上海科教版高中物理必修1课件 分析物体的受力课件4

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一条放在地面上长为L的柔软匀质粗绳，将其一端 向上提至粗绳刚好离地时，它的重心位置升高了多少？ 长为L的均匀直钢管平放在水平地面上，现抬起一端，使 其与水平面成30°角时，它的重心位置升高了多少？
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解析：匀质粗绳放在地面上时重心在地面上，将它一
端上提至下端刚要离地时，重心在
L 2
高度，重心升高了
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2．对重心的理解 (1)重心是重力的等效作用点；并非物体的全部重力都 作用于重心。 (2)重心的位置可以在物体上，可以在物体外。如一个 圆形平板的重心在板上，而一个铜环的重心就不在环上。
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(3)重心在物体上的位置与物体的位置、放置状态及运 动状态无关，但一个物体的质量分布或形状发生变化时， 其重心在物体上的位置一般也发生变化。
图3－4－4
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[思路点拨] 首先找到匀质立方体的几何中心(重心)， 然后由几何关系重心在两个位置时离地面的高度，最后 求出重心位置高度的变化。
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[解析] 匀质立方体的重心位于中心，也就是对角面
AbcD两对角线Ac、bD的交点，如图中的O点所示，立方体
平放时它离地面的高度h＝l 2 Nhomakorabea。当把立方体绕bc棱翻转到使
对角面AbcD处于坚直平面内时，O点离地的高度即等于O点
到bc棱的距离，也即等于对角面边长Ab或cD的一半，故后
来O点离地的高度h′＝ 22l。
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所以翻转后这个匀质立方体的重心位置升高了 Δh＝h′－h＝ 22l－12l＝12( 2－1)l。
[答案]
1 2(
2－1)l
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[借题发挥] 该类问题的求解思路是： (1)根据质量分布均匀、形状规则的特点，确定出物 体的重心就是它的几何中心。 (2)根据物体的位置变化情况，借助几何知识确定物 体重心位置的变化。
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解析：木板受重力 G，斜面对它的 支持力 N1，物块对它的压力 N2，斜面 对它的摩擦力 f1，物块对它的摩擦力 f2，受力示意图如图所示。 答案：见解析图
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[例2] 如图3－4－4所示，把一个平放着的、边长为l 的匀质立方体绕bc棱翻转，使对角面 AbcD 处于竖直平面 内，则它的重心位置升高了多少？
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[重点诠释] 1．对重力的理解 (1)概念：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力， 但由于地球自转的影响，重力一般不等于地球对物体的吸 引力。 (2)大小：由于 G＝mg，在同一地点，重力的大小与质 量成正比；物体的重力与其运动状态无关。 (3)方向：重力的方向始终竖直向下，也可以说成“垂 直于水平面向下”。
(4)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中 心上；对形状不规则的薄物体，可用支撑法或悬挂法来确 定其重心。
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2．关于重心，下列说法正确的是
()
A．重心就是物体内最重的一点
B．重心是物体各部分所受重力的等效作用点
C．规则物体的重心必在其几何中心
D．重心是重力的作用点，它必然在物体内部
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解析：物体上各处都受重力作用，为研究问题方便，认 为重力作用于一点，该等效作用点叫做物体的重心。它 的位置与物体的形状和质量分布有关，对形状规则、质 量分布均匀的物体，其重心在物体的几何中心，仅仅外 形规则但是质量分布不均匀，则重心不在几何中心，故 选项 B 正确，A、C、D 错误。 答案：B
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(3)按照规范的顺序查找力，是确保受力分析准确 的基础，物体受到的每一个力，都应该能找到这个力的 施力物体。结合运动状态验证力，也是受力分析的重要 步骤。总之，受力分析要养成良好的思维习惯。
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若将例题中的两个物体放在斜面上，系统仍处于静 止状态，如图3－4－3所示，请画出木板的受力图。
图3－4－3
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1. 如图3－4－1所示，甲、乙两个物体叠
放在水平面上，用水平力 F 拉物体乙，
它们仍保持静止状态，甲、乙间接
图3－4－1
触面也为水平，则乙物体受力的个数为
()
A．3 个
B．4 个
C．5 个
D．6 个
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解析：乙物体受重力、拉力、甲的压力、地面的支持力 及地面的摩擦力共 5 个力，故选 C。 答案：C
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1. 明确研究对象是受力分析的着眼点。 2．受力分析常用的物理方法有整体法
和隔离法。 3．重力是由于地球的吸引而使物体受
到的力。 4．重心的位置与物体的形状和质量分
布有关，物体的重心不一定在物体 上。
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[自学教材] (1)受力分析就是分析研究对象 受到的力 。因此，首先 要明确 研究对象 ，这是受力分析的着眼点。力学中的研究 对象，可以是某个 物体 、 物体的一部分 或 某个作用点 。
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4．受力分析时需注意的问题 (1)在进行受力分析时，一定要注意，我们分析的是 物体“受到”的力，而不是物体对外施加的力。 (2)区分内力和外力：对几个物体的整体进行受力分 析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中 出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成 了外力，要画在受力分析图上。
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[解析] (1)明确研究对象是木板，把木板 AB 隔离出来， 单独画出。
(2)在示意图上画出木板 AB 的重力 G。 (3)环绕 AB 一周，找出其他物体与 AB 的接触处：木 板与墙在 A 处相接触、与地面在 B 处相接触、与物体 m 在 C 处相接触。一共有三处与外界接触。
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(4)在 A 处，由于墙面是光滑的， 所以木板 AB 在 A 处只受向右的支持 力 N1 作用；在 B 处，受地面竖直向 上的支持力 N2；假设地面光滑，木 板 AB 可向右滑动，所以地面给木板 B 端一个向左的摩 擦力 f1 作用；在 C 处，m对木板有一个垂直木板向下的
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[自学教材] 1．定义 一个物体各部分都会受到重力的作用，从 效果 上， 可以把这些作用力视作集中作用于一点，这一点被称为重 心。
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2．决定因素 (1)物体的 形状 (2)物体的 质量 分布。 3．理解 (1)重心可以在物体 内部 ，也可以在物体外部。 (2)质量分布均匀、规则的物体，重心就在其 几何中心 。
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[重点诠释] 1．物体是否受某力的判断依据 (1)条件判断：根据是否满足力的产生条件来判断物 体是否受到某个力的作用； (2)效果判断：根据力的作用效果来判断物体是否受 到某个力的作用； (3)相互作用判断：利用力的作用的相互性，即施力 物体同时也是受力物体。
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2．受力分析的步骤 (1)明确研究对象，即首先要确定我们要分析哪个物体 的受力情况。 (2)按一定的顺序去分析：先重力，后接触力(弹力、 摩擦力)。其中重力是非接触力，应先予以标出；弹力在 接触且发生形变处存在；摩擦力在有弹力存在的接触面上 才可能有。
L 2
；
均匀铜管平放时重心在地面上，将其抬至与水平面成30°角
时，重心即钢管的中心上升L2×sin30°＝L4。
答案：L2
L 4
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压力 N3，又因为 m 静止在木板 AB 上，m 要受到沿木板 AB 向上的静摩擦力作用，所以木板受到 m 施加的沿木 板向下的静摩擦力 f2 的作用。 (5)AB 的受力示意图如图所示。 [答案] 见解析图
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[借题发挥] (1)对研究对象进行受力分析时，首先要把研究对象与 周围物体隔离出来，再看它和周围哪些物体发生相互作用。 (2)有时为了便于分析，先从整体分析判断物体受力， 然后再单独分析。
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(2)选定研究对象后，接着就可以围绕着力学中常见 的三类力—— 重力 、 弹力 、 摩擦力 的产生条件，逐个 确定物体受到哪些力的作用，最后依据物体受到的各个 力的方向，画出 受力示意图 。
(3)隔离法是把某个(或某部分)物体从 整体中 单独 提取出来进行分析的方法。
(4)当把物体简化为质点研究时，可把物体受到的各 个力都集中在其重心上。
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(3)受力分析图画好后，一定要判断一下受力情况与 物体的运动状态是否相符合，同时是否“多力”(即出现无 施力物体的力)、“丢力”。按正确的顺序进行受力分析是 保证不“丢力”的有效措施；注意每个力的施力物体和产 生的条件是不“多力”的关键。
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3．受力分析的方法 (1)整体法与隔离法：整体法研究系统外的物体对系统 整体的作用，不考虑系统内物体间的相互作用；隔离法研 究系统内物体之间的相互作用。 (2)假设法：是受力分析有效的辅助方法。当不容易确 定某力的有无或方向时，可先假设该力有或无(或方向)， 看引起的结果是否符合给定的运动状态或形变效果。
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[例1] 如图3－4－2所示，重力为 G 的长木板 AB， A 端靠在光滑墙壁上，AB 上又放置一物体 m，整个系统 处于静止，请画出木板 AB 的受力图。
图3－4－2
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[思路点拨] 明确研究对象按照由易到难的顺序分 析：一般先分析重力，后分析接触力，接触力中先分析 弹力后分析摩擦力，即“一重、二弹、三摩擦”。