弹力摩擦力的受力分析和计算

如何分析弹力和摩擦力陕西省宝鸡市陈仓区教育局教研室邢彦君对物体的受力情况作出全面准确的分析，是解决力学问题的前提和基础。

受力分析方法和能力是物理学的基本方法和能力。

分析一个物体的受力情况，比较困难的是弹力和摩擦力。

1．弹力的分析（1）产生条件弹力属于接触力，是被动力，产生条件是两物体直接接触且接触处有弹性形变发生。

判断接触处有无形变，要根据已知力（主动力）和重力的合力的作用效果，看接触处有无挤压或拉伸。

（2）方向物体是在发生弹性形变的时候产生弹力的，弹力总是反抗引起形变的外力，欲使自己恢复原形。

因此绳索等柔软体发生拉伸形变时产生的弹力（拉力）沿绳索指向绳索伸长的反方向（缩短方向）；两个相互挤压的物体间的弹力（压力或支持力）垂直于接触面（非平面接触时是切面或公切面）指向形变的反方向或指向使它发生形变的力的反方向。

（3）大小弹力的大小与弹性形变的大小有关，弹性形变越大弹力越大。

对于弹簧，在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变成正比（中学阶段只限于沿弹簧轴线的形变）。

对于弹簧沿非轴线形变或其它物体的弹力的大小，一般由力的平衡条件或牛顿第二定律分析求解。

（4）易错辨析杆的弹力：杆产生的弹力的方向比较复杂，有时沿杆方向，有时不在杆的方向上；有时是拉力，有时是推力。

具体方向和大小要结合题目意思，综合运用力学知识（共点力的平衡条件或牛顿运动定律）和方法分析判断。

弹簧的弹力不可突变：当弹簧受外力作用，被压缩或伸长后产生一定的弹力，若使它伸长或压缩的外力突然撤去，这一时刻，由于弹簧的形变不可能在一瞬间（时刻）发生变化，所以，外力撤去的时刻，弹簧的弹力不变。

弹簧发生非轴线形变是的弹力：此时弹力不在弹簧轴线方向，方向及大小一般运用共点力平衡条件或牛顿第二定律确定。

多解问题：在有弹簧的问题中，当弹簧是处于伸长还是压缩形变不确定或形变量大小不确定时可产生多解情况，应就各种可能情况分别进行讨论。

跨过光滑定滑轮的绳：对于跨过静滑轮或光滑物体的轻绳等，两边的弹力大小相等。

摩擦力及受力分析摩擦力是两个物体接触表面之间存在的力，它的大小和方向取决于两个接触面之间的相互作用。

摩擦力是由于两个表面之间的不规则性和分子间的吸引力导致的。

在讨论摩擦力时，我们通常关注静摩擦力和动摩擦力。

静摩擦力是指当一个物体试图相对于另一个物体滑动时，两个物体之间的摩擦力。

静摩擦力的大小和方向与试图滑动的物体之间的力的大小和方向相等且相反。

当试图滑动的物体的力小于静摩擦力时，物体将保持静止。

静摩擦力的大小可以由以下公式计算：静摩擦力=静摩擦系数×垂直于接触面的力摩擦系数是一个无单位的常数，取决于两个表面的性质。

当两个表面之间的粗糙程度增加时，静摩擦力也相应增加。

动摩擦力是当两个表面相对滑动时的摩擦力。

与静摩擦力不同，动摩擦力与滑动物体的速度成正比。

动摩擦力的大小可以由以下公式计算：动摩擦力=动摩擦系数×垂直于接触面的力摩擦力对许多现象和应用至关重要。

它可以帮助我们解释物体的停车距离、滑动和牵引等问题。

我们经常遇到一些情况，需要进行受力分析。

受力分析是根据物体所受到的外力以及与其他物体之间的相互作用，研究物体所受的各个力以及这些力的性质和作用的方法。

受力分析可以分为静力学和动力学两个方面。

静力学研究物体处于平衡状态下所受的力以及力的性质和作用，而动力学研究物体在运动状态下所受的力以及力对运动的影响。

受力分析通常需要通过自由体图来描述和分析物体所受的力。

自由体图是指将物体从其他物体或支点中分离出来，以观察物体所受的所有外力，并使其处于平衡或运动状态。

自由体图包括画出物体本身和所有作用在物体上的力的箭头表示。

在受力分析中，我们需要注意以下几点：1.保持力的平衡：根据牛顿第三定律，相互作用的两个物体之间的力是相等且相反的。

因此，当我们在自由体图中画出力的箭头时，我们需要确保力的矢量的和为零，以保持物体处于平衡状态。

2.选取适当的坐标轴：坐标轴的选择应根据问题的特点来确定。

通常选择物体所受的外力的方向为坐标轴方向，以简化力的计算和分析。

1．如图所示，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 ( )A ．2、3两木块之间的距离等于L ＋mg cos akμB ．2、3两木块之间的距离等于L ＋sin a cosamgkμ+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 【答案】B【解析】本题考查受力平衡问题,对木块3进行受力分析，如图所示．设2、3之间的弹簧的形变量为Δx1，因为木块处于平衡状态，故k•Δx1＝mgsin α＋μmgcos α，则2、3两木块之间的距离等于L ＋(sin α＋μcos α)mgk ，选项A 错而B 正确；将木块2、3作为一个整体，设1、2之间的弹簧的形变量为Δx2，由受力平衡得：k•Δx2＝2mgsin α＋2μmgcos α，则1、2两木块之间的距离等于L ＋2(sin α＋μcos α)mgk ，选项C 错误；如果传送带突然加速，不影响木块的受力情况，故相邻两木块之间的距离保持原值不变，选项D 错误点评：胡克定律一直是考查力学知识的重点问题,F=kx 中的x 指的是形变量而不是弹簧长度，分析弹簧长度变化问题时主要是找到初末状态的弹簧形变量2．如图所示，轻绳两端分别与A 、C 两物体相连接，m A =1kg ，m B =2kg ，m C =3kg ，物体A 、B 、C 及C 与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1，轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计，若要用力将C 物体匀速拉出，则所需要加的拉力最小值为（取g=10m/s 2）（ ）A ．6NB ．8NC ．10ND ．12N 【答案】B 【解析】试题分析：若要用力将C 物拉动，A 会向右运动，AB 间的最大静摩擦力1N fAB A F m g μ==，BC 间的最大静摩擦力()3N fBC A B F m m g μ=+=，所以AB 间滑动，BC 间不滑动，当右侧绳子对A 的拉力为=1N T F 时，A 开始动，此时BC 可以看成一个整体，受到向右的力和拉力大小相等即()8N fAB T A B C F F F m m m g μ=++++=。

高考物理一轮复习考点专题（05）重力弹力摩擦力（解析版）考点一重力1.产生：由于地球吸引而使物体受到的力.注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力.2.大小：G＝mg，可用弹簧测力计测量.注意：(1)物体的质量不会变；(2)G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的（与纬度有关，随着纬度的升高而变大）.3.方向：总是竖直向下的.注意：竖直向下是和水平面垂直，不一定和接触面垂直，也不一定指向地心.4.重心：物体的每一部分都受重力作用，可认为重力集中作用于一点即物体的重心.(1)影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的质量分布.(2)不规则薄板形物体重心的确定方法：悬挂法.注意：重心的位置不一定在物体上.高考考点1、车重：表示重力而不是质量（机车启动）。

2、“零”重力状态：完全失重状态（自由落体）。

3、超重与失重的状态。

考点二弹力的分析与计算1.弹性形变：撤去外力作用后能够恢复原状的形变.2.弹力：(1)定义：发生形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力.(2)产生条件：①物体间直接接触；②接触处发生形变.(3)方向：总是与施力物体形变的方向相反.(4)计算弹力大小的三种方法①根据胡克定律进行求解．①根据力的平衡条件进行求解．①根据牛顿第二定律进行求解．3．弹力有无的判断“三法”(1)假设法：假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变．若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力．(2)替换法：用细绳替换装置中的轻杆，看能不能维持原来的力学状态．如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力．(3)状态法：由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程，求解物体间的弹力．高考考点1、支持力：垂直于接触面（过圆心问题讲解）2、绳：a.刚性绳、柔性绳b.只能拉不能捅。

一、受力分析的一般步骤：
1、明确研究对象（受力物体）。

2、受力分析的顺序：
（1）先画出已知力 (已知力可以方向不变地平移) （2）再分析重力（方向总是竖直向下）
（3）接着分析弹力（用消除法判断） （4）最后再分析摩擦力（用假设法判断） 3、画出受力分析示意图（不能漏力也不能少力）
例：如图所示，处于粗糙水平地面上的物体，受到力F 作用，静止。

分析顺序： ①已知力F ②重力G ③弹力
N
④摩擦力f
二、用“消除法”分析弹力：
分析下列两种情况下小球是否受到斜面对它的弹力：
消除法：如果把斜面拿开，看小球动不动，如果不动，说明斜面对小球没有弹力；如果动了，说明斜面对
小球有弹力。

三、用假设法分析摩擦力：
①
G
②。

专题强化6三种性质的力及物体的受力分析[学习目标] 1.能根据平衡法、假设法判定弹力的有无和方向。

2.进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定方法和大小的计算方法。

3.学会对物体进行初步受力分析。

一、弹力的分析与计算1．弹力方向的确定2．弹力的计算(1)对有明显形变且遵循胡克定律的弹簧、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(第四章学习)来确定弹力大小。

例1如图所示，重力为G的木棒，可绕光滑轴O自由转动，现将木棒搁在表面水平且粗糙的小车上，小车原来静止。

用水平力F拉动小车沿水平面向右运动，则下列关于木棒受到的小车的摩擦力、弹力的说法正确的是()A．弹力方向沿木棒斜向左上方B．弹力方向垂直木棒斜向右上方C．摩擦力方向水平向右D．木棒受到的摩擦力是静摩擦力答案 C解析由题意可知，木棒受到的弹力方向垂直于小车表面竖直向上，故A、B错误；由题意可知，木棒相对于小车向左运动，受到水平向右的滑动摩擦力，故C正确，D错误。

二、摩擦力的分析与计算1．摩擦力有无的判断方法(1)条件法：根据摩擦力产生的条件判断。

(2)假设法：假设接触面光滑，若物体原先的运动状态改变，说明存在摩擦力；否则不存在摩擦力。

(3)状态法：由物体所处的状态分析，若物体静止或做匀速直线运动，根据二力平衡的知识可判断是否存在摩擦力。

2．摩擦力大小的计算(1)滑动摩擦力的大小计算公式f＝μN公式中N为接触面受到的正压力，与物体的重力G是两种性质的力，大小和方向不一定与重力相同，f与物体的运动状态、运动速度的大小、接触面积的大小均无关。

(2)静摩擦力的大小①静摩擦力大小通常利用平衡条件或牛顿第二定律(第四章学习)求得。

②最大静摩擦力f静max的大小随物体对接触面的正压力的增大而增大，其值略大于滑动摩擦力，高中阶段为了计算方便，往往认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力。

力学中的受力分析问题解析力学是物理学的一个重要分支，研究物体在受到力作用时的运动和相互作用关系。

在力学研究中，受力分析是一个基础而关键的概念。

通过对受力分析的深入理解和准确应用，我们可以更好地解决力学问题。

本文将对力学中的受力分析问题进行解析。

一、受力分析的基本原理受力分析的基本原理是根据牛顿第二定律，即F=ma，力等于物体质量与加速度的乘积。

在分析物体受力时，首先需要明确物体所受到的力，然后计算物体的加速度，进而推导出物体的运动情况。

受力分析是力学研究的重要方法之一。

二、受力分析的步骤要进行准确的受力分析，需要遵循以下步骤：1.明确物体所受的力：首先要明确物体所受到的力，包括重力、弹力、摩擦力等。

可以通过观察实际情况、理论推导或实验测量等方法来确定物体所受力的大小和方向。

2.绘制受力示意图：在进行受力分析时，可以通过绘制受力示意图的方式，将物体受力情况以箭头表示，并标明力的大小和方向。

这样可以更直观地了解物体所受的各个力。

3.分解力的合成：对于复杂的受力情况，可以利用向量的分解与合成原理，将多个力合成为一个力或将一个力分解为多个力。

这样可以简化受力分析的计算过程。

4.计算加速度：在明确物体所受力的情况下，根据F=ma，可以计算物体的加速度。

通过加速度的计算，可以进一步推导出物体的运动情况，如速度、位移等。

5.综合分析：最后，需要对受力分析的结果进行综合分析，得出准确而完整的物体运动情况。

这包括物体的运动轨迹、动力学特性等信息。

三、实际问题中的受力分析应用受力分析在实际问题中有着广泛的应用。

下面以一些具体应用场景为例，来说明受力分析的实际应用。

1.斜面上物体的受力分析：在斜面上放置一个物体，并考虑斜面对物体的支撑力和摩擦力等，可以通过受力分析得出物体在斜面上的运动情况，如滑动或静止。

2.弹簧振子的受力分析：对于弹簧振子，需要考虑重力和弹力的作用，通过受力分析可以推导出振子的周期、频率等重要信息。