物体的受力动态平衡分析典型例题.docx

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物体的受力动态平衡分析典型例题

物体的受力（动态平衡）分析及典型例题

受力分析就是分析物体的受力，受力分析是研究力学问题的基础，是研究力学问题的关键。

受力分析的依据是各种力的产生条件及方向特点。

一•几种常见力的产生条件及方向特点。

1•重力。

重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，只要物体在地球上，物体就会受到

重力。

重力不是地球对物体的引力。

重力与万有引力的关系是高中物理的一个小难点。

重力的方向：

竖直向下。

2•弹力。

弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。

判断弹力有无的方法：

假设法和运动状态分析法。

弹力的方向与施力物体形变的方向相反，与施力物体恢复形变的方向相同。

弹力的方向的判断：

面面接触垂直于面，点面接触垂直于面，点线接触垂直于线。

【例1】如图1—1所示，判断接触面对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。

图a

中接触面对球无弹力；图b中斜面对小球有支持力。

【例2】如图1—2所示，判断接触面MO、ON对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。

水平面ON对球支持力，斜面MO对球弹力。

【例3】如图1—4所示，画出物体A所受的弹力。

a图中物体A静止在斜面上。

b图中杆A静止在光滑的半圆形的碗中。

c图中A球光滑，0为圆心，0/为重心。

图1—4

【例4】如图1—6所示，小车上固定着一根弯成a角的曲杆，杆的另一端固定一个质

量为m的球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：

（1）小车静止；

（2）小车以

加速度a水平向右加速运动；（3）小车以加速度a水平向左加速运动；（4）加速度满足什

么条件时，杆对小球的弹力沿着杆的方向。

3•摩擦力。

摩擦力的产生条件为：

（1）两物体相互接触，且接触面粗糙；

（2）接触面间有挤压;

（3）有相对运动或相对运动趋势。

摩擦力的方向为与接触面相切，与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。

判断摩擦力有无和方向的方法：

假设法、运动状态分析法、牛顿第三定律分析法。

【例5】如图1—8所示，判断下列几种情况下物体A与接触面间有、无摩擦力。

图a中物体A静止。

图b中物体A沿竖直面下滑，接触面粗糙。

图c中物体A沿光

滑斜面下滑。

图d中物体A静止。

图a中无摩擦力产生,图b中无摩擦力产生,图c中无摩

擦力产生，图d中有摩擦力产生。

【例6】如图1—9所示为皮带传送装置，甲为主动轮，传动过程中皮带不打滑，P、

Q分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是：

A.P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反

B.

P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，

Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同

C.P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，

Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反

D.

P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相同

体B上使它们一起运动，试分析两物体受到的静摩擦力的方向。

图1—10

【例8】如图1—12所示，A、B两物体竖直叠放在水平面上，今用水平力F拉物体,

两物体一起匀速运动，试分析A、B间的摩擦力及B与水平面间的摩擦力。

二.受力分析的步骤：

（1）确定研究对象，可以是某个物体也可以是整体。

高中物理中受力分析的研究对象大多数可看成质点。

（2）按顺序画力：

a.先画重力：

作用点画在物体的重心，方向竖直向下。

b.次画已知力

c.再画接触力（弹力和摩擦力）：

看研究对象跟周围其他物体有几个接触点（面）先对某个接触点（面）分析，若有挤压，则画出弹力，若还有相对运动或相对运动的趋势,则再画出摩擦力。

分析完一个接触点（面）后，再依次分析其他的接触点（面）。

d•再画其它力：

看是否有电场力、磁场力作用，如有则画出。

（3）验证：

a.每一个力都应找到对应的施力物体和受力物体。

对哪个物体进行受力分析，哪个物体就是每一个力的受力物体。

b.受的力应与物体的运动状态对应。

【例9】如图1—13所示，竖直墙壁光滑，分析静止的木杆受哪几个力作用。

三•受力分析的方法：

整体法和隔离法。

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

【例10】如图1—14所示，A、E、C叠放于水平地面上，加一水平力F,三物体仍静止，分析A、E、C的受力情况。

【总结】用隔离法分析物体受力时应将研究的物体单独拿出来，不要都画在一起，以免出现混乱。

隔离法分析物体受力时要特别注意牛顿第三定律分析法的使用。

给每个力起好名字。

【例11】如图1—15所示，物体A、E静止，画出A、E的受力图。

图1-15

【例12】如图1—16所示，用两相同的夹板夹住三个重为G的物体A、B、C,三个

物体均保持静止，请分析各个物体的受力情况

【例13】如图1—18所示，放置在水平地面上的直角劈M上有一个质量为m的物体,

若m在其上匀速下滑，M仍保持静止，那么正确的说法是（AC）

A.

M对地面的压力等于（M+m）g

B.M对地面的压力大于（M+m）g

C.地面对M没有摩擦力

D.地面对M有向左的摩擦力

四•正交分析法列平衡方程及力的三角形图1—18

将物体受到的各个力向两个相互垂直的方向上分解，然后列出两个平衡方程。

五、物体的动态平衡

（一）共点力的平衡

1•共点力：

物体受到的各力的作用线或作用线的延长线能相交于一点的力

2•平衡状态：

在共点力的作用下，物体处于静止或匀速直线运动的状态

3•共点力作用下物体的平衡条件：

合力为零，即卩合=0.

4•力的平衡：

作用在物体上几个力的合力为零，这种情形叫做力的平衡

（1）若处于平衡状态的物体仅受两个力作用，这两个力一定大小相等、方向相反、作用在一条直线上，即二力平衡.

（2）若处于平衡状态的物体受三个力作用，则这三个力中的任意两个力的合力一定与另

一个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上

（3）若处于平衡状态的物体受到三个或三个以上的力的作用，则宜用正交分解法处理，此时的平衡方程可写成：

（二）物体的动态平衡问题

物体在几个力的共同作用下处于平衡状态，如果其中的某个力（或某几个力）的大小或方向，发生变化时，物体受到的其它力也会随之发生变化，如果在变化的过程中物体仍能保持平衡状态，我们就可以依据平衡条件，分析出物体受到的各力的变化情况。

分析方法：

（1）矢量三角形法

1如果物体在三个力作用下处于平衡状态，其中只有一个力的大小和方向发生变化，

而另外两个力中，一个大小、方向均不变化；一个只有大小变化，方向不发生变化的情况。

2如果物体在三个力作用下处于平衡状态，其中一个力的大小和方向发生变化时，物

体受到的另外两个力中只有一个大小和方向保持不变，另一

个力的大小和方向也会发生变化的情况下，考虑三角形的相彳D

似关系。

/

-yC

例题与习题：

//

当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将:

A.逐渐变大

B.逐渐变小

C.先增大后减小

D.先减小后增大

2.如图所示，用两相同的夹板夹住四个重为G的物体A、B、C、D、E,五个物体均

保持静止，则BC间的摩擦力为。

3.自行车正常行驶时，前轮所受摩擦力向，后轮所受摩擦力向。

4.如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为0的固定斜面上。

滑块与斜面之间的动

摩擦因数为卩。

若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为

g,则（）

（A）将滑块由静止释放，如果卩>tan0,滑块将下滑

（B）给滑块沿斜面向下的初速度，如果lc

（C）用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果尸tanB,拉力大小应是2mgsin0

（D）用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果尸tan0拉力大小应是mgsin0

9.建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料。

质量为70.0kg的工人站在地面上,

通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/3的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量

及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为（g取10m/s2）（

A.510NB.490N

C.890ND.910N

10.为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。

无人乘行时，扶梯运转得很慢;

有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。

一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。

那么下列说法中正确的是（）

B角缓慢增大到90°在B角增

A.顾客始终受到三个力的作用

B.顾客始终处于超重状态

C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下

D.顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下

11.重力为G的重物D处于静止状态。

如图所示，AC和BC两段绳子与竖直方向的夹角分

别为a和伎a+3<90°现保持a角不变，改变B角，使大过程中，AC的张力T1,BC的张力T2的变化情况为

A.T1逐渐增大,B.T1逐渐增大,C.T1逐渐增大,D.T1逐渐增大,

12.如图所示，均匀小球放在光滑竖直墙和光滑斜木板之间,

木板上端用水平细绳固定，下端可以绕O点转动，在放长细绳使板转至水平的过程中（包括水平）:

（）

A.小球对板的压力逐渐增大且恒小于球的重力

B.小球对板的压力逐渐减小且恒大于球的重力

C.小球对墙的压力逐渐增大

D.小球对墙的压力逐渐减小

13.有一个直角支架AOB,AO是水平放置，表面粗糙.0B竖直向下，表面光滑.OA

上套有小环P,0B套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可以忽略.不可伸

长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示•现将P环向左移一小段距离，两环再次达

到平衡，那么移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较，A0杆对

的支持力FN和细绳上的拉力F的变化情况是：

（）

A.FN不变，F变大

C.FN变大，F变大

14•如图所示，两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态。

已知竖直墙面光滑，水平地面粗糙，现将A向上移动一小

F变大B.N不变，F变小

F变大D.N变大，F变小

轻杆A端用光滑水平铰链装在竖直墙面上，B端用水平绳结在墙C处并吊一重

）

段距离，两球再次平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，地面对B球的支持力N和轻杆上的压力F的变化情况是：

（）

A.N不变，

C.N变大，

15.如图，

物P，在水平向右力F缓缓拉起重物P有过程中，杆AB所受压力（

B.变小

A.变大

C.先变小再变大D.不变

1AC2略3略4C5BC6AB7C8B9B10C11D12D13B14B15D