物体的受力分析
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物体的受力分析单字体块物体的受力分析是物理学中的一个关键概念,它帮助我们理解和描述物体所受到的力对其运动状态的影响。
在本文中,我们将深入探讨物体受力分析的原理和应用。
1. 受力的定义和类型在物理学中,力被定义为改变物体运动状态的原因。
根据力的来源和性质,我们可以将受力分为几类。
其中,重力是指物体受到地球或其他天体吸引而产生的力;弹力是指当物体被压缩或拉伸时,所产生的力;摩擦力是指当两个物体之间有相对运动时,所产生的阻碍运动的力。
此外,还有其他力如电力、磁力等。
2. 牛顿第一定律牛顿第一定律,也被称为惯性定律,指出一个物体如果没有受到外力作用,将保持静止状态或匀速直线运动。
换句话说,在没有外力干扰的情况下,物体将继续保持其运动状态。
3. 牛顿第二定律牛顿第二定律是物体受力分析的核心概念。
它表达了力、质量和加速度之间的关系。
根据牛顿第二定律,物体所受合力等于物体的质量和加速度的乘积。
数学表达式为F = ma,其中F表示合力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
4. 受力分析的步骤为了进行受力分析,我们可以按照以下步骤进行:4.1 确定物体所受的所有力首先,要确定物体所受的所有力,包括已知的外力以及可能存在的内力。
外力可以通过观察和实验得出,而内力则来自于物体内部的相互作用。
4.2 绘制力的图示在受力分析中,绘制力的图示可以帮助我们对力的方向和大小进行可视化。
例如,使用箭头表示力的方向,并使用合适的比例表示力的大小。
4.3 分解力向量对于某些复杂的情况,我们可以将力向量分解成更简单的分力,以便更好地理解和计算。
分力的方向和大小可以通过几何分析或三角函数的知识来确定。
4.4 确定合力的大小和方向通过将所有的力向量相加,可以确定物体所受合力的大小和方向。
记住,在受力分析中,向右和向上的力为正,向左和向下的力为负。
4.5 计算加速度根据牛顿第二定律,通过已知的合力和物体的质量,我们可以计算出物体的加速度。
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。
图1—63•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。
受力分析的方法受力分析是工程力学中的一个重要内容,它是研究物体受到外力作用后所产生的力学效应的方法。
在实际工程中,我们经常需要对物体的受力情况进行分析,以便确保结构的稳定性和安全性。
下面将介绍一些常用的受力分析方法。
1.平衡法。
平衡法是最基本的受力分析方法之一,它基于牛顿第一定律,即物体静止或匀速运动时,受力平衡。
在进行受力分析时,我们可以利用平衡法来确定物体所受的外力大小和方向,从而进一步分析物体的受力情况。
2.力的合成与分解。
力的合成与分解是受力分析中常用的方法之一。
当物体受到多个力的作用时,我们可以利用力的合成将这些力合成为一个合力,然后再利用力的分解将合力分解为多个分力,以便更清晰地分析物体的受力情况。
3.自由体图法。
自由体图法是一种通过绘制物体受力情况的示意图来进行受力分析的方法。
在进行受力分析时,我们可以将物体从整体中分离出来,然后绘制物体的自由体图,标注出物体所受的外力和支持反力,从而进行受力分析。
4.力矩法。
力矩法是一种通过计算力对物体产生的力矩来进行受力分析的方法。
在进行受力分析时,我们可以利用力矩法来确定物体所受的外力对其产生的力矩,从而进一步分析物体的受力情况。
5.应力分析法。
应力分析法是一种通过计算物体内部的应力分布来进行受力分析的方法。
在进行受力分析时,我们可以利用应力分析法来确定物体内部各点的应力大小和方向,从而进一步分析物体的受力情况。
总结。
受力分析是工程力学中的重要内容,通过合理的受力分析可以帮助我们更好地理解物体的受力情况,确保结构的稳定性和安全性。
在实际工程中,我们可以根据具体情况选择合适的受力分析方法来进行分析,以便更好地解决工程问题。
希望本文介绍的受力分析方法对大家有所帮助。
物理受力分析的方法
物理受力分析是通过对物体受力情况进行研究和分析,以确定物体所受力的性质、大小和方向。
以下是一些常见的物理受力分析方法:
1. 自由体图法:将物体从它所受到的外力中抽象出来,以便观察和分析各个力的作用情况。
可以绘制一个自由体图来表示物体和作用于该物体的所有力,并考虑物体所受的力和力的性质。
2. 力的分解法:将作用在物体上的力分解为平行或垂直于某一方向的分力,以便更好地分析力的作用效果和其它因素。
这个方法特别适用于复杂的受力情况。
3. 牛顿定律:利用牛顿定律分析物体的运动和力的作用。
第一定律说物体将保持原来的状态,或保持静止或匀速直线运动,除非有一个外力作用于它。
第二定律描述了力和物体加速度之间的关系,即力等于物体的质量乘以加速度。
第三定律说明了对于每个力的作用都会有一个相等大小但方向相反的反作用力。
4. 系统分析法:分析多个物体之间的相互作用和对其的作用力。
这种方法适用于系统中的物体相互关联并相互影响的情况。
5. 能量守恒原理:利用能量守恒原理分析物体的受力和受力后的行为。
这个方法特别适用于涉及运动和能量变化的问题。
以上是一些常见的物理受力分析方法,根据具体的受力情况和问题,可以选择合适的方法进行分析。
物体受力分析在物理学中,物体受力分析是一种重要的方法,用于研究物体在不同力的作用下的运动状态和变化。
通过对物体所受力的分析,我们可以了解物体的受力情况,进而预测物体的运动轨迹和力的平衡状态。
本文将介绍受力分析的基本概念、力的分类、受力图和力的平衡条件。
一、受力分析的基本概念受力分析是研究物体所受到的力及其相互关系的方法。
在受力分析中,力是物体之间相互作用的结果,它可以改变物体的状态、形状和运动方式。
根据牛顿第一定律,物体的状态会保持不变,直到外力的作用改变了它的状态。
因此,受力分析可以帮助我们理解物体的运动规律和力的平衡状态。
二、力的分类在受力分析中,力可以分为多种类型。
以下是常见的力的分类:1. 接触力:是指物体与其他物体接触时的相互作用力,如摩擦力、支持力等。
2. 弹力:是指当物体被压缩或拉伸时,由其弹性产生的恢复力。
3. 重力:是指地球对物体产生的吸引力,其大小由物体的质量决定。
4. 引力:是指物体之间由于万有引力产生的相互作用力,如行星间的引力作用。
5. 阻力:是指当物体在介质中运动时,由于与介质之间的相互作用而产生的阻碍运动的力。
三、受力图受力图是受力分析中常用的工具,用于描绘力的作用方向和大小。
在绘制受力图时,我们通常使用箭头来表示力的方向,箭头的长度表示力的大小。
根据受力图,我们可以直观地了解物体所受到的各个力以及它们之间的相对大小和方向关系。
以一个典型的受力图为例,假设一个物体被施加了水平拉力和重力作用力。
受力图中,我们可以通过箭头的方向表示力的方向,箭头的长度表示力的大小。
水平拉力和重力作用力的大小可以根据实际情况进行数值上的标注。
四、力的平衡条件物体处于力的平衡状态时,各个受力之间必须满足力的平衡条件。
力的平衡条件有两个:力的合力为零、力的合力矩为零。
1. 力的合力为零:当物体受到的力合成的结果为零时,物体处于力的平衡状态。
根据向量相加的规则,可以将所有作用在物体上的力进行矢量合成,如果矢量合成的结果为零,则力的合力为零。
受力分析的方法
受力分析是研究物体所受到的力的大小、方向和性质的一种方法。
通过受力分析,我们可以了解物体所受力的组合,以及力的作用对物体的影响。
以下是一些常用的受力分析方法:
1. 全局受力分析法:将物体作为一个整体来考虑,分析物体所受到的所有力,包括重力、支持力、摩擦力等。
通过综合考虑所有的力,可以得出物体的运动状态和受力平衡条件。
2. 部分受力分析法:将物体分解为多个部分或组件,分析每个部分所受到的力。
这种方法常用于复杂的物体或系统,通过对各个部分的受力进行分析,可以得出整个系统的受力情况。
3. 自由体受力分析法:将物体与其它物体或系统分离,将其作为一个独立的自由体进行受力分析。
在分析自由体时,通常只考虑物体所受到的外界力,忽略物体对其他物体的作用力。
4. 牛顿第三定律受力分析法:根据牛顿第三定律,任何两个物体之间的作用力和反作用力大小相等、方向相反。
通过观察物体对其他物体的作用力,可以推测物体所受到的反作用力。
5. 受力平衡分析法:对于静止物体或力的合力为零的物体,根据受力平衡条件进行受力分析。
通过分析物体所受到的力,可以确定物体所处的平衡状态,或者计算出缺失的力。
通过以上受力分析方法,我们可以更好地理解物体所受到的力,进一步研究物体的运动状态和力的影响。
物体的受力分析一、受力分析的意义:力是改变物体运动状态的原因,要了解物体的运动,就必须对它的受力情况进行分析。
二、受力分析的基础1、正确掌握分析力的四个判据:条件判据、方向判据、性质判据、效果判据。
2、严格遵守:先重力→再弹力→后摩擦力→其它力→正确画出受力示意图的顺序3、正确掌握科学的思维方法和技巧(隔离法、整体法、假设法、极限法等)(一)弹力的有无及方向判断和大小计算专题1.弹力有无的判断“四法”(1)条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。
此方法多用来判断形变较明显的情况。
(2)假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力。
(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。
(4)替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否发生形态的变化,若发生形变,则此处一定有弹力。
2.弹力方向的确定(1)若接触面之一为平面,则弹力一定垂直于该平面.(2)若接触面之一为球面,则弹力一定过球心.(3)若接触面为曲面,则弹力一定垂直于曲面的过接触点的切面.(4)若接触处之一为直线,则弹力一定垂直于该直线3理想模型中的弹力比较:①轻绳:质量不计、松软、不可伸长的绳,绳中各处的张力大小相等;轻绳对物体只能产生拉力,不能产生压力;物体的运动状态改变的瞬间,拉力可以发生突变. ②轻杆:质量不计、不可伸长和压缩的杆;轻杆既能对物体产生压力,又能产生拉力,弹力方向不一定沿杆的方向;物体的运动状态改变的瞬间,拉力可以发生突变. ③弹性轻弹簧:质量不计、弹力与中心轴线重合,指向弹簧恢复原状方向.对物体能产生拉力,或压力;物体的运动状态改变的瞬间,拉力不能发生突变.例1:如图所示,将甲图中与小球接触的斜面去掉,小球无法在原位置保持静止,而把乙图中的斜面去掉,小球仍静止,故甲球受斜面的弹力,乙球不受斜面的弹力例2. 在下左图中,A 、B 两球间一定有弹力作用的是( B )例3. 在下右图中倾角为α的固定斜面上,两木块A 和B 间用轻杆相连,木A 的质量为m 1, 其与斜面的动摩擦因数为μ1;木块B 的质量为m 2, 其与斜面的动摩擦因数为μ2, 分析当两木块共同沿斜面下滑时轻杆的受力,此时轻杆受拉力还是压力?(12μμ=无弹力,12μμ<杆受拉力,12μμ>杆受压力)例4.如图1所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端皆受到大小为F 的拉力作用,而左端的情况各不相同:①中弹簧的左端固定在墙上,②中弹簧的左端受大小也为F 的拉力作用,③中弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动,④中弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动.若认为弹簧的质量都为零,以1234L L L L 、、、依次表示四个弹簧的伸长量,则( D )A 、21L L >B .43L L >C 、13L L >D .24L L = 例5.(2017.新课标Ⅲ)17.一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80cm 的两点上,弹性绳的原长也为 80cm 。
将一 钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为 100cm ;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同 一点,则弹性绳的总长度变为( B )(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)A .86cmB . 92cmC . 98cmD .104cm例5、如图所示,将两个相同的木块a 、b 置于固定在水平面上的粗糙斜面上,a 、b 中间用一轻弹簧连接,b 的右端用平行于斜面的细绳与固定在斜面上的挡板相连.开始时a 、b 均静止,弹簧处于压缩状态,细绳上有拉力,下列说法正确的是( BC )A. 细绳剪断瞬间,a 所受摩擦力也立刻发生变化B. 细绳剪断瞬间,b 所受摩擦力可能为零C. a 所受的摩擦力一定不为零D. b 所受的摩擦力一定不为零要点二 弹力的分析与计算1.对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体,弹力的大小可以由胡克定律F =kx 计算。
2.对于难以观察的微小形变,可以根据物体的受力情况和运动情况,运用物体平衡条件或牛顿第二定律来确定弹力大小。
[例1] 如图215所示为位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆的下端固定有质量为m 的小球。
下列关于斜杆对小球的作用力F 的判断中,正确的是( CD )A .小车静止时,F =mgsin θ,方向沿杆向上B .小车静止时,F =mgcos θ,方向垂直于杆向上C .小车向右匀速运动时,一定有F =mg ,方向竖直向上D .小车向右匀加速运动时,一定有F >mg ,方向一定沿杆向上例2. 如图218所示,水平轻杆的一端固定在墙上,轻绳与竖直方向的夹角为37°,小球的重力为12 N ,轻绳的拉力为10 N ,水平轻弹簧的拉力为9 N ,求轻杆对小球的作用力。
(5N 、与竖直方向夹角为α=37°)例3、如图所示,在剪断OB 绳子的瞬间,绳子OA及弹簧的拉力各是多小?小球的加速度各是多少?(小球的质量为m ,绳子或弹簧与竖直方向的夹角为θ)练习1.如图217所示,一重为10 N 的球固定在支杆AB 的上端,用一段绳子水平拉球,使杆发生弯曲,已知绳的拉力为7.5 N ,则AB 杆对球的作用力( D )A .大小为7.5 NB .大小为10 NC .方向与水平方向成53°角斜向右下方D .方向与水平方向成53°角斜向左上方2.(2015•上海八校联考)如图所示,滑轮本身的质量可忽略不计,滑轮轴O 安在一根轻木杆B 上,一根轻绳AC 绕过滑轮,A 端固定在墙上,且绳保持水平,C 端挂一重物,BO 与竖直方向夹角θ=45°,系统保持平衡。
若保持滑轮的位置不变,改变夹角θ的大小,则滑轮受到木杆作用力大小变化情况是( D )A .只有角θ变小,作用力才变大B .只有角θ变大,作用力才变大C .不论角θ变大或变小,作用力都是变大D .不论角θ变大或变小,作用力都不变静摩擦力的有无及方向判断和计算专题要点三、 摩擦力有无及方向判断例1、(条件法、假设法)(2013•上海高考)如图222,质量mA>mB 的两物体A 、B 叠放在一起,靠着竖直墙面。
让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落过程中,物体B 的受力示意图是( A )例2.(整体法、隔离法、假设法)(2016海南卷,2)如图,在水平桌面上放置一斜面体P ,两长方体物块a 和b 叠放在P 的斜面上,整个系统处于静止状态。
若将a 和b 、b 与P 、P 与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示。
则( C )A .123000f f f =≠≠,,B .123000f f f ≠==,,C .123000f f f ≠≠=,,D .123000f f f ≠≠≠,,例3(反推法、假设法).如图 所示,倾角为θ的斜面体B 放一小物块A ,A 、B 相对地面静止不动,现给A 一沿斜面向上的力F ,A 、B 仍相对地面静止 则下列说法正确的是( BD )A.斜面B 与地面间没有摩擦力B.地面对B 的摩擦力方向一定向左C.A 所受摩擦力一定沿斜面向下D.A 可能受沿斜面向上的摩擦力例4.(假设分析法)如图224所示,倾角为θ的斜面体C 置于水平地面上,小物体B 置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A 相连接,连接B 的一段细绳与斜面平行,已知A 、B 、C 都处于静止状态,则( C )A .B 受C 的摩擦力一定不为零 B .C 受地面的摩擦力一定为零C .C 有沿地面向右滑的趋势,一定受到地面向左的摩擦力D .将细绳剪断而B 依然静止在斜面上,此时地面对C 的摩擦力水平向左例5.(状态法)判断下图中物块A 是否受摩擦力,如果受摩擦力,判断摩擦力的方向练习.(2014•广东高考)如图221所示,水平地面上堆放着原木。
关于原木P 在支撑点M 、N 处受力的方向,下列说法正确的是( A )A .M 处受到的支持力竖直向上B .N 处受到的支持力竖直向上C .M 处受到的静摩擦力沿MN 方向D .N 处受到的静摩擦力沿水平方向要点四 摩擦力大小的计算[典例1] 如图225所示,在倾角为α的传送带上有质量均为m 的三个木块1、2、3,中间均用原长为L ,劲度系数为k 的轻弹簧连接起来,木块与传送带间的动摩擦因数均为μ,其中木块1被与传送带平行的细线拉住,传送带按图示方向匀速运行,三个木块处于平衡状态,下列结论正确的是( B )A .2、3两木块之间的距离等于()sin cos mg L k αμα++B .2、3两木块之间的距离等于mgcos L k μα+C .1、2两木块之间的距离等于2、3两木块之间的距离D .如果传送带突然加速,相邻两木块之间的距离都将增大[典题2] [多选]如图所示,小车的质量为m 0,人的质量为m ,人用恒力F 拉绳,若人和小车保持相对静止,不计绳和滑轮质量及小车与地面间的摩擦,则小车对人的摩擦力可能是( ACD )A .0 B.00m m F m m -+,方向向右 C. 00m m F m m -+,方向向左 D. 00m m F m m -+,方向向右 [典题3].如图所示,质量为m 1的木块P 在质量为m 2的长木板ab 上滑行,长木板放在水平地面上一直处于静止状态,若ab 与地面间的动摩擦因数为μ1,木块P 与长木板间的动摩擦因数为μ2,则长木板受到地面的摩擦力大小为( B )A .12 m g μB .21m g μ C .112() m m g μ+ D .1221m g m g μμ+要点五 摩擦力的四类突变(一)“静—静”突变物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生变化时,如果物体仍然保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。
[典例1] 一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图228所示,其中F 1=10 N ,F 2=2 N ,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为( C )A .10 N ,方向向左B .6 N ,方向向右C .2 N ,方向向右D .0(二)“静—动”突变物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。