) 5 6 2010 安徽理綜 22 質(zhì)量為 2 kg的物體在水平推力 F 的作用下沿水平面做直線運(yùn)動(dòng) 一段時(shí)間后撤去 F 其運(yùn)動(dòng)的 v t 圖象如圖所示 g 取 10 m s2 求 1 物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 水平推力 F 的大小 3 0 10 s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大小 6 一個(gè)物體的質(zhì)量m 0