力学专题计算：(一)受力分析

力学专题计算：(一)受力分析

力学专题一受力分析

编稿：李丽娟审稿：龚宇责编：李井军

概述

对物体进行正确的受力分析是力学综合题的关键方法。解题的关键是要建立物理情境、画好受力分析图。另2009年的计算题做了调整，删除文字说明解释题（3分），此3分很可能分布在电学计算题（６分），和力学计算题（７分）。所以，预估很可能在受力分析图上附分。从各区的一、二模试题中可以看出，几乎都在力学题的受力分析图上给了１分。笔者对此点很欣赏，其实解决力学问题关键是做好受力分析，过好受力分析关，也很好的和高中的教学予以衔接。

受力分析的基本方法：

“整体法”与“隔离法”。

受力分析的步骤：

先明确研究对象；

再按照重力、弹力（支、拉、压）、摩擦力的顺序进行受力分析。

例题解析

１、 (多选)物体A在滑轮组拉力的作用下，1s内沿水平地面匀速移动了0.2m。弹簧

测力计的示数如图所示。不计滑轮重和轴摩擦，则

A．绳子自由端的拉力F＝2.2N

B．物体A受到的摩擦力f＝6.6N

C．绳子自由端移动速度v＝0.1m/s

D．滑轮组对物体A做功的功率P＝0.88W

解析：

将滑轮组的动滑轮和定滑轮隔离出来，如图所示，分别以定滑轮和动滑轮为研究对象进行受力分析（本题指分析水平方向的受力）：

由图可知，自由端的拉力Ｆ为2.2Ｎ，由于物体Ａ做匀速直线运动，则可得物体Ａ受到的滑动摩擦力的大小为4.4Ｎ；

再将图片顺时针旋转90o，可以看出自由端的速度为物体速度的2倍。则ＡＤ正确。

我们还可以以滑轮组的整体为研究对象，受力分析如图所示，也可以得到正确答案。

答案：ＡＤ

２、如图重600N的人站在重5400N的船上，通过滑轮把船匀速拉向岸边。人拉绳的力为500N，人和船相对静止。不计绳重、滑轮处摩擦，船受到水的阻力为

A. 500N

B. 1000N

C. 2500N

D. 3000N

解析：将人和船隔离出来，以人和船为研究对象进行受力分析如图所示，

由图可知：水对船的阻力为1000N；将人和船作为一个整体，以人和船的整体为研究对象进行受力

分析如图所示，

本题是一道难题，学生的得分率很低。很多学生都错误的选择了Ａ选项，即500N，主要原因是以船为研究对象时忘记考虑了人对船施加的静摩擦力。

答案：B

※思考：还可以如何选取研究对象呢？其实我们还可以以人、船、滑轮的整体为研究对象，如图所示，则墙对人的拉力很容易就可以求出为1000Ｎ，船对水的阻力也就可知了。

（注意，为了突出墙对整体的作用力1000Ｎ，图中并未画出水对船的阻力）

由上可以看出，“整体法”和“隔离法”都可以解决问题，但是“整体法”要更简单

些，而“隔离法”却可以分析出两个物体间的相互作用力，他们各有优势和不足，要根据

具体的情况，选择不同方法。

※再思考：公共汽车是平直的公路上匀速行驶，站

在车里的人在水平方向上受到什么力？

解析:因为人与公交车一起做匀速直线运动，所以

人在水平方向不受力，而本题中人之所以还要受到船给

他的静摩擦力，原因是因为人在水平方向还受到了一个

拉力，相对于船有了运动的趋势。

３、工人利用滑轮组按照如图所示的方式提升货箱。工人的体重为G人＝800N。提升第一个货箱时，工人用F0＝500N的竖直向下的力拉绳时，没有提起货箱。工人用F1＝600N的竖直向下的力拉绳时，货箱恰能以0.2m/s的速度匀速上升。此时工人提升货箱的效率为62.5%。第二个货箱比第一个货箱重500N，工人仍能提起第二个货箱并使第二个货箱以0.1m/s的速度匀速上升。求：

⑴第一个货箱未被拉动时，水平地面对货箱的支持力；

⑵工人提升第一个货箱和第二个货箱做功功率变化量的大小。

解：n＝4

h＝＝＝

G1＝hnF1＝0.625×4×600N＝1500N

4F1＝G1＋G轮＋G人

G轮＝4F1－G1－G人＝4×600N－1500N－800N＝100N

分析人受力如图甲

人对货箱的压力

G人＝F支人＋F0

F支人＝G人－F0＝800N－500N＝300N

F压＝F支人

分析动滑轮受力如图乙

G轮＋F’拉＝3F0

动滑轮对货箱的拉力

F’拉＝3F0－G轮＝3×500N－100N＝1400N

F拉＝F’拉

分析货箱受力如图丙受力分析图

F支＋F拉＝G1＋F压

水平地面对货箱的支持力

F支＝G1＋F压－F拉＝1500N＋300N－1400N＝400N

提升第二个货箱

G2＝G1＋500N＝1500N＋500N＝2000N

G总2＝G2＋G轮＋G人＝2000N＋

100N＋800N＝2900N

G总1＝G总2－500N＝2900N－

500N＝2400N

△P＝P1－P2＝G总1v1－G总2v2＝

2400N×0.2m/s－2900N×0.1m/s＝

190W

从上述分析可以看出，解题过程主

要采用的是“隔离法”，分别以人、货箱、动滑轮为研究对象，进行了受力分析。下面我们再试试“整体法”

以人、货箱、动滑轮的整体为研究对象，进行受力分析，受力分析如图所示。则有

G1＋G人＋G轮＝F支＋4F0－－－①

G1＋G人＋G轮＝4F１－－―②

G２＋G人＋G轮＝4F２－－－③

①－②可得：

F支＝4F１－4F0＝400N

③－②可得：

4F２－4F１=G２－G1=500N

F２=725Ｎ，

则：△P=P1－P2=F１4v1－F２4v2

=600N×4×0.2m/s-725N×4×0.1m/s=190W

可见，运用“整体法”要更简单，甚至连机械效率的条件都可以不用，但是需要注意的是，绳子自由端的速度与物体上升的速度是４倍的关系。

４、用如图所示的滑轮提升重4.5×103N的货物A，使A在2s内匀速升高

2m。如果拉力F的功率P＝5kW，忽略绳重和轴摩擦。求：拉力F在2s内做的功和滑

轮的机械效率h。若用此滑轮匀速提升物体B时的机械效率＝80%，求物体B受到

的重力G B。

解：以动滑轮和物体Ａ为研究对象，受力分析如图所示

W总＝Pt＝5×103W×2s＝1×104J