3 物體的受力分析(隔離法與整體法)

1、3物體的受力分析（隔離法與整體法）知識目標、物體受力分析方法把指定的研究對象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出來，并畫出受力圖，就是受力分析。對物體進行正確地受力分析，是解決好力學問題的關(guān)鍵。1、受力分析的順序：先找重力，再找接觸力（彈力、摩擦力），最后分析其它力（場力、浮力等）2、受力分析的幾個步驟靈活選擇研究對象：也就是說根據(jù)解題的目的，從體系中隔離出所要研究的某一個物體，或從物體中隔離出某一部分作為單獨的研究對象，對它進行受力分析所選擇的研究對象要與周圍環(huán)境聯(lián)系密切并且已知量盡量多；對于較復雜問題，由于物體系各部分相互制約，有時要同時隔離幾個研究對象才能解決問題究竟怎樣選擇研究對象要

2、依題意靈活處理對研究對象周圍環(huán)境進行分析：除了重力外查看哪些物體與研究對象直接接觸，對它有力的作用凡是直接接觸的環(huán)境都不能漏掉分析，而不直接接觸的環(huán)境千萬不要考慮進來然后按照重力、彈力、摩擦力的順序進行力的分析，根據(jù)各種力的產(chǎn)生條件和所滿足的物理規(guī)律，確定它們的存在或大小、方向、作用點審查研究對象的運動狀態(tài)：是平衡態(tài)還是加速狀態(tài)等等，根據(jù)它所處的狀態(tài)有時可以確定某些力是否存在或?qū)δ承┝Φ姆较蜃鞒雠袛喔鶕?jù)上述分析，畫出研究對象的受力分析圖；把各力的方向、作用點（線）準確地表示出來3、受力分析的三個判斷依據(jù)：從力的概念判斷，尋找施力物體；從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生原因；從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形

3、變或改變運動狀態(tài)。二、隔離法與整體法1、整體法：以幾個物體構(gòu)成的整個系統(tǒng)為研究對象進行求解的方法。在許多問題中可以用整體法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內(nèi)力。2、隔離法：把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，分別以每一部分為研究對象進行受力分根據(jù)地，分別列出方程，再聯(lián)立求解的方法。3、通常在分析外力對系統(tǒng)作用時，用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時，用隔離法。有時在解答一個問題時要多次選取研究對象，需要整體法與隔離法交叉使用規(guī)律方法1、物體的受力分析【例1】以下四種情況中，物體處于平衡狀態(tài)的有（D）A、豎直上拋物體達最高點時B、做勻速圓周運動的物體C、單擺擺球通過平衡位置時D、彈簧振子通過平

4、衡位置時解析：豎直上拋物體在到達最髙點時a=g,勻速園周運動物體的加速度a二v2/R，單擺擺球通過平衡位置時，平切向加速度a切=0，法向加速度a*=v2/R，合加速度a=v2/R，彈簧振子通切法過平衡位置時，a=0，故D正確思考：單擺擺到最高點時是否是平衡狀態(tài)？【例2】如圖所示，小車M在恒力作用下，沿水平地面做直線運動，由此可以判斷（CD）A、若地面光滑，則小車一定受三個力作用B.若地面粗糙，則小車可能受三個力作用C若小車做勻速運動，則小車一定受四個力作用D.若小車加速運動，則小車可能受三個力作用解析：由于F的垂直分力可能等于重力，因此地面可能對物體無彈力作用，A選項錯誤。F有豎直分力可能小于

5、重力，地面對物體有彈力作用，若地面粗糙，小車受摩擦力作用，共受四個力，B選項錯誤。若小車做勻速運動，則水平方向所受的摩擦力與F的水平分力平衡，這時一定受重力、彈力、拉力F和摩擦力四個力的作用，C選項正確；若小車做加速運動,當?shù)孛婀饣瑫r，小車受重力和F力的作用或受重力和F力及地面的彈力的作用，D選項正確。答案：CD說明：在常見的幾種力中，重力是主動力，而彈力、摩擦力是被動力，其中存在彈力又是摩擦力存在的前提，所以分析受力時應按重力、彈力、摩攘力的順序去分析物體的受力情況要與其運動情況相符.因此，常常從物體的運動狀態(tài)入手，去分析某個力是否存在如本例中選項C,D的分析.2、物體受力分析常用的方法及注

6、意點（1）隔離法與整體法將研究對象與周圍物體分隔或?qū)⑾鄬ξ恢貌蛔兊奈矬w系作為一個整體來分析。（2）假設法在未知某力是否存在時，可先對其作出存在或不存在的假設，然后再就該力存在與不存在對物體運動狀態(tài)是否產(chǎn)生影響來判斷該力是否存在。（3）注意要點研究對象的受力圖，通常只畫出根據(jù)性質(zhì)命名的力，不要把按效果分解的分力或合力分析進去，受力圖完成后再進行力的合成或分解。區(qū)分內(nèi)力和外力，對幾個物體的整體進行受力分析時，這幾個物體間的作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)，當把某一物體單獨隔離分析時，原來的內(nèi)力變成了外力，要畫在受力圖上。在難以確定物體的某些受力情況時，可先根據(jù)（或確定）物體的運動狀態(tài)，再運用平衡條

7、件或牛頓定律判定未知力。圖1-20【例3】如圖119所示，A、B兩物體排放在水平面上，在水平力F的作用下處于靜止狀態(tài)在以下情況中對B進行受力分析，（1）B與水平面間無摩擦.（2）B與水平面間及B、A之間都存在摩擦.解析：（1）B只受兩個力的作用、重力和平面對它豎直向上的支持力這里不存在上A對B的壓力和摩擦力.因為假若存在其中的一個力，這個力會有一個向右的水平分量.其結(jié)果B定會向右加速運動，這與題意不符.用這種方法可以分析出多余的力.（2）若Ff,這種情況B受五個力的作用.如圖120所示，對A受力分Am析可知，因為A有沿面向上運動趨勢，所以B對A的摩擦力沿面向下，根據(jù)捉頓第三定律A對B的摩擦力是

8、沿面向上即f2.這種方法可以解決漏掉力的現(xiàn)象.3、優(yōu)先考慮整體法【例4】有一個直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙,OB豎直向下,表面光滑。AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q,兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細繩相連，并在某一位置平衡（如圖所示)。現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對P環(huán)的支持力Fn和摩擦力f的變化情況是A.Fn不變，f變大B.Fn不變，f變小C.Fn變大，f變大d.fn變大，f變小解：以兩環(huán)和細繩整體為對象求F,可知豎直方向上始終二力平衡，F(xiàn)=2mg不變；以Q環(huán)為NN對象，在重力、細繩拉力F和0B壓

9、力N作用下平衡，設細繩和豎直方向的夾角為a,則P環(huán)向左移的過程中a將減小，N=mgtana也將減小。再以整體為對象，水平方向只有0B對Q的壓力N和0A對P環(huán)的摩擦力f作用，因此f=N也減小。答案選B。【例5】如圖，有一箱裝得很滿的土豆，以一定的初速度在動摩擦因數(shù)為卩的水平地面上做勻減速運動，不計其他外力及空氣阻力，則中間一質(zhì)量為m的土豆A受到其他土豆對它的作用力大小應是(C)A.mgB.UmgC.mg：1+y2D.V124、整體法與隔離法的交替使用【例6】如圖所示，有一重力為G的圓柱體放置在水平桌面上，用一夾角為60、兩夾邊完全相同的人字夾水平將其夾住(夾角仍不變)，圓柱體始終靜止。試問：(1

10、)若人字夾內(nèi)側(cè)光滑，其任一側(cè)與圓柱體間的彈力巴大小也等于G,則圓柱體與桌面間的摩擦力的大小為多少？答：G(2)若人字夾內(nèi)側(cè)粗糙，其任一側(cè)與圓柱體間的彈力大小仍等于G,欲使圓柱體對桌面的壓力為零，則整個人字夾對圓柱體摩擦力的大小為多少？方向如何？答：v2G，方向斜向【例7】如圖所示，傾角為9的斜面A固定在水平面上。木塊B、C的質(zhì)量分別為M、m,始終保持相對靜止，共同沿斜面下滑。B的上表面保持水平，A、B間的動摩擦因數(shù)為U。當B、C共同勻速下滑；當B、C共同加速下滑時，分別求B、C所受的各力。解：(1)先分析C受的力。這時以C為研究對象，重力Gi=mg，B對C的彈力豎直向上，大小N1=mg，由于C

11、在水平方向沒有加速度，所以B、C間無摩擦力，即匚=0。N+G1+Gav再分析B受的力，在分析B與A間的彈力叫和摩擦力f2時，以BC整體為對象較好，A對該整體的彈力和摩擦力就是A對B的彈力叫和摩擦力f2,得到B受4個力作用：重力G2=Mg,C對B的壓力豎直向下，大小Nmg,A對B的彈力N=(M+m)geos9,A對B的摩擦力f=(M+m)gsin9由于B、C共同加速下滑，加速度相同，所以先以B、C整體為對象求.AM.B.的彈力.N2.、.麾擦力.f2,并求出.a.；.再以.C為.對象求.B、C間的彈力、摩擦力。這里，f2是滑動摩擦力N2=(M+m)gcos9,f2=uN2=u(M+m)geos9沿斜面方向用牛頓第二定律：(M+m)gsin9-U(M+m)geos9=(M+m)a可得a=g(sin9-Ucos9)B、C間的彈力叫、摩擦力則應以C為對象求得。由于C所受合力沿斜面向下，而所受的3個力的方向都在水平或豎直方向。這種情況下,比較簡便的方法是以水平、豎直方向建立直角坐標系，分解加速度a。分別沿水平、豎直方向用牛