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
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。
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。
3、受力分析的三個判斷依據(jù):
①從力的概念判斷,尋找施力物體;
②從力的性質(zhì)判斷,尋找產(chǎn)生原因;
③從力的效果判斷,尋找是否產(chǎn)生形變或改變運動狀態(tài)。
2、受力分析的幾個步驟.
①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依題意靈活處理.
②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.
③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姆较蜃鞒雠袛啵?/p>
④根據(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.
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)
4、正交分解和等效替代
[例7]如圖2-24(a)所示,A、B質(zhì)量分別為mA和mB,疊放在傾角為θ的斜面上以相同的速度勻速下滑,則( )
(A)AB間無摩擦力作用 (B)B受到的滑動摩擦力大小為(mA+mB)gsinθ
(C)B受到的靜摩擦力大小為mAgsinθ (D)取下A物體后,B物體仍能勻速下滑
解析:隔離A、B,A受力和坐標軸如圖(b)所示,由平衡條件得:
mAgsinθ-fA=0…………① NA一mAgcosθ=0…………②
B受力和坐標軸如圖(C)所示,由平衡條件得:
mBgsinθ+fA/-fB=0……………③ NB一mBgcosθ-NA/=0…………④
A、 B相對靜止,fA為靜摩擦力,B在斜面上滑動,fB為滑動摩擦力
fB=μNB…………⑤ 聯(lián)立①式-⑤式得:
fA=mAgsinθ,fB=(mA十mB)gsinθ,μ=tgθ
取下A后,B受到的滑動磨擦力為fB=μmBgcosθ=mBgsinθ,
B所受摩擦力仍等于重力沿斜面的下滑分力,所以B仍能作勻速直線運動·
綜上所述,本題應選擇(B)、(C)、(D)。
[例8]某壓榨機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖,其中B為固定鉸鏈,若在A處作用于壁的力F,則由于力F的作用,使滑塊C壓緊物塊D,設(shè)C與D光滑接觸,桿的重力不計,求物體D受到的壓力大小是F的幾倍?(滑塊重力不計)
解析:力F的作用效果是對AC、AB桿產(chǎn)生沿兩桿的方向的力F1、F2,力F1產(chǎn)生對C的向左的力和向下的壓力。由圖可知tanα=100/10=10,F(xiàn)1=F2=F/2cosα,N=F1sinα=Fsinα/2cosα=5F。
試題展示
物體的受力分析(隔離法與整體法)
基礎(chǔ)知識一、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。
3、
用三角形法則分析力的動態(tài)變化
[例5]如圖所示,將一個重物用兩根等長的細繩OA、OB懸掛在半圓形的架子上,在保持重物位置不動的前提下,B點固定不動,懸點A由位置C向位置D移動,直至水平,在這個過程中,兩繩的拉力如何變化?
解析:根據(jù)力的作用效果,把F分解,其實質(zhì)是合力的大小方向都不變,一個分力的方向不變,另一個分力的大小方向都在變化,由圖中不不看出:OB繩子中的拉力不斷增大,而OA繩中的拉力先減小后增大,當OA與OB垂直時,該力最小。
[例6]如圖所示,質(zhì)量為m的球放在傾角為α的光滑斜面上,試分析擋板AO與斜面間的傾角β多大時,AO所受壓力最?
解析:雖然題目問的是擋板AO的受力情況,但若直接以擋板為研究對象,因擋板所受力均為未知力,將無法得出結(jié)論.
以球為研究對象,球所受重力對也產(chǎn)生的效果有兩個:對斜面產(chǎn)生了壓力N1,對擋板產(chǎn)生了壓力N2.根據(jù)重力產(chǎn)生的效果將重力分解,如圖所示.
當擋板與斜面的夾角β由圖示位置變化時.N1大小改變.但方向不變.始終與斜面垂直:N2的大小、方向均改變(圖1一25中畫出的一系列虛線表示變化的N2).由圖可看出.當N2與N1垂直即β=900時,擋板AO所受壓力最小,最小壓力N2min=mgsinα.
也可用解析法進行分析,根據(jù)正弦定理有N2/sinα=mg/sinβ,所以N2=mgsinα/sinβ。而其中mgsinα是定值,N2隨β的變化而變化
當β<900時,β↑→sinβ↑→N2↓;當β>900時,β↑→sinβ↓→N2↑;當β=900時,N2有最小值N2min=mgsinα;
說明:(1)力的分解不是隨意的,要根據(jù)力的實際作用效果確定力的分解方向.
(2)利用圖解法來定性地分析一些動態(tài)變化問題,簡單直觀有效,是經(jīng)常使用的方法,要熟練掌握.
物體受到多個力作用時求其合力,可將各個力沿兩個相互垂直的方向直行正交分解,然后再分別沿這兩個方向求出合力,正交分解法是處理多個力作用用問題的基本方法,步驟為:
①正確選擇直角坐標系,一般選共點力的作用點為原點,水平方向或物體運動的加速度方向為X軸,使盡量多的力在坐標軸上。
②正交分解各力,即分別將各力投影在坐標軸上,分別求出坐標軸上各力投影的合力。
Fx=F1x+F2x+…+Fnx Fy=F1y+F2y+…+Fny
③共點力合力的大小為F=
,合力方向與X軸夾角![]()
規(guī)律方法1、基本規(guī)律與方法的應用
[例1]兩個力的合力與這兩個力的關(guān)系,下列說法中正確的是:( CD )
A、 合力比這兩個力都大
B、 合力至少比兩個力中較小的力大
C、 合力可能比這兩個力都小
D、 合力可能比這兩個力都大
解析:(1)公式法:由合力公式F=
得
①
當θ=00時,F(xiàn)=F1+F2;②當θ=1800時,F(xiàn)=|F1-F2|;③當θ=900時,F(xiàn)=
;④當θ=1200且F1=F2時,F(xiàn)=F1=F2
可見合力可能比任何一個分力都大,也可能比任何一個分力都小,也可能等于每一個分力
(2)圖象法:由三角形定則知,合力與分力的關(guān)系實際上是三角形的一個邊與其它兩個邊的關(guān)系。由兩邊之和大于第三邊,兩邊之差小于第三邊,同時考慮到兩個分力同向或反向的情況,合力的取值范圍為| F1-F2|≤F≤(F1+F2),故答案為CD
[例2]施用一動滑輪將一物體提起來,不計滑輪與繩的質(zhì)量及其間的摩擦力,則(BCD)
A.總可以省力一半; B.最大省力一半;
C.拉力可能大于被提物體的重量; D.拉力可能等于被提物體的重量;
解析:如圖1-21所示,當拉力沿豎直方向時.省力一半,當沿2的方向上提時拉力肯定大于物體重力一半.所以A錯B對,當兩繩間夾角等于1200時拉力等于物體重量,所以D對,當夾角大于1200時,拉力大于物體重量,所以c對.
說明:力是矢量,它的加減不是簡單的代數(shù)加減;不共線的兩個共點力與它們的合力構(gòu)成三角形,利用正、余弦定理,三角形幾何知識來分析相關(guān)問題,直觀簡捷!
[例3] A的質(zhì)量是m,A、B始終相對靜止,共同沿水平面向右運動。當a1=0時和a2=0.75g時,B對A的作用力FB各多大?
解:一定要審清題:B對A的作用力FB是B對A的支持力和摩擦力的合力。而A所受重力G=mg和FB的合力是F=ma。
當a1=0時,G與 FB二力平衡,所以FB大小為mg,方向豎直向上。
當a2=0.75g時,用平行四邊形定則作圖:先畫出重力(包括大小和方向),再畫出A所受合力F的大小和方向,再根據(jù)平行四邊形定則畫出FB。由已知可得FB的大小FB=1.25mg,方向與豎直方向成37o角斜向右上方。
2、 用圖象法求合力與分力
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[例4]設(shè)有五個力同時作用在質(zhì)點P,它們的大小和方向相當于正六邊形的兩條邊和三條對角線,如圖所示,這五個力中的最小力的大小為F,則這五個力的合力等于( )
A、3F B、4F C、5F D、6F
解析:由正六邊形的特點可知,當最小的力為F時,最大的力為2F,不難推出F1與F4合力大小為F3,即2F,方向也與F3相同,F(xiàn)2與F5的合力大小為F3,即2F,方向也與F3相同,故最后合力為6F。用力的三角形法則也可得出同樣的結(jié)論。
2、 按問題的需要進行分解
具體問題的條件有:
①已確定兩個分力的大小,可求得分力的方向。
②已確定兩個分力的方向,可求得分力的大小。
③已確定一個分力的大小和方向,可求得另上個分力的大小和方向。
④已確定一個分力的大小和另一個分力的方向,可求得一個分力的大小和另一個分力的方向。
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