受力分析
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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。
受力分析方法受力分析是工程学和物理学中的重要概念,它可以帮助我们理解物体受到的外部力作用下的运动和变形规律。
在工程设计、结构分析和材料研究中,受力分析方法的应用十分广泛。
本文将介绍几种常见的受力分析方法,帮助读者更好地理解和应用这些方法。
首先,我们来介绍静力学方法。
静力学是研究物体受力平衡状态的学科,它主要应用于静态情况下的受力分析。
在静力学方法中,我们可以通过平衡方程和力的合成原理来分析物体受力的情况。
例如,对于一个悬挂在绳子上的物体,我们可以利用平衡方程来求解绳子受力的大小和方向,从而确定物体的平衡状态。
静力学方法在工程结构设计和静态力学分析中有着重要的应用,它可以帮助工程师和设计师确定结构的受力情况,保证结构的安全性和稳定性。
其次,动力学方法也是一种常见的受力分析方法。
动力学是研究物体在外力作用下的运动规律的学科,它主要应用于动态情况下的受力分析。
在动力学方法中,我们需要考虑物体的加速度、惯性力和动量等因素,从而分析物体在外力作用下的运动状态。
例如,对于一个自由落体运动的物体,我们可以利用动力学方法来分析物体的速度、加速度和受力情况。
动力学方法在工程动力学、机械运动学和飞行器动力学等领域有着重要的应用,它可以帮助工程师和科学家理解和预测物体在外力作用下的运动规律。
此外,有限元分析方法也是一种常用的受力分析方法。
有限元分析是一种数值计算方法,它通过将物体分割成有限个小单元,利用数值计算技术来模拟物体受力的情况。
在有限元分析方法中,我们可以利用有限元软件来建立物体的有限元模型,然后通过数值计算来分析物体受力的情况。
有限元分析方法在工程结构分析、材料力学和流体力学等领域有着重要的应用,它可以帮助工程师和科学家分析复杂结构和材料的受力情况,预测结构的破坏和变形情况。
综上所述,受力分析方法在工程学和物理学中有着重要的应用,它可以帮助我们理解和预测物体受力的情况。
静力学方法主要应用于静态情况下的受力分析,动力学方法主要应用于动态情况下的受力分析,有限元分析方法主要应用于复杂结构和材料的受力分析。
受力分析总结知识点受力的概念:受力是物体与外界相互作用的结果,它是物体受到的外界力的表现。
受力可以分为接触力和非接触力两种,接触力是指物体与其他物体之间直接接触而产生的力,如摩擦力、弹簧力等;非接触力是指物体与其他物体之间不直接接触而产生的力,如重力、电磁力等。
受力分析的基本原理:受力分析的基本原理是牛顿定律,即牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
牛顿第一定律表明如果一个物体处于静止状态或匀速直线运动状态,那么它受到的合外力为零;牛顿第二定律描述了物体的加速度与作用于它的力之间的关系,即物体的加速度正比于作用在其上的合外力,与物体的质量成反比,加速度的方向与力的方向一致;牛顿第三定律表明任何两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。
受力分析的方法:受力分析的方法主要有平衡法、力图法和分解法。
平衡法是通过平衡条件来分析物体受力情况,即物体所受外力的合力和合力矩为零;力图法是通过绘制力的图解来进行受力分析,可以直观地了解物体所受的外力情况;分解法是将力按不同的方向分解成分力,通过分析每个方向上的力来求解合力。
受力分析的应用:受力分析在工程和科学研究中有着广泛的应用。
在工程中,受力分析可以帮助工程师设计和优化结构,保证结构的稳定性和安全性;在科学研究中,受力分析可以帮助科学家研究物体的运动规律和相互作用情况,推动科学的发展。
受力分析的实例:受力分析的实例有很多,比如桥梁结构的受力分析、机械装置的受力分析、航天器的受力分析等。
通过对这些实例进行受力分析,可以得出这些物体所受到的外力情况和受力效应,为工程设计和科学研究提供重要依据和参考。
受力分析的局限性:受力分析是一种简化的理论模型,它假设物体是刚体、外力是静止的、力的作用时间短暂等,这与实际情况有所偏差。
因此,在一些复杂的场景下,受力分析可能并不能完全描述物体的受力情况,需要结合实际情况进行更加细致和精确的分析。
总的来说,受力分析是力学学科中的一个重要内容,它研究物体在外力作用下产生的受力情况和受力效应。
物体受力分析知识点总结一、受力的基本概念1. 受力的定义:受力是指外界施加在物体上的力。
力是产生或改变物体运动状态的原因,是相互作用的作用力。
根据牛顿第三定律,物体上的施力和受力是相等的,但方向相反。
2. 受力的种类:受力可以分为接触力和非接触力。
接触力是指物体与其他物体接触时产生的力,如重力、弹簧力、摩擦力等;非接触力是指物体之间不接触而产生的力,如引力、电场力、磁场力等。
3. 受力的表示:通常使用箭头表示受力,箭头的长度表示力的大小,箭头的方向表示力的方向。
受力的大小通常用牛顿(N)为单位。
二、受力分析的基本原理1. 牛顿第一定律:物体静止时,受力平衡;物体匀速直线运动时,合外力为零。
根据牛顿第一定律,当物体受到的合外力为零时,物体处于静止或匀速直线运动状态。
2. 牛顿第二定律:F=ma。
牛顿第二定律表明物体所受的合外力等于物体的质量与加速度的乘积。
这个定律说明了力与物体的运动状态之间的关系。
3. 牛顿第三定律:作用力与反作用力大小相等,方向相反。
牛顿第三定律表明,物体受到的外力和它对外界施加的力是相等的,但方向相反。
三、受力分析的基本步骤1. 分析物体受力的方向和大小:首先要确定物体受到的所有外力的方向和大小,包括接触力和非接触力。
2. 绘制受力图:将物体受到的外力用箭头表示在图上,箭头的长度表示力的大小,箭头的方向表示力的方向。
3. 分析各力的合成:将所有受力按照合力的原理进行合成,得到合外力的大小和方向。
4. 判断物体的运动状态:根据牛顿第一定律,判断物体是处于静止还是匀速直线运动状态;根据牛顿第二定律,根据合外力和物体的质量计算出加速度。
5. 检验受力分析的结果:对得到的结论进行检验,确保受力分析的结果符合物体的实际运动状态。
四、接触力的知识点1. 弹簧力:弹簧的弹性形变产生的力,大小与形变量成正比,与形变方向相反。
2. 静摩擦力:当物体相对静止时,接触面之间的摩擦力,大小与垂直于接触面的合外力成正比,但不超过最大静摩擦力。
总结受力分析引言受力分析是研究物体在力的作用下的平衡和运动状态的一种方法。
通过受力分析,我们可以确定物体所受的力的大小、方向和作用点,从而研究物体的平衡条件、加速度以及运动状态。
本文将对受力分析进行总结和回顾。
一、受力的基本概念在进行受力分析之前,我们首先需要了解一些基本概念。
1.力的定义:力是指物体之间相互作用的结果,是使物体发生形变、运动或引起速度、方向发生改变的原因。
力的大小用牛顿(N)来表示。
2.力的分类:力可以分为接触力和非接触力。
接触力是指物体之间通过接触而产生的力,如摩擦力、弹力等;非接触力是指物体之间不直接接触而产生的力,如重力、电磁力等。
3.力的性质:力具有大小、方向和作用点三个性质。
力的大小用数值表示,方向用箭头表示,作用点是力作用的具体位置。
二、受力分析的基本原理受力分析是基于牛顿第一定律和第二定律的基本原理进行的。
1.牛顿第一定律(惯性定律):物体在不受力的情况下将保持静止或匀速直线运动。
这意味着物体的平衡状态取决于外力的平衡情况。
2.牛顿第二定律(运动定律):物体的加速度与作用在它上面的合力成正比,反比于物体的质量。
这意味着物体的加速度取决于合力的大小和方向。
基于这两个基本原理,我们可以进行受力分析,推导物体的平衡条件和加速度。
三、受力分析的步骤在进行受力分析时,通常可以按照以下步骤进行。
1.确定物体所受的力:首先需要确定物体所受的所有力,包括接触力和非接触力。
可以通过观察、推测或测量等方式获得。
2.选择合适的参考系:选择合适的参考系有助于简化受力分析的过程。
通常可以选择物体上的某个点或者系统的质心作为参考点。
3.将力分解为分量:根据力的性质,将力按照水平和垂直方向分解为分量。
这样可以将受力分析问题转化为多个简单的受力分析问题。
4.列出受力平衡方程:根据牛顿第一定律,列出物体在水平和垂直方向上的受力平衡方程。
通过求解这些方程,可以得到物体的平衡条件或加速度。
5.求解未知量:根据已知的条件和受力平衡方程,求解未知量的数值。
受力分析专题一、受力分析1、定义:把某个特定的物体在某个特定的物理环境中所受到的力一个不漏,一个不重地找出来,并画出定性的受力示意图。
对物体进行正确地受力分析,是解决好力学问题的关键。
2、为了在受力分析时不多分析力,也不漏力,一般情况下按下面的步骤进行:(1)确定研究对象 —可以是某个物体也可以是整体。
(2)按顺序画力①.先画重力:作用点画在物体的重心,方向竖直向下。
②.次画已知力③.再画接触力—(弹力和摩擦力):看研究对象跟周围其他物体有几个接触点(面),先对某个接触点(面)分析,若有挤压,则画出弹力,若还有相对运动或相对运动的趋势,则再画出摩擦力。
分析完一个接触点(面)后,再依次分析其他的接触点(面)。
④.再画其他场力:看是否有电、磁场力作用,如有则画出。
二、受力分析的方法1、整体法:以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。
2、隔离法:把系统分成若干部分并隔离开来,分别以每一部分为研究对象进行受力分析,分别列出方程,再联立求解的方法。
3、通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。
有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交叉使用。
三、受力分析的判断依据:①从力的概念判断,寻找施力物体;②从力的性质判断,寻找产生原因;③从力的效果判断,寻找是否产生形变或改变运动状态。
总之,在进行受力分析时一定要按次序画出物体实际受的各个力,为解决这一难点可记忆以下受力口诀:地球周围受重力 绕物一周找弹力考虑有无摩擦力 其他外力细分析合力分力不重复 只画受力抛施力四、例题例1、单个物体受力情况例2、两个物体受力情况【例题】1、一个放在水平桌面上的物体,受到分别为5牛和3牛的两个力F1、F 2的作用后仍处于静止状态,如图8所示,则该物体受到的合力为 ,桌面对此物体的摩擦力大小为 ,方向为 。
2、一物体做匀速直线运动,在所受的多个力中,有一对大小为15N 的平衡力,当这对力突然消失后,该物体的运动状态将_______________(填“改变”或“不变”).3、一个小球重3牛顿,当它以0.5米/秒的速度在光滑的平面上作匀速直线运动时,加在小球上的水平推力是( )A、0牛顿B、1.5牛顿C、3牛顿D、无法判断。
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。
受力分析的注意点及基本思路受力分析是机械工程中的一个重要环节,它涉及到机械系统中各部件所受的力和力矩,以及在不同工况下的应力分布情况。
在受力分析中,我们需要关注以下几个注意点,并按照以下基本思路进行分析。
注意点1. 确定受力情况在进行受力分析之前,我们需要明确机械系统中各个部件所受的各种外力和内力。
外力包括载荷、支撑反力、摩擦力等,内力包括剪力和弯矩等。
通过明确受力情况,可以准确地分析各个部件的受力情况,进而指导系统设计。
2. 注意力的方向和大小在受力分析中,我们需要准确地确定各个部件所受力的方向和大小。
对于力的方向,需要注意其在坐标系中的正负方向;对于力的大小,需要注意其单位和参考系的一致性。
3. 考虑力的作用点受力分析中,我们需要考虑力的作用点、作用面和力的合力及其作用点。
在分析机械系统中各个部件的受力情况时,需要仔细考虑力的作用点位置是否正确,以准确地计算力对零件的作用力、转矩和剪力等影响。
4. 考虑材料特性在受力分析中,不仅需要考虑力的作用情况,还需要考虑所用材料的特性。
在进行应力分析时,需要根据材料的弹性模量、屈服强度等特性参数,计算各部件在受力情况下的应力分布情况,以判断机械系统是否安全可行。
基本思路进行受力分析时,我们需要按照以下基本思路进行分析。
1. 建立力学模型在进行受力分析时,需要先建立力学模型。
通过建立适当的坐标系,将机械系统分解为多个部件,并将所受力分解为其在坐标系中的分量,建立适当的受力模型。
通过建立力学模型,可以准确地表示系统各部件的受力情况。
2. 分析各部件受力情况在建立力学模型后,需要对各部件的受力情况进行分析。
根据各部件所受载荷、支撑反力和摩擦力等情况,计算各部件所受的剪力和弯矩,以确定各部件在不同工况下的受力情况。
3. 计算应力分布情况在分析各部件受力情况后,需要进行应力计算,计算各部件在受力情况下的应力分布情况。
对于不同类型的零件,可采用不同的应力计算方法。
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。
三、相互作用§3.1重力、弹力、摩擦力【学习目标】1、知道重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力及重心的概念。
2、理解弹力的产生条件和方向的判断,及弹簧的弹力的大小计算。
3、理解摩擦力的产生条件和方向的判断,及摩擦的大小计算。
【自主学习】阅读课本理解和完善下列知识要点一、力的概念1.力是。
2.力的物质性是指。
3.力的相互性是,施力物体必然是受力物体,力总是成对的。
4.力的矢量性是指,形象描述力用。
5.力的作用效果是或。
6.力可以按其和分类。
举例说明:二、重力1.概念:2.产生条件:3.大小为重力加速度,它的数值在地球上的最大,最小;在同一地理位置,离地面越高,g值。
一般情况下,在地球表面附近我们认为重力是恒力。
4.方向: 。
5.作用点—重心:质量均匀分布、有规则形状的物体重心在物体的,物体的重心物体上(填一定或不一定)。
质量分布不均或形状不规则的薄板形物体的重心可采用粗略确定。
三、弹力1.概念:2.产生条件(1);(2)。
3.大小:(1)与形变有关,一般用平衡条件或动力学规律求出。
(2式中的k被称为,它的单位是,它由决定;式中的x是弹簧的。
4.方向:与形变方向相反。
(1)轻绳只能产生拉力,方向沿绳子且指向的方向;(2)坚硬物体的面与面,点与面接触时,弹力方向接触面(若是曲面则是指其切面),且指向被压或被支持的物体。
(3)球面与球面之间的弹力沿,且指向。
(四)、摩擦力1.产生条件:(1)两物体接触面;②两物体间存在;(2)接触物体间有相对运动(摩擦力)或相对运动趋势(摩擦力)。
2.方向:(1)滑动摩擦力的方向沿接触面和相反,与物体运动方向相同。
(2)静摩擦力方向沿接触面与物体的相反。
可以根据平衡条件或牛顿运动定律判断。
3.大小:(1)滑动摩擦力的大小是指,不一定等于物体的重力;式中的μ被称为动摩擦因数,它的数值由决定。
(2)静摩擦力的大小除最大静摩擦力以外的静摩擦力大小与正压力关,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,与正压力成比;静摩擦力的大小应根据平衡条件或牛顿运动定律来进行计算。
【典型例题】【例1】如图所示,光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点,重心在P点,静止在竖直墙和桌边之间。
试画出小球所受弹力。
【例2】 如图所示,重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止,试画出杆所受的弹力。
【例3】如图所示,两物体重力分别为G 1、G 2,两弹簧劲度系数分别为k 1、k 2,弹簧两端与物体和地面相连。
用竖直向上的力缓慢向上拉G 2,最后平衡时拉力F=G 1+2G 2,求该过程系统重力势能的增量。
【例4】如图所示,用跟水平方向成α角的推力F 推重量为G 的木块沿天花板向右运动,木块和天花板间的动摩擦因数为μ,求木块所受的摩擦力大小。
【例5】 如图所示,A 、B 为两个相同木块,A 、B 间最大静摩擦力F m =5N ,水平面光滑。
拉力F 至少多大,A 、B 才会相对滑动?【例6】 小车向右做初速为零的匀加速运动,物体恰好沿车后壁匀速下滑。
试分析下滑过程中物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系。
【针对训练】1.下列关于力的说法, 正确的是( )A .两个物体一接触就会产生弹力B .物体的重心不一定在物体上C .滑动摩擦力的方向和物体运动方向相反D .悬挂在天花板上的轻质弹簧在挂上重2N 的物体后伸长2cm 静止,那么这根弹簧伸k 2 Δk 1G 1 Δx 2 G 2 Δx 1 Δ长1cm 后静止时, 它的两端各受到1N 的拉力2.如图所示,在粗糙的水平面上叠放着物体A 和B ,A 和B 间的接触面也是粗糙的,如果用水平拉力F 拉A ,但A 、B 仍保持静止,则下面的说法中正确的是( )。
A .物体A 与地面间的静摩擦力的大小等于FB .物体A 与地面的静摩擦力的大小等于零C .物体A 与B 间的静摩擦力的大小等于FD .物体A 与B 间的静摩擦力的大小等于零3.关于两物体之间的弹力和摩擦力,下列说法中正确的是( )A .有摩擦力一定有弹力B .摩擦力的大小与弹力成正比C .有弹力一定有摩擦力D .弹力是动力,摩擦力是阻力4.如图所示,用水平力F 将物体压在竖直墙壁上,保持静止状态,物体所受的摩擦力的大小( )A .随F 的增大而增大B .随F 的减少而减少C .等于重力的大小D .可能大于重力5.用手握着一个玻璃杯,处于静止状态。
如果将手握得更紧,手对玻璃杯的静摩擦力将 ,如果手的握力不变,而向杯中倒入一些水(杯仍处于静止状态),手对杯的静摩擦力将 。
6.一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到两个拉力作用,拉力的大小如图所示,物体处于静止状态,(1)若只撤去10N 的拉力,则物体能否保持静止状态? ;(2)若只撤去2N 的力,物体能否保持静止状态? 。
7.如图所示,在μ=0.2的粗糙水平面上,有一质量为10kg 的物体以一定的速度向右运动,同时还有一水平向左的力F 作用于物体上,其大小为10N ,则物体受到的摩擦力大小为______,方向为_______.(g 取10N/kg)8.如图所示,重20N 的物体,在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动,同时受到大小为10N 水平向右的力F 作用,物体所受摩擦力的大小为 ,方向为 。
【学后反思】______________________________________________________________________________________________________________________。
§3.2受力分析【学习目标】掌握受力分析的步骤,养成良好的受力分析习惯,并能正确的规范的画出受力分析图。
【自主学习】一、摩擦力1.定义:相互接触的物体间发生 时,在接触面处产生的阻碍 的力.2.产生条件:两物体 .这四个条件缺一不可.两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件(没有弹力不可能有摩擦力).3.滑动摩擦力大小:滑动摩擦力;其 中F N 是压力,μ为动摩擦因数 ,无单位. 说明:⑴在接触力中,必须先分析弹力,再分析摩擦力. ⑵只有滑动摩擦力才能用公式F=μF N ,其中的F N 表示正压力,不一定等于重力G. 例1.如图所示,用跟水平方向成α角的推力F 推重量为G 的木块沿天花板向右运动,木块和天花板间的动摩擦因数为μ,求木块所受的摩擦力大小.4.静摩擦力大小⑴必须明确,静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律F f =μF N 计算,只有当静摩擦力达到最大值时,其最大值一般可认为等于滑动摩擦力,即F m =μF N⑵静摩擦力:静摩擦力是一种 力,与物体的受力和运动情况有关.求解静摩擦力的方法是用力的平衡条件或牛顿运动定律.即静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定,其可能的取值范围是 0<F f ≤F m例2.如图所示,A 、B 为两个相同木块,A 、B 间最大静摩擦力F m =5N ,水平面光滑.拉力F 至少多大,A 、B 才会相对滑动?(研究物理问题经常会遇到临界状态.物体处于临界状态时,可以认为同时具有两个状态下的所有性质)5.摩擦力方向⑴摩擦力方向和物体间 的方向相反. ⑵摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度.通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同(作为动力),可能和物体运动方向相反(作为阻力),可能和物体速度方向垂直(作为匀速圆周运动的向心力).在特殊情况下,可能成任意角度.例3.小车向右做初速为零的匀加速运动,质量为m 的物体恰好沿车后壁匀速下滑.求物体下滑过程中所受摩擦力和弹力的大小,并分析物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系.由例2和例3的分析可知:无明显形变的弹力和静摩擦力都是被动力.就是说:弹力、静摩擦力的大小和方向都无法由公式直接计算得出,而是由物体的受力情况和运动情况共同决定的.6.作用效果:阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势,但对物体来说,摩擦力可以是动力,也可以是阻力.7.发生范围:①滑动摩擦力发生在两个相对运动的物体间,但静止的物体也可以受滑动摩擦力; ②静摩擦力发生在两个相对静止的物体间,但运动的物体也可以受静摩擦力.8.规律方法总结(1)静摩擦力方向的判断①假设法:即假设接触面光滑,看物体是否会发生相对运动;若发生相对运动,则说明物体原来的静止是有运动趋势的静止.且假设接触面光滑后物体发生的相对运动方向即为原来相对运动趋势的方向,从而确定静摩擦力的方向. ②根据物体所处的运动状态,应用力学规律判断. 如图所示物块A 和B 在外力F 作用下一起沿水平面向右以加速度a 做匀加速直线运动时,若A 的质量为m ,则很容易确定A 所受的静摩擦力大小为ma ,方向水平向右.③在分析静摩擦力方向时,应注意整体法和隔离法相结合. 如图所示,在力F 作用下,A 、B 两物体皆静止,试分析A 所受的静摩擦力.(2)摩擦力大小计算①分清摩擦力的种类:是静摩擦力还是滑动摩擦力.②滑动摩擦力由F f =μF N 公式计算.最关键的是对相互挤压力F N 的分析,它跟研究物体在垂直于接触面方向的力密切相关,也跟研究物体在该方向上的运动状态有关.特别是后者,最容易被人所忽视.注意F N 变,则F f 也变的动态关系.③静摩擦力:最大静摩擦力是物体将发生相对运动这一临界状态时的摩擦力,它只在这一状态下才表现出来.它的数值跟正压力成正比,一般可认为等于滑动摩擦力.静摩擦力的大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关,但跟接触面相互挤压力无直接关系.因而静摩擦力具有大小、方向的可变性,即静摩擦力是一种被动力,与物体的受力和运动情况有关.求解静摩擦力的方法是用力的平衡条件或牛顿运动定律.即静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定,其可能的取值范围是 0<F f ≤F m二、物体受力分析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。
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.按顺序找力必须是先场力(重力、电场力、磁场力),后接触力;接触力中必须先弹力,后摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力).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.4.需要合成或分解时,必须画出相应的平行四边形(或三角形)在解同一个问题时,分析了合力就不能再分析分力;分析了分力就不能再分析合力,千万不可重复.【典型例题】例1.画出下列各图中物体A 、B 、C 的受力示意图(已知物体A 、B 、C 均静止).例2、A 、B 、C 三物块质量分别为M 、m 和m 0,作如图所示的联结。