受力分析基本方法
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受力分析的三种基本方法作者:王瑞来源:《中学生数理化·自主招生》2020年第01期在物理问题中,正确地进行受力分析是解决力学问题的关键,是运用力学规律列方程的前提。
下面就正确进行受力分析需要掌握的三种方法逐一分析。
1.基本概念法:从“力是物体间的相互作用”这一概念着手,搞清楚研究对象与哪些物体之间有相互作用,分析时可按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序逐步进行。
例1 如图1所示,光滑小球处于平衡状态,试分析它受到哪些力的作用。
解:以小球为研究对象,与小球有相互作用的物体均为三个,它们施于小球的作用力也为三个,力的示意图如图2所示。
2.力的性质法:从“不同性质的力其大小和方向的决定因素及产生条件各有不同”的特点出发,依次分析研究對象所受的各个力。
例2如图3a所示,两木块A、B靠在一起,在一水平力F的作用下A、B-起紧靠在竖直墙上。
设A、B的质量分别为m1、m2,试求两木块所受的摩擦力。
解:按力的性质法,静摩擦力产生的条件是两物体接触有相对运动趋势而无相对运动,它的方向总是和物体相对运动的趋势方向相反,闪此分析静摩擦力时,先要看隔离体与其他物体有无接触,再看两物体有无相对运动趋势。
先分析木块A,在重力m1g的作用下,相对于B有下落趋势,因而它必受到B对它的向上的摩擦力f1',由平衡条件知f1=m1g。
再分析B,B受重力及f1的反作用力f1',这两个力的方向都向下,使B相对于墙必然有下落趋势,因此墙给B的摩擦力应向上。
由平衡条件知,f2=f1'+m2g。
A、B两木块的受力情况如图3b所示。
3.力的效应法:从“力是使物体产生加速度和发生形变的原因”人手,通过对研究对象运动状态及其状态改变的分析来确定它是否受到某个力或某些力。
例3 如图4所示,质量为,m的物体A放置在质量为M的物体B上,B与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上做简谐振动,振动过程中A、B之间无相对运动。
设弹簧的劲度系数为k。
受力分析方法受力分析是工程力学中的重要内容,它是研究物体受到外部力作用时的力学性质和运动规律的一门学科。
受力分析方法是为了解决物体受力情况而进行的一系列分析和计算过程,它可以帮助工程师和设计师更好地理解和预测物体的受力情况,从而指导工程设计和实际施工。
在工程实践中,受力分析方法具有非常重要的意义,下面将介绍几种常用的受力分析方法。
首先,静力学方法是最基本的受力分析方法之一。
静力学是研究物体在静止状态下受力平衡的学科,它通过平衡方程和力的平衡条件来分析物体受力情况。
静力学方法适用于解决物体受力平衡的问题,例如梁、柱、桁架等结构的受力分析。
在实际工程中,静力学方法可以帮助工程师计算物体受力的大小、方向和作用点位置,为工程设计提供重要参考。
其次,有限元分析方法是一种现代化的受力分析方法。
有限元分析是利用计算机对物体进行离散建模,通过数值计算方法求解物体受力情况的一种技术。
有限元分析方法适用于复杂结构和大变形情况下的受力分析,它可以模拟物体受到外部力作用后的变形和应力分布情况,为工程设计和结构优化提供科学依据。
另外,试验分析方法是一种重要的受力分析手段。
试验分析是通过对物体进行实验测试,获取物体受力情况的一种方法。
试验分析方法可以直接观测和测量物体在受力状态下的变形和应力情况,为工程师提供真实可靠的受力数据。
试验分析方法在工程实践中具有重要的应用,例如对材料的拉伸试验、结构的载荷试验等。
最后,有限差分法和有限体积法是一种数值分析方法,它们适用于求解物体受力情况的偏微分方程。
有限差分法和有限体积法通过离散化偏微分方程,将连续的受力问题转化为离散的代数方程,然后利用数值计算方法求解物体的受力情况。
这两种方法在流体力学、固体力学等领域有着广泛的应用,可以帮助工程师分析复杂的受力情况。
总之,受力分析方法是工程力学中的重要内容,它对工程设计和实际施工具有重要的指导作用。
不同的受力分析方法适用于不同的受力情况,工程师需要根据实际问题选择合适的受力分析方法,进行科学准确的受力分析。
物体受力分析的基本步骤(1)首先要确定研究对象,可以把它从周围物体中隔离出来,只分析它所受的力,不考虑研究对象对周围物体的作用力;(2)一般应先分析场力(重力、电场力、磁场力等)。
再分析弹力。
绕研究对象—周,找出研究对象跟其它物体有几个接触面(点),由几个接触面(点)就有可能受几个弹力。
然后在分析这些接触面(点)与研究对象之间是否有挤压,若有,则画出弹力。
最后再分析摩擦力。
根据摩擦力的产生条件,有弹力的地方就有可能受摩擦力。
然后再根据接触面是否粗糙、与研究对象之间是否有相对运动或相对运动趋势,画出摩擦力(3)根据物体的运动或运动趋势及物体周围的其它物体的分布情况,分析待定力,并画出研究对象的受力图;(4)根据力的概念、平动方程和转动方程(其特例为平动平衡方程和转动平衡方程)来检验所分析的全部力的合力和合力矩是否满足题中给定物体的运动状态.若不满足,则一定有遗漏或多添了的力等毛病,必须重新进行分析.物体受力分析时应注意的几个问题1.有时为了使问题简化,出现一些暗示的提法,如“轻绳”、“轻杆”表示不考虑绳与杆的重力;如“光滑面”示意不考虑摩擦力.2.弹力表现出的形式是多种多样的,平常说的“压力”、“支持力”、“拉力”、“推力”、“张力”等实际上都是弹力.两个物体相接触是产生弹力的必要条件,但不是充分条件,也就是相接触不一定都产生弹力.接触而无弹力的情况是存在的.3.两个物体的接触面之间有弹力时才可能有摩擦力.如果接触面是粗糙的,到底有没有摩擦力?如果有摩擦力,方向又如何?这也要由研究对象受到的其它力与运动状态来确定.例如,放在倾角为θ的粗糙斜面上的物体A,当用一个沿着斜面向上的力F 作用时,物体A处于静止状态,问物体A受几个力?从一般的受力分析方法可知A一定受重力G、斜面支持力N和拉力F,但静摩擦力可能沿斜面向下,可能沿斜面向上,也可能恰好是零,这需要分析物体A与斜面之间的相对运动趋势及其方向才能确定.4.对连接体的受力分析能突出隔离法的优点,隔离法能使某些内力转化为外力处理,以便应用牛顿第二定律.但在选择研究对象时一定要根据需要,它可以是连接体中的一个物体或其中的几个物体,也可以是整体,千万不要盲目隔离以免使问题复杂化.5.受力分析时要注意质点与物体的差别.一个物体由于运动情况的不同或研究的重点不同,有时可以把物体看作质点,有时不可以看作质点,如果不考虑物体的转动而只考虑平动,那就可以把物体看作质点.在以后运用牛顿运动定律讨论力和运动的关系时均把物体认为是质点,物体受到的是共点力.6.注意每分析—个力,都应找出它的施力物体,以防止多分析出某些不存在的力.例如汽车刹车时还要继续向前运动,是物体惯性的表现,并不存在向前的“冲力”.又如把物体沿水平方向抛出去,物体做平抛运动,只受重力,并不存在向水平方向抛出的力。
受力分析的基本方法和原则受力分析是力学中的重要基础,用于研究物体受到外力作用后的运动和变形。
它通过分析物体受力情况,确定物体的平衡状态,并计算物体的运动和力学性质。
受力分析的基本方法和原则如下:一、基本方法1.确定各个力的大小和方向:受力分析首先需要确定所有作用在物体上的力的大小和方向。
这些力可以是物体所受的外力,也可以是物体自身施加的内力。
2.利用平行四边形法则合成力:物体所受的多个力可以通过平行四边形法则来合成一个等效力。
该等效力在大小和方向上等于原力的合成,方便后续分析。
3.利用力的平衡条件:根据力的平衡条件,即合力为零,物体处于静止或匀速直线运动的状态。
可以利用此条件解决力学问题。
4.进行数值计算:根据已知条件和平衡方程,进行数值计算,得到物体的运动和力学性质。
二、基本原则1.牛顿第一定律:牛顿第一定律也称为惯性定律。
它指出,一个物体若受到合力为零的作用,将保持静止状态或匀速直线运动状态。
利用这个原则,可以判断物体是否处于平衡状态。
2. 牛顿第二定律:牛顿第二定律描述了力与物体运动的关系。
它指出,当一个物体受到合力作用时,其加速度与合外力成正比,与物体的质量成反比。
即F = ma,其中F为合外力,m为物体的质量,a为物体的加速度。
通过牛顿第二定律可以计算物体的加速度和合力。
3.牛顿第三定律:牛顿第三定律也称为作用-反作用定律。
它表明,任何两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反,并且作用在两个物体的不同点上。
利用这个定律,可以分析物体之间的相互作用力,解决力学问题。
4.简化假设和近似处理:在实际的受力分析中,为了简化问题和计算,可以进行一些合理的假设和近似处理。
比如可以忽略物体自身的重力,忽略摩擦力等,从而简化分析和计算的复杂度。
总结起来,受力分析的基本方法和原则包括确定各个力的大小和方向、利用合成力和平衡条件、进行数值计算等。
基本原则包括牛顿定律和作用-反作用定律,以及简化假设和分清内外力。
如何进行受力分析物体受力分析的基本步骤(1)首先要确定研究对象,可以把它从周围物体中隔离出来,只分析它所受的力,不考虑研究对象对周围物体的作用力;(2)一般应先分析场力(重力、电场力、磁场力等)。
再分析弹力。
绕研究对象—周,找出研究对象跟其它物体有几个接触面(点),由几个接触面(点)就有可能受几个弹力。
然后在分析这些接触面(点)与研究对象之间是否有挤压,若有,则画出弹力。
最后再分析摩擦力。
根据摩擦力的产生条件,有弹力的地方就有可能受摩擦力。
然后再根据接触面是否粗糙、与研究对象之间是否有相对运动或相对运动趋势,画出摩擦力。
(3)根据物体的运动或运动趋势及物体周围的其它物体的分布情况,分析待定力,并画出研究对象的受力图;(4)根据力的概念、平动方程和转动方程(其特例为平动平衡方程和转动平衡方程)来检验所分析的全部力的合力和合力矩是否满足题中给定物体的运动状态。
若不满足,则一定有遗漏或多添了的力等毛病,必须重新进行分析。
物体受力分析时应注意的几个问题1.有时为了使问题简化,出现一些暗示的提法,如“轻绳”、“轻杆”表示不考虑绳与杆的重力;如“光滑面”示意不考虑摩擦力.2.弹力表现出的形式是多种多样的,平常说的“压力”、“支持力”、“拉力”、“推力”、“张力”等实际上都是弹力.两个物体相接触是产生弹力的必要条件,但不是充分条件,也就是相接触不一定都产生弹力.接触而无弹力的情况是存在的.3.两个物体的接触面之间有弹力时才可能有摩擦力.如果接触面是粗糙的,到底有没有摩擦力?如果有摩擦力,方向又如何?这也要由研究对象受到的其它力与运动状态来确定.例如,放在倾角为θ的粗糙斜面上的物体A,当用一个沿着斜面向上的力F作用时,物体A处于静止状态,问物体A受几个力?从一般的受力分析方法可知A一定受重力G、斜面支持力N和拉力F,但静摩擦力可能沿斜面向下,可能沿斜面向上,也可能恰好是零,这需要分析物体A与斜面之间的相对运动趋势及其方向才能确定.4.对连接体的受力分析能突出隔离法的优点,隔离法能使某些内力转化为外力处理,以便应用牛顿第二定律.但在选择研究对象时一定要根据需要,它可以是连接体中的一个物体或其中的几个物体,也可以是整体,千万不要盲目隔离以免使问题复杂化.5.受力分析时要注意质点与物体的差别.一个物体由于运动情况的不同或研究的重点不同,有时可以把物体看作质点,有时不可以看作质点,如果不考虑物体的转动而只考虑平动,那就可以把物体看作质点.在以后运用牛顿运动定律讨论力和运动的关系时均把物体认为是质点,物体受到的是共点力.6. 注意每分析—个力,都应找出它的施力物体,以防止多分析出某些不存在的力.例如汽车刹车时还要继续向前运动,是物体惯性的表现,并不存在向前的“冲力”.又如把物体沿水平方向抛出去,物体做平抛运动,只受重力,并不存在向水平方向抛出的力。
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。
受力分析的基本技巧和原则1. 给物体所受到的力贴上标签在进行受力分析时,第一步是给物体所受到的力贴上标签。
这可以帮助我们清晰地理解每个力的来源和性质。
常见的力包括重力、弹力、摩擦力等。
在标签中还需要包括力的大小、方向和作用点。
例如,如果我们要分析一本书在桌子上静止的情况,我们可以标记为:重力向下(9.8 N),桌面对书的支持力向上(9.8 N)。
2. 利用叉向图进行受力分析叉向图是进行受力分析的常用工具。
它通过将力表示为箭头,并按照力的大小和方向绘制在图上,可以帮助我们直观地了解各个力之间的关系。
在绘制叉向图时,可以选择一个合适的比例尺,以保持图的清晰度和可读性。
箭头的长度表示力的大小,箭头的方向表示力的方向。
叉向图的绘制可以帮助我们判断物体所受到的总力的大小和方向,以及力的平衡和不平衡情况。
3. 使用受力平衡原则在进行受力分析时,受力平衡原则是一个重要的基本原则。
根据该原则,如果物体受到的合力为零,则物体处于力的平衡状态。
根据受力平衡原则,我们可以计算物体所受到的合力,并确定力的平衡状态。
例如,如果一个物体受到三个力,且它们的合力为零,则我们可以得出结论,这个物体处于力的平衡状态。
4. 考虑力的分解和合成在受力分析中,我们通常会遇到力的分解和合成的情况。
力的分解是将一个力分解为两个或多个分力的过程,而力的合成则是将两个或多个力合成为一个力的过程。
力的分解和合成可以帮助我们理解和计算物体受力的效果。
通过将力分解为垂直和水平分量,我们可以更好地分析力的作用效果。
例如,如果一个物体受到一个斜向上的力,我们可以将它分解为垂直向上和水平向上的两个分力,以便更好地理解和计算它对物体的效果。
5. 注意力的平衡和不平衡在受力分析中,我们需要注意力的平衡和不平衡情况。
力的平衡指的是物体所受到的合力为零,力的不平衡指的是物体所受到的合力不为零。
通过分析力的平衡和不平衡情况,我们可以理解物体的运动状态和结构的稳定性。
受力分析的方法与技巧
受力分析是工程力学中重要的分析方法之一,它能够帮助我们理解物体在受到力的作用下的运动和形变特征,是工程设计和问题解决的基础。
以下是受力分析的方法和技巧:
1. 绘制自由体图:将物体从结构中分离出来,绘制出物体的自由体图。
这样做可以将物体与外界隔离,分离出受力和受力反作用力,为后面的受力分析提供便利。
2. 确定坐标系和参考点:在自由体图中,确定坐标系和参考点,以便进行向量运算。
参考点通常是力的作用点或者支撑点。
3. 应用牛顿第二定律:利用牛顿第二定律F=ma,确定物体所受的所有力。
在使用这个公式时,将所有力沿着坐标系分解成水平和垂直方向上的分量,以便进行处理。
4. 列方程组解方程:将受力分解成不同方向和分量后,利用牛顿第三定律,列出所有力的平衡方程,再解出所有未知力的值。
5. 注意力的性质:力在作用时具有大小、方向和作用点三个性质。
在分析过程中,应该特别关注力的作用点、大小和方向的变化。
6. 注意静力平衡条件:在分析静力平衡问题时,应该特别注意静力平衡的条件。
静力平衡要求物体处于静止状态,因此受力矩为零,在受力分析中应予以充分考虑。
7. 分析过程中应注重物理意义:受力分析不只是一种计算方法,更重要的是理解受力的物理意义和物体受力时的动态过程,以便更好地理解工程力学的基本理论和应用方法。
总的来说,受力分析需要充分理解物理知识和运用数学方法,以便有效地分析和解决工程问题。
受力分析的方法与技巧受力分析是物理学和工程学中非常重要的一个概念,它用于研究物体的运动和相互作用。
受力分析的方法和技巧在解决物理问题和工程设计中起着关键的作用。
下面将从基本原理、方法和技巧几个方面来回答这个问题。
首先,我们来了解一下受力分析的基本原理。
根据牛顿第一定律,受力平衡的物体将保持静止或匀速直线运动,而非平衡的物体将具有加速度。
所以,通过分析物体所受的各个力,可以确定物体的运动状态和加速度大小。
这就是受力分析的基本原理。
接下来,我们来讨论受力分析的方法。
在进行受力分析时,我们可以采用以下几个步骤:1. 明确问题:首先需要明确问题的背景和要求,确定需要分析的物体和所受的力。
2. 找出所有受力:然后需要找出物体所受的所有外力和内力。
外力包括重力、弹力、摩擦力等;内力则是物体内部不同部分之间的相互作用力。
3. 画出力的示意图:将找到的所有力用箭头表示,箭头的长度表示力的大小,箭头的方向表示力的方向。
力的示意图可以帮助我们更直观地理解问题,并为接下来的受力分析提供方便。
4. 列出受力方程:根据牛顿第二定律F=ma,我们可以利用所列出的受力关系方程来求解未知量。
受力关系方程一般是个向量方程,所以我们需要对方程进行分量分析。
5. 解方程求解:根据物体所受的力和加速度,可以利用受力关系方程解方程组,求解未知量。
以上就是受力分析的基本方法。
同时,在进行受力分析时,我们还需要掌握一些技巧。
下面是一些常用的技巧:1. 利用几何关系:在画示意图和分解力的方向时,我们可以利用几何关系来简化问题。
例如,可以利用三角形的特性,将力分解为水平和垂直方向的分力,从而简化受力分析。
2. 利用平衡条件:当物体处于静止或匀速直线运动时,可以利用平衡条件来简化受力分析。
平衡条件中,所有合力为零,合力矩为零,可以帮助我们找到未知量。
3. 注意坐标系的选择:在进行受力分析时,我们需要选择一个适合的坐标系。
正确选择坐标系可以简化计算和方程的表达。
受力分析的方法和步骤
受力分析是物理学中研究物体受到的各个力及其作用的方法。
以下是受力分析的一般步骤:
1. 了解问题:明确问题中涉及到的物体、力和求解的目标。
2. 描绘示意图:绘制物体受力的示意图,标注物体的形状、大小和受力情况。
示意图可以帮助清晰地理解问题。
3. 选择参考系:选择一个适当的参考系作为观察和分析物体运动的基准。
通常选择惯性参考系便于受力分析。
4. 列出受力:将物体所受到的所有力都列出来。
这些力可以是重力、摩擦力、弹力、拉力、推力等。
5. 判断力的方向:根据问题描述和画出的示意图,判断每个力的作用方向。
可以利用箭头表示力的方向。
6. 引入平衡条件:如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态,可以引入平衡条件,即所有力合力为零的条件;如果物体处于加速运动状态,需要引入牛顿第二定律,即物体所受合力等于物体质量乘以加速度。
7. 解方程组:根据受力情况列出方程组,包括力的大小和方向的关系式。
根据物体的运动状态,选择适当的求解方法,例如代入法,消元法或相关公式等。
8. 求解问题:根据列出的方程组求解未知量。
可以通过数学计算或图形解法等方法来求解问题。
9. 检验结果:将求得的结果代入方程组中,验证是否满足所有给定条件和方程,以保证解的正确性。
10. 结果分析:对问题进行进一步分析和解释,判断结果的合理性,并与问题的实际情况进行比较。
受力分析正确的受力分析有以下几步:第一步:隔离物体。
隔离物体就是把题目中你分析其受力的那个物体单独画出来,不要管它周围与它相关联的其它物体,这一点很重要。
第二步:在已隔离的物体上画上重力和其它已知力。
因高一物理初学时分析的都是地面上的物体,重力是已知力,要把它的作用点画到已隔离物体的中心上。
另外,物体往往是在重力及其它主动力的作用下才产生了与其它物体间的挤压、拉伸以及相对运动等,进而才才产生了弹力和摩擦力,所以必须先分析它们。
第三步:查找接触点和接触面。
就是查找被分析物体与其它物体的接触点和接触面。
弹力和摩擦力是接触力,其他物体对被分析物体的弹力和摩擦力只能通过接触点和接触面来作用,这就是说寻找物体所受弹力(拉力、压力、支持力)和摩擦力只能在被分析物体跟其他物体相接触的点和面上找,所以要查找接触点和接触面,而且要找全。
每个接触点或面上最多有两个力(一个弹力、一个摩擦力)。
第四步:分析弹力(拉力、压力、支持力),在被分析物体与其他物体的接触点和接触面上,如果有弹性形变(挤压或拉伸),则该点或面上有弹力,反之则没有。
在确定弹力存在后,弹力的方向就比较容易确定了,它总是跟接触面垂直,指向受力物体,弹力的方向,有三种情况:一是两平面重合接触,弹力的方向跟平面垂直,指向受力物体;而是硬点面接触,就是两个坚硬的物体相接触时,其中一个物体的一个突出端(点)顶在另一个物体的表面上(如梯子一端支地,一端靠墙),这时弹力的方向过接触点跟接触面垂直(如梯子靠墙端受的弹力跟墙垂直,靠地端的受的弹力跟地面垂直)。
如果接触面是曲面,弹力的方向和曲面垂直,沿过接触点的曲面法线的方向。
三是软点接触,就是一个柔软的物体通过一个点连接到另一个物体表面上(如用绳或弹簧拉一物体),这时弹性形变主要发生在柔软物体上,所以这时弹力的方向总是沿着绳和弹簧的轴线,跟弹性形变的方向相反。
第五步:分析摩擦力、摩擦力分静摩擦力和滑动摩擦力,它们的产生条件是两物体接触处不光滑,除挤压外还要有相对滑动或相对滑动趋势,因此分析接触面上有无摩擦力,首先要看接触面是否光滑(这是题目中的已知条件),其次看有弹力没有(不光滑的有弹力的接触面上才可能有摩擦力)。
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。
高中物理受力分析的方法与技巧高中物理力学题受力分析解题方式第一、如何对物体进行受力分析。
1. 明确研究对象,并把它从周围的环境中隔离出来分析物体的受力,首先要选准研究对象,并把它隔离出来。
根据解题的需要,研究对象可以是质点、结点、单个物体或多个物体组成的系统。
2. 按顺序分析物体所受的力一般按照重力、弹力、摩擦力的顺序分析较好。
“重力一定有,弹力看四周,摩擦分动静,方向要判准。
”弹力和摩擦力都是接触力,环绕研究对象一周,看研究对象与其他物体有几个接触面(点),每个接触面对研究对象可能有两个接触力,应根据弹力和摩擦力的产生条件逐一分析。
3. 只分析根据性质命名的力只分析根据性质命名的力,如重力、弹力、摩擦力,不分析根据效果命名的力,如下滑力、动力、阻力、向心力等。
4. 只分析研究对象受到的力,不分析研究对象对其他物体所施加的力研究物体A的受力时,只分析“甲对A” 、“乙对A” 、“丙对A”......的力,不分析“A对甲”、“A对乙”、“A对丙”......的力,也不要把作用在其他物体上的力,错误的认为通过“力的传递”而作用在研究对象上。
5. 每分析一个力,都应能找出施力物体这种方法是防止“多力”的有效措施之一。
我们在分析物体的受力时,只强调物体受到的作用力,但并不意味着施力物体不存在,找不出施力物体的力不存在的。
6. 分析物体受力时,还要考虑物体所处的状态分析物体受力时,要注意物体所处的状态,物体所处的状态不同,其受力情况一般也不同。
如:放在水平传送带上的物体随传送带一起传动时,若传送带加速运动,物体受到的摩擦力向前;若传送带减速运动,物体受到的摩擦力向后;若传送带匀速运动,物体不受摩擦力作用。
第二、力学部分常用的分析方法:整体法和隔离法整体法是从局部到全局的思维过程,是系统论中的整体原理在力学中的应用。
它的优点是:通过整体法分析物理问题,可以弄清系统的整体受力情况,从整体上揭示事物的本质和变化规律,从而避开了中间环节的繁琐推算,能够灵活地解决问题。
受力分析的基本方法:
1.明确研究对象
在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体(整体)。
在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。
研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(既研究对象所受的外力),而不分析研究对象施予外界的力。
2.隔离研究对象,按顺序找力
把研究对象从实际情景中分离出来,按先已知力,再重力,再弹力,然后摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力),最后其它力的顺序逐一分析研究对象所受的力,并画出各力的示意图。
3.只画性质力,不画效果力
画受力图时,只能按力的性质分类画力,不能按作用效果(拉力、压力、向心力等)画力,否则将出现重复。
三、受力分析的几点注意
1.牢记力不能脱离物体而存在,每一个力都有一个明确的施力者,如指不出施力者,意味着这个力不存在.
2.区分力的性质和力的命名,通常受力分析是根据力的性质确定研究对象所受到的力,不能根据力的性质指出某个力后又从力的命名重复这个力.3.结合物理规律的应用,受力分析不能孤立地进行,在许多情况下要根据研究对象的运动状态,结合相应的物理规律,才能最后作出正确的判断。
建筑结构中的受力分析方法在建筑结构中,受力分析是一项至关重要的任务。
它通过对各种受力因素的深入研究和分析,来确保建筑物在正常使用和特殊情况下的安全性和稳定性。
本文将介绍建筑结构中常见的受力分析方法,并探讨它们的应用。
一、静力学方法静力学方法是最基础和常用的受力分析方法之一。
它假设结构在受力过程中处于静止状态,不考虑时间因素和动态影响。
静力学方法主要包括受力平衡方程和杆系分析。
1. 受力平衡方程受力平衡方程是基础的受力分析工具。
它根据牛顿力学定律,通过平衡力的大小和方向来描述结构的受力状态。
在受力平衡方程中,通常需要考虑外力、内力和支座反力等因素,以确保结构在各个方向上处于平衡状态。
2. 杆系分析杆系分析是一种将结构简化为杆件的方法。
它通过将复杂结构分解为杆件系统,并对每个杆件进行受力分析,来研究结构的整体受力行为。
杆系分析可以用于分析梁、柱、桁架等结构,并结合受力平衡方程进行综合分析。
二、有限元法有限元法是一种数值计算方法,广泛应用于复杂结构的受力分析。
它将结构划分为小的单元,并建立该单元与其相邻单元之间的力学关系方程。
通过求解这些方程,可以得到结构的受力分布情况。
有限元法的优势在于可以考虑结构的非线性和动态特性,并且适用于各种复杂边界条件和荷载情况。
在实际应用中,有限元法广泛用于建筑物的承载力分析、振动分析以及变形分析等方面。
三、弹性力学方法弹性力学方法是一种基于弹性力学理论的受力分析方法。
它假设结构具有线弹性行为,并通过弹性力学理论建立结构的受力方程。
弹性力学方法主要包括应力分析、弹性平衡方程和变形分析。
1. 应力分析应力分析是利用应力张量和变形张量来描述结构受力状态的方法。
它通过计算各个点的应力大小和方向,来研究结构的应力分布情况。
应力分析可以用于分析结构的强度和稳定性等关键参数。
2. 弹性平衡方程弹性平衡方程是基于弹性力学理论和受力平衡原理的方程。
它通过平衡结构的内力和外力,来确定结构的静态平衡状态。
初中物理受力分析方法和步骤受力分析在进行受力分析前,需要先了解一些概念:1.平衡力、相互作用力、平衡状态平衡力是指一个物体受到大小相等、方向相反的力,两个力的受力物体是同一个产生的效果互相抵消,合力为零。
相互作用力是两个物体之间的相互作用,相互作用力的受力物体是两个。
产生的效果不能互相抵消。
平衡状态:不受力或者所受合力为零。
处于平衡状态受力一定是成对的。
一个力的效果必定有另一个力与之相抵消。
2.摩擦力、静摩擦力与动摩擦力摩擦力产生的条件包括物体间相互接触、物体间有相互挤压作用、物体接触面粗糙、物体间有相对运动趋势或相对运动。
静摩擦力等于其方向上的拉力或重力。
动摩擦力等于拉力、重力或其和差(一定要在平衡状态下分析)。
接下来是受力分析的方法与步骤:1.明确研究对象进行受力分析前,需要先确定受力的对象。
我们常说的“隔离法”、“整体法”,指的是受力的对象是单个物体,还是由多个物体组成的整体。
对于连接体,在进行受力分析时,往往要变换几次研究对象之后才能解决问题。
有时候,选取所求力的受力物体为研究对象,却很难求出这个力,这时可以转移对象,选取这个力的施力物体为研究对象,求出它的反作用力,再根据牛顿第三定律,求出所求力。
2.有序地分析受力养成按一定的步骤进行受力分析的惯,这样可以避免漏力或添力。
一般分三步走:先分析重力;然后找出跟研究对象接触的物体,分析接触力,如弹力、摩擦力等;最后分析电场力、磁场力等。
3.确定物体是否受到力的作用有三个常用的方法:假设法、根据运动状态判断受力情况、用牛顿第三定律。
4.具体方法整体法与隔离法是两种常用的方法。
整体法指的是把几个物体视为一个整体,作为研究对象,只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力(外力),不考虑整体内部之间的相互作用力(内力)。
隔离法是指对物理问题中的单个物体或单个过程进行分析、研究的方法。
在力学中,就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来,作为研究对象,只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力。
受力分析的基本方法和原则一、受力分析的一般步骤先来回顾一下各种常见力的特点.重力:由于地球的吸引而使物体受到的作用力.地球表面附近的一切物体都要受到重力的作用.因此,只要研究的对象是实际物体,重力就肯定存在.弹力:相互接触的物体间才会产生弹力,但接触不一定有弹力,只有当接触处存在弹性形变时,弹力才会出现.摩擦力:弹力存在是摩擦力存在的前提,因此摩擦力的分析应该放在弹力之后.两个相互挤压的物体间若有相对滑动,则它们之间会出现滑动摩擦力;两个相互挤压的物体间若有相对滑动的趋势,则它们间会出现静摩擦力.如果研究的物体处在更为复杂的环境中,如周围有某种液气体、电场或者磁场,那么还要分析物体是否受到浮力、阻力、电场力或磁场力等的作用.综上所述,可以将受力分析的一般步骤归纳为:重力肯定有;弹力看四周,形变就存在,不形变则没有;分析摩擦力,看看运动否趋势也可以;复杂环境中,不忘电磁浮.但要注意,这几句话中的“形变”指“弹性形变”,“运动”指“相对运动”.为了方便记忆,甚至可以将上述几句话进一步精简为二十字的口诀:重力肯定有,弹力看四周,分析摩擦力,不忘电磁浮.二、受力分析的基本原则初步分析之后,如果能对照受力分析的基本原则换个角度检查一下分析结果的正确性,这样才能做到万无一失.两个基本原则依次为:1每个力都必须有施力物体;2受力情况必须和物体的运动状态相吻合.例:有人认为“物体以某一初速冲上光滑的斜面后,物体在上滑过程中受到沿斜面向上的冲力作用,在下滑过程中受到沿斜面向下的下滑力作用.”解:物体在全过程中只受到重力和斜面对它的支持力两个力的作用,在上滑过程中物体并没有受到沿斜面向上的冲力作用,之所以能冲上斜面,是因为具有初速度,不要把物体的这种惯性表现当作一个力;在下滑过程中物体也没有受到沿斜面向下的下滑力的作用,之所以下滑,是因为重力产生了一个使物体向下滑动的效果.这里多分析出来的“冲力”和“下滑力”都可以用第一原则来进行检验,显然,它们都没有施力物体,因此不存在.例:物体A放在水平传送带上,且A与传送带保持相对静止,如图所示,若传送带向右匀速运动,试分析A的受力.解:A物体仅受两个力作用:重力和传送带对A产生的弹力.需要特别注意的是传送带对A物体并没有静摩擦力,这一点可以借助受力分析的第二原则来进行检查.假如认为传送带对A物体有静摩擦力,那么,A物体共受三个外力作用,其中重力、弹力在竖直方向,而静摩擦力在水平方向,三者不可能相互平衡.可是实际上A物体和传送带一起匀速运动,受力必须平衡.初步分析的结果与实际运动状态发生了矛盾,矛盾产生的原因就是静摩擦力其实并不存在.三、受力分析的常用方法根据涉及的物体个数和解题需要,常用的受力分析方法可分为两种:一隔离法顾名思义,将单个物体从周围环境中“隔离”出来进行受力分析的方法.例:如图所示,A、B、C三木块叠放在水平桌面上,对B木块施加一个水平向右恒力F,三木块共同向右匀速运动,三木块的重力都是G,分别画出三木块受力示意图.分析:既然要求对三木块进行受力分析,隔离法是唯一的选择.但隔离顺序的选择要讲究一点技巧,通常按照受力个数从小到大的次序进行,整个处理过程会简单一些.解:隔离A木块分析,按照受力分析的口诀:1重力肯定有;2弹力看四周──周围只有木块B和A接触,接触处也有弹性形变,因此B对A有向上的弹力;3分析摩擦力──结合受力分析的第二原则可知,A、B间不可能有静摩擦力存在,否则A 不可能向右匀速运动;4不忘电磁浮──此处空气产生的浮力忽略不计,电磁力也不存在.隔离B木块分析,按照受力分析的口诀:1重力肯定有;2弹力看四周──周围除了拉力F的施力物体与B接触外,还有木块A、C分别与B接触,且接触处均有弹性形变,因此A对B有向下的弹力,C对B有向上的弹力;3分析摩擦力──根据牛顿第三定律,A对B没有静摩擦力,但B相对于C有向右滑动的趋势,所以C对B产生水平向左的静摩擦力;4不忘电磁浮──理由与结果同A.隔离C木块分析,按照受力分析的口诀:1重力肯定有;2弹力看四周──木块B,地面分别与C接触,接触处均存在弹性形变,因此B对C有向下的弹力,地面对B有向上的弹力;3分析摩擦力──根据牛顿第三定律,B对C有水平向右的静摩擦力,而C相对于地面有向右滑动的趋势,所以地面对C产生水平向左的静摩擦力;4不忘电磁浮──理由与结果同A.二整体法指将几个物体通常为运动状态相同的物体同时从周围环境中“隔离”出来进行受力分析的方法.例:如图所示,A、B两个长方形物体静止地叠放在倾角为的斜面体上,斜面也处于静止状态,设A、B的重力大小分别为、,试斜面对B产生的摩擦力.分析:按照常规思维,要想求斜面对B的摩擦力,必须先搞清A对B的压力和静摩擦力,这又需要先去分析A的受力,因此求解过程分两步才能完成.但是换个角度看,既然A、B两个物体运动状态完全相同,何不将它们看成一个整体的两个部分任一部分和其它物体间的相互作用力,都可以看成整体和其它物体间的相互作用力,反之亦然.这就是整体法处理问题的基本原理.解:将A、B组成一个整体,整体受力如图.斜面对整体产生的摩擦力属静摩擦力,不能使用计算,此题只能利用平衡条件求解.将整体的重力按效果进行分解.沿斜面方向与相互平衡,所以方向沿斜面向上.说明:为了排除A、B两部分之间相互作用力即内力的干扰,可以借鉴生活中包装礼品的方法,设想用一张不透明的轻质纸将A、B严密包裹好,从外部看,这就是一个图章形状的单一物体.实践证明:这种处理方法简单有效.思考:上题中,设斜面体的重力大小为,那么地面对斜面体产生的摩擦力大小是多少提示:对A、B斜面体三者组成的整体进行受力分析.例:如图所示,质量都是m的4块砖被夹在两木板之间静止.求中间两块砖之间的摩擦力.分析:本题单一地使用隔离法,处理过程比较复杂;单一地使用整体法,中间两块砖间的摩擦力不会出现.此时,应考虑将整体法与隔离法相结合.解:对四块砖组成的整体进行受力分析,如图所示:由平衡条件可知:则在对左侧两块砖组成的整体进行受力分析,如图所示:竖直方向由于与等值反向,两力已经平衡,因此中间两块砖之间没有摩擦力,或者说两者之间的摩擦力为0.说明:在一些复杂的问题中,直接将所有物体组成整体后,待求力变成了内力,在受力分析图中无法体现,这时就要注意将整体法与隔离法相结合,在这种处理思想下,研究对象的选择又变得很重要,选不好研究对象,会使问题复杂化,甚至解不出结果.相反,选好研究对象,会使问题简化.新课标教材中,没有把“物体的受力分析”作为独立的一节,这并不意味受力分析的过程不重要,相反是因为受力分析的过程已经渗透到物理学的各个知识领域,属研究物理学的基本功,没有必要单独列出.因此,实际分析力学问题时不仅不能遗漏这一步,而且要完美地走好这一步四、变式练习1.分别画出图中A、B两物体的受力示意图A和B均静止2.如图所示,用力F将一个木块压在倾斜板上静止不动,则木块A.有可能只受两个力作用B.有可能只受三个力作用C.必定受四个力作用D.以上说法都不对3.如图所示,A、B两物体排放在水平面上,在水平力F的作用下处于静止状态.在以下情况中对B进行受力分析.1B与水平面间无摩擦.2B与水平面间及B.A之间都存在摩擦.4.如图所示,人重600N,木板重400N,人与木板,木板与地面间动摩擦系数均为0.2,现在,人用一水平恒力拉绳子,使他与木块一起向右匀速运动,则人拉绳子的力及人与木块间的摩擦力分别是多少。
受力分析的方法受力分析方法分别有隔离法、整体法、假设法、利用牛顿第三定律分析和画出物体的受力示意图。
受力情况决定运动情况,要研究物体的运动,必须首先搞清物体的受力情况。
1.进行受力分析的基本方法是隔离体法,即将所选定的研究对象一般是一个物体,也可以是几个物体构成的整体从它所处的环境中隔离出来,然后依次分析环境中的物体对所选定的研究对象施加的力。
分析的依据,一是力的性质和各种力的产生条件;二是物体的运动状态即从共点力的平衡条件和牛顿第二定律入手分析。
2.整体法:即选择几个物体构成的整体作为研究对象,既可用于研究整体的受力,也可作为分析某个物体受力情况的辅助方法。
3.假设法:即在某个力的有无或方向不容易判断时,可先假设这个力不存在,看物体的运动会受什么样的影响,从而得出结论。
如分析弹力可用假设拿开法,分析静摩擦力可用假设光滑法等。
4.利用牛顿第三定律分析5.画出物体的受力示意图,这样会使问题形象直观。
在不涉及转动问题时,一般要将力的作用点平移到物体的重心上来,示意图不但要表示力的方向,还要定性表示力的大小。
图画的越准确,越便于分析解决问题。
(1)选取研究对象:对象可以是单个物体也可以是系统。
(2)隔离:把研究对象从周围的物体中隔离出来。
(3)画受力图:按照一定顺序进行受力分析。
一般先分析重力;然后环绕物体一周,找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析弹力和摩擦力;最后再分析其它场力。
在受力分析的过程中,要边分析边画受力图(养成画受力图的好习惯)。
只画性质力,不画效果力。
(4)检查:受力分析完后,应仔细检查分析结果与物体所处状态是否相符。
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对物体进行受力分析的方法
受力分析是研究力学问题的基本功,常用的受力分析方法是隔离法,即把研究对象与它周围的物体隔离开来,分析周围哪些物体对它施加力的作用,是什么性质的力,力的大小和方向如何,并把它们一一画在受力示意图上。
在作受力分析时应注意:1.力是离不开物体而单独存在的;2.力的作用是相互的,施力物体不仅施力,同时也受力;受力物体不仅受力,同时也施力,施力和受力是作用在两个不同的物体上;3.受力示意图应当有力的大小、方向和作用点,三者缺一不可。
另外,受力分析的方法还有整体法,即可以把物体作为一个整体来分析,而物体间的相互作用作为物体内部的力可以不考虑。
例1质量为500克的鱼吊在细绳一端,手提细绳处于静止状态,如图所示。
分析鱼受哪几个力作用?施力物体是谁?所受各力的大小和方向如何?
解析:以鱼为研究对象,首先应看鱼与几个物体发生相互作用。
因为鱼与地球和绳发生相互作用,所以鱼受到重力和拉力的作用。
重力的施力物体是地球,拉力的施力物体是细绳。
又因鱼处于静止状态,所受的重力和拉力是一对平衡力,这两个力大小相等,方向相反,且在同一条直线上。
G=mg=9.8牛 /千克×0.5千克=4.9牛,方向竖直向下;拉力大小也为4.9牛,方向竖直向上。
答案:鱼受重力和拉力作用。
重力的施力物体是地球,大小为4.9牛,方向竖直向下;拉力的施力物体是细绳,大小为4.9牛,方向竖直向上。
例2一物体放在水平面上静止,分析物体受到了哪些力?
解析:物体受到重力和水平面的支持力两个力。
这两个力都是物体受到的,此时不能再分析一个压力,因为压力是物体施加给地面的,不是物体受到的。
例3 一个物体沿斜面向下滑,此时受到哪几个力的作用?
解析:物体此时受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用,容易错误分析成:认为还受到一个沿斜面向下的下滑力,实际上是不受这个力的,因为找不到施力物体。
例4 A、B、C三木块叠放在水平桌面上,对B物体施加一水平向右的推力F,三木块均静止,分别分析三个物块受到的力。
解析:A物体受两个力的作用:重力和B对A的支持力
B物体受五个力的作用:重力、推力F、C对B的支持力、A对B的压力、C对B的摩擦力
C物体受五个力的作用:重力、地面对C的支持力、B对C的压力、B对C的摩擦力、地面对C的摩擦力。
小结:对物体进行受力分析时,一般是遵从重力、弹力、摩擦力的顺序分析。
对物体进行受力分析步骤:1.明确被研究的物体。
2.明确被研究物体受力的个数,主要从以下几个方面进行分析:①地球表面上的物体都受到重力的作用,②看谁与被研究物体接触,如果接触则看它们之间是否相推、拉、提、压等作用;③看与接触的物体之间是否作了相对运动或有相对运动的趋势,若有则还存在摩擦力。
注意:题目中如有“光滑”两字,则没有摩擦力。
跟踪练习
1.如图所示,小球静置于水平面上,右侧紧挨着竖直墙壁,一切摩擦不计,则小球受到的力有()
A.重力、支持力、竖直墙壁的弹力 B.重力、地面的支持力
C.重力、竖直墙壁的弹力 D.地面的支持力、竖直墙壁的侧压力
2.放在光滑斜面上的物体实际受到的力有()
A.重力、支持力 B.重力、支持力、下滑力和垂直斜面向下的力
C.重力、支持力、下滑力 D.支持力、下滑力和垂直斜面向下的力
3.炮弹从炮筒里射出来,能继续向前运动的原因是()
A.炮弹受到向前的惯性力的作用 B.炮弹受到向前的推力
C.炮弹具有惯性 D.炮弹惯性大于阻力
4.两个同学向相反的方向各用10N的力拉一个放在光滑水平面上的弹簧测力计,此时弹簧测力计的读数为()
A. 20N B. 10N C. 5N
D. 0N
5.把一个乒乓球竖直向上抛出,在它向上运动的过程中,如果不计空气阻力,则小球的受力情况为()
A.一个竖直向上抛的力 B.一个竖直向下的重力
C.一个竖直向上抛的力和一个竖直向下的重力 D.不受力
答案:1.B 2.A 3.C 4.B 5.D。