1、人教版必修1 专题三 物体的受力分析 第三章 相互作用01 课堂探究评价课堂任务 受力分析步骤受力分析是解决力学问题的必要步骤，贯穿在几乎整个高中物理的学习中，受力分析不掌握，几乎寸步难行。1什么是受力分析受力分析就是对物体的受力情况进行分析。一个物体无论受到几个力的作用只要合外力为零，那么物体就处于静止状态或匀速直线运动状态。2受力分析步骤例 1 如图所示，倾斜天花板平面与竖直平面夹角为，推力 F 垂直天花板平面作用在质量为 m 的木块上，使其处于静止状态，则下列说法正确的是()A木块可能受三个力作用B天花板对木块的弹力等于 mgsinC木块受的静摩擦力可能等于 0D木块受的静摩擦力等于 m
2、gcos规范解答 假设木块只受重力、支持力 FN 和推力 F，这三个力的合力不可能为零，所以要使木块静止，木块一定还受静摩擦力作用，故 A、C 错误；对木块进行受力分析如图所示，并对重力正交分解，规定垂直天花板方向为 y轴方向，则 FNmgsinF，FNFmgsin；沿平行于天花板方向为 x 轴方向，则 mgcosf 静，故 B 错误，D 正确。按照“一重二弹三摩擦”的顺序对物体进行受力分析，弹力、摩擦力的有无及方向有时需要用到假设法来判断。应用正交分解法时应使尽可能多的力落在坐标轴上。变式训练1 如图所示，物体 M 在竖直向上的拉力 F的作用下静止在斜面上，关于 M 受力的个数，下列说法中正
3、确的是()AM 一定是受两个力作用BM 一定是受四个力作用CM 可能受三个力作用DM 不是受两个力作用就是受四个力作用解析 若拉力 F 大小等于重力，则物体 M 与斜面之间没有相互作用力，所以物体 M 就只受到两个力的作用，B错误；若拉力 F 小于物体 M 的重力时，物体 M 与斜面挤压且有相对于斜面下滑的趋势，则斜面对物体 M 产生支持力和静摩擦力，故物体 M 就受到四个力作用，D 正确，A、C错误。课堂任务 用整体法与隔离法对物体进行受力分析有时做受力分析时可能涉及多个物体，这时选择研究对象很重要。整体法与隔离法是受力分析的重要方法，是针对几个物体组成的系统来说的。整体法不需要考虑系统内各
4、物体间相互作用的情况，把各个物体组成的系统当成一个整体来进行分析；要考虑物体间的相互作用时，就必须深入到系统内部，要用到隔离法。用隔离法时应掌握一个原则，应选受力少的物体隔离。整体法与隔离法既可以单独使用，也可以综合交替使用，在解题时要学会灵活使用！例 2(山东高考)(多选)如图所示，质量分别为 m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力 F 的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1 在地面上，m2 在空中)，力 F 与水平方向成 角。则 m1 所受支持力 FN 和摩擦力 Ff 正确的是()AFNm1gm2gFsinBFNm1gm2gFcosCFfFcosDFfFsin规范解答 将 m1、m2
5、、弹簧看成整体，受力分析如图所示，再将 F 正交分解。由于物体做匀速运动，所以水平和竖直方向的合力都为零。则有：水平方向：FfFcos竖直方向：FNFsin(m1m2)g由以上两式得：FfFcos，FN(m1m2)gFsin故 A、C 正确。尽管这里有两个物体，而且 m1、m2 两个物体都与弹簧有力的作用，但是这里的问题根本没有涉及 m1、m2、弹簧间的作用，所以我们把 m1、m2、弹簧看成一个整体，用整体法解决这个问题。如果这道题我们分别对 m1、m2 采用隔离法进行分析，当然也可以得到正确答案，但是相比用整体法来解决这道题，却复杂多了。变式训练2 两刚性球 a 和 b 的质量分别为 ma、
6、mb，直径分别为 da、db(dadb)。将 a、b 两球依次放入一竖直放置、内径为 d(daddadb)的平底圆筒内，如图所示。设 a、b 两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为 F1 和 F2，筒底所受的压力大小为 FN。已知重力加速度大小为 g。若所有接触面都是光滑的，则()AFN(mamb)g，F1F2BFN(mamb)g，F1F2CmagFN(mamb)g，F1F2DmagFN(mamb)g，F1F2解析 以 a、b 整体为研究对象，其重力方向竖直向下，而侧壁产生的压力沿水平方向，故不能增大对底部的挤压，所以 FN(mamb)g；水平方向，由于物体处于平衡状态，所以受力也是平衡的，因此
7、水平方向力的大小是相等的，即 F1F2，故正确答案为 A。例 3 如图所示，在一粗糙的水平面上，有两个质量分别为 m1、m2 的木块 A 和 B，中间用一原长为 l、劲度系数为 k 的轻弹簧连接起来，木块与地面间的动摩擦因数为，现用水平力向右拉木块 B，当两木块一起匀速运动时，两木块之间的距离为()Alkm1gBlk(m1m2)gClkm2gDlkm1m2m1m2 g规范解答 两木块一起匀速运动，A 做匀速运动，以A 为研究对象，可以分析出在水平方向受弹簧的弹力和摩擦力，这两个力是平衡力。于是有 klm1g(l 是弹簧的伸长量)，故 lm1gk，木块之间的距离就是弹簧伸长后弹簧的长度，故为 l
8、km1g，A 正确。1这里求两木块之间的距离，就是弹簧伸长后弹簧的长度。弹簧长度问题是木块 A、B 及弹簧内部的问题，只能用隔离法。2隔离法的原则是尽量隔离受力少的物体，这里木块 A的受力少，所以优先隔离木块 A。本题如果隔离木块 B，解题过程相对就复杂多了，同学们可以试试。变式训练3 如图所示，A、B 两球用轻杆相连，用两根细线将其悬挂在水平天花板上的 O 点。现有一水平力 F作用于小球 B 上，使系统保持静止状态，且 A、B 两球在同一水平线上。已知两球重力均为 G，轻杆与细线 OA 长均为L。则()A细线 OB 的拉力为 2GB细线 OB 的拉力为 GC水平力 F 的大小为 2GD水平力
9、 F 的大小为 G解析 先隔离 A 球，A 受到细线 OA 的拉力、轻杆的弹力和重力 G，因为 FAO 是竖直方向，故 FAO 与重力是一对平衡力，所以轻杆对 A 的弹力为零；再隔离 B 球，B 球只受到重力 G、细线 OB 的拉力 FBO 和水平拉力 F 作用(与杆无作用)，根据正交分解可得 FG，FBO 2G，所以 D正确。例 4 如图所示，质量为 M 的直角三棱柱 A 放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面的倾角为。质量为 m 的光滑球 B 放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A 和 B都处于静止状态，求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少？规范解答(1)将 A 和 B 看成一个整体进行
10、受力分析，如图甲所示，受到重力 G(Mm)g，地面支持力 N，墙壁的弹力 F 和地面的摩擦力 f 的作用。整体处于平衡状态，则水平、竖直方向的合力都为零，故有：NG(Mm)g，fF。(2)隔离 B，对 B 进行受力分析，如图乙所示：它受到重力 mg，三棱柱对它的支持力 NB，墙壁对它的弹力 F 的作用，处于平衡状态，由于合力为零，则有：NBcosmg，NBsinF，解得 Fmgtan。完美答案(Mm)g mgtan1当第一步由整体法得出 fF，但 F 未知，再用整体法已无法继续作答。这时就应想到 F 既是墙壁对整体的弹力，也是墙壁对球 B 的弹力，所以必须再隔离球 B 进行受力分析。2在用整体
11、法和隔离法交替分析力时应注意，整体受到的力必然是整体的某一部分受到的力。而隔离某个物体来分析时有的力是内力，在用整体法对整体受力分析时不考虑。3还应该注意：当我们研究相互作用的多个物体时，可以将其中的一个物体隔离进行分析，也可以将其中的几个物体作为一个小的整体隔离出来进行分析。隔离法并不是只能隔离一个物体进行分析。变式训练41(多选)如图所示，物体 B 靠在水平天花板上，在竖直向上的力 F 作用下，A、B 保持静止，A 与B 间的动摩擦因数为 1，B 与天花板间的动摩擦因数为 2，则关于 1、2 的值下列判断正确的是()A10，20 B10，20C10，20 D10，20解析 选物体 A、B
12、组成的整体为研究对象，水平方向不受力的作用，故水平方向的滑动摩擦力为零，故 2 可以为零，也可以不为零。再隔离物体 B，物体 B 处于静止状态，必然受物体 A 的弹力，否则会下掉，但弹力垂直 A、B的接触面，故 A、B 之间必有摩擦力作用，故 1 一定不为零，故 B、D 正确。变式训练42 如图，滑块 A 置于水平地面上，滑块B 在一水平力作用下紧靠滑块 A(A、B 接触面竖直)，此时 A恰好不滑动，B 刚好不下滑。已知 A 与 B 间的动摩擦因数为 1，A 与地面间的动摩擦因数为 2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则 A 与 B 的质量之比为()A.112B.11212C.11212D.21212解析 B 刚好不下滑时，设作用在 B 上的水平力为 F，则有 1FmBg；A 恰好不滑动，将 A、B 看成整体研究，得 F2(mAgmBg)，所以mAmB11212，故 B 正确。02课后课时作业
