7、物體受力分析的方法
一、畫受力分析圖的說明
1、要畫出「隔離體」圖。把物體與周圍物體隔離開來畫圖。
2、只畫出
外力(物體周圍的物體給該物體內各部分的所有作用力),不畫出內力(物體內各部分之間的作用力);
3、只畫出來受力(物體受到的周圍物體的力),不畫出來施力(物體對周圍物體的作用力);
4、只畫出來實際的力(能找到具體施、受力物體的力),不畫出來不存在的力(找不到施力物體的力);
5、只畫出來性質力,不畫出來效果力(如向心力、恢復力),也不要把實際力的合力或者分力畫出來;
6、開始受力分析時,要把各力的作用點畫在實際作用處(力的作用點可沿作用線移動);分析完畢,如果沒有轉動的可能,才可以當成質點而把各力作用點畫在物體上同一點。
7、在圖上要畫箭頭,並且在箭頭旁邊標上不同力的不同符合,。
二、受力分析的依據
1、各力產生條件:
例如:在兩個物體接觸面上,如果有了形變,就有了彈力;如果有了彈力、接觸面粗糙並且有了相對運動或運動趨勢就有了摩擦力。
2、平衡條件:
例如:(1)彈性鐵片一端和一鐵球焊在一起,另一端插入牆裡固定而靜止,求小球受彈性鐵片的力。分析:因為小球只受重力和彈性鐵片的力兩個力,又物體靜止處於平衡狀態
。根據二力平衡條件,彈性鐵片的力和重力一定等大反向。所以,彈性鐵片對球的大小為g,方向豎直向上。(2)用細線系一小球懸掛在天花板上,並且把小球放在光滑斜面上。此時繩子恰好豎直。試分析小球受力?顯然小球受重力和繩子的彈力,關鍵是有沒有斜面給球的彈力。我們假設斜面有支援力,小球在水平方向受力就不平衡了,所以,斜面對小球支援力不能存在;小球只受重力和繩子的拉力。
3、牛頓第二定律:
如果遇到有加速度的問題,可以用牛頓第二定律幫助分析受力。例如:(1)水平傳送帶上,質量為m的物體與傳送帶保持相對靜止而一起向右加速運動,加速度大小是a.如下圖中(5)所示。求物體受的摩擦力?分析:物體受支援力和重力在豎直方向不能產生水平方向加速度.水平方向只能有摩擦力,所以,根據牛頓第二定律摩擦力方向和加速度方向一致,為水平向右,摩擦力大小為ma (這裡要注意,有些題中不是求摩擦力,而求傳送帶對物體作用力,那麼,我們可以知道,該作用力既要在豎直方向和重力平衡,又要在水平方向產生加速度,所以該力一定沿水平向右斜向上)
4、牛頓第三定律:
有些問題直接取研究物件分析不好分析時,就用牛頓第三定律轉移研究物件分析.如:求放在水平桌面上靜止的書對桌面的壓力,直接取桌面研究是得不到結果的,而我們取書研究,書受的壓力和桌面對書的支援力是一對平衡力,因此,桌面對書的支援力大小等於書的重力大小.然後根據牛頓第三定律求出書對桌面的壓力大小等於書的重力大小.
三、受力分析的步驟
1、確定研究物件
2、把重力和題設的已知力畫出來。
3、分析在重力和題設的已知力作用下,物體相對於周圍接觸的物體怎樣運動;
4、在物體與周圍物體接觸處,通過物體相對於周圍物體的接觸面有沿法線方向的相對運動趨勢分析出來彈力;通過物體相對於周圍物體的接觸面有沿切線方向的相對運動或者相對運動趨勢分析出來摩擦力。
5、讓上述所以分析出來的力都作用於物體上,判斷物體的運動狀態是否滿足題設條件。如果滿足題設條件,受力分析完畢。如果滿足,就重複2、3、4步驟。直到滿足為止。
例如:右下圖(1)中木棒靜止,試分析木棒受力。按照上面步驟:1、
四、其他
在實際的受力分析中,我們可以應用所有學過的知識,全方位的分析受力和檢驗受力分析的正確性。例如:我們可以用「整體法」、「計算法」等等方法幫助我們受力分析。
1、整體法
在高中階段,如果兩個物體的加速度相等,就可以把兩個物體當成整體研究,這樣,少了這兩物體之間的作用力(內力)就使分析變的簡單了些。如上圖中的(3),兩個物體都靜止
,現在要分析 b的受力;地面有沒有摩擦力是這問題的關鍵,用隔離法麻煩,而直接用整體法,對a、b整體研究很容易知道地面沒有摩擦力。b共受4個力。
2、計算法
有些問題,要分析某一力有無比較麻煩;我們可以直假設改力存在,並且與正方向一致。然後通過計算,如果為正說明假設成立,如果為負,說明與假設方向相反,如果為零說明該力不存在。
例如:上圖中(4)要分析a物體受力。我們取三物體整體研究,由豎直方向上受力平衡求出左牆壁對a物體摩擦力向上並且大小為1.5g。再假設a右邊物體受a的摩擦力方向向上為f.那麼由a物體豎直方向受力平衡1.5g+f=g,求出f=-0.5g。負號表示a物體右邊物體對a的摩擦力方向與假設方向相反。應該為豎直向下。
討論。a.在(4)中,如果左邊沒有牆壁或者夾板,只有水平向右的外力時,a的左邊就沒有摩擦力了,此時,物體a靜止,在右邊一定受向上的摩擦力。b.若在(4)中,沒有中間那塊物體,那麼物體a的左邊受摩擦力用整體法計算出是g,再假設a的右邊受摩擦力向上為f.那麼由g=g+f計算出,f=0 就是說a物體右邊不受摩擦力。
五、練習
畫出a物體的受力圖
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