常见的三种力及受力分析方法

第二章相互作用力与平衡

§2.1 常见的三种力及受力分析

基础知识：

一、力

1、定义：力是物体之间的相互作用。

2.力的作用效果：使物体发生形变或使物体的运动状态发生变化。

3.力的三要素：大小、方向、作用点。

4、力的性质

（1）物质性：力不能脱离物体而存在。“物体”同时指施力物体和受力物体。

（2）相互性：力的作用是相互的。

（3）矢量性：力是矢量，即有大小，又有方向。

5、力的分类：

⑴按力的性质分：可分为重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。

⑵按力的效果分：可分为压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。

6、表示力的方法：力的图示或力的示意图。

二.重力

1、定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。

2、大小：G=mg

3、方向：竖直向下。地面上处在两极和赤道上的物体所受重力的方向指向地心，地面上其他位置的物体所受重力的方向不指向地心。

4、重心：因为物体各个部分都受到重力作用，可认为重力作用于一点即为物体的重心。

⑴重心的位置与物体的质量分布和几何形状有关

⑵重心不一定在物体上，可以在物体之外。

5、不同星球表面g值一般不同。

三.弹力

1、定义：直接接触的物体间由于发生弹性形变而产生的力，这是由于要恢复到原来的形状，对使它发生形变的物体产生的力。

2、产生条件：直接接触、弹性形变

3、弹力方向的确定：

（1）压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，指向被压或被支持的物体。

（2）绳的拉力方向：总是沿着绳，指向绳收缩的方向。

（3）杆子上的弹力的方向：可以沿着杆子的方向，也可以不沿着杆子的方向。（4）弹簧的弹力方向：可拉伸可压缩

4、弹力大小的确定

F

⑴弹簧在弹性限度内，遵从胡克定律即kx

⑵同一根张紧的轻绳上拉力处处相等。

⑶弹力一般根据物体的运动状态，利用平衡知识或牛顿第二定律求解。

四.摩擦力

1.静摩擦力

①产生：两个相互接触的物体，有相对运动趋势时产生的摩擦力。

②作用效果：总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用。

③产生条件：

a ：相互接触且发射弹性形变

b ：有相对运动趋势

c:接触面粗糙

④大小：根据平衡条件求解或牛顿运动定律求解。

⑤方向：总是与物体的相对运动趋势方向相反。

2.滑动摩擦力

①产生：两个相互接触的物体，有相对运动时产生的摩擦力。

②作用效果：总是起着阻碍物体间相对运动的作用。

③产生条件：a ：相互接触且发射弹性形变b ：有相对运动c:接触面粗糙

④大小：滑动摩擦力的大小与正压力成正比，即N f μ=，N 指正压力不一定等于物体的重力，滑动摩擦力还可以根据平衡条件求解或牛顿运动定律求解

⑤方向：总是与物体的相对运动方向相反。

五、受力分析的基本步骤

1、步骤：

先分析场力（重力场、电场、磁场）

再分析弹力（有无、方向）

再分析摩擦力（有无、种类、方向）

注意：相接触的两个物体间，有弹力不一定有摩擦力，有摩擦力一定有弹力，无摩擦力一定无弹力

2、弹力的有无以及方向判断

（1）根据产生形变的方向判断

（2）根据物体运动状态判断

（3）假设法判断

3、静摩擦力的有无以及方向判断

（1）假设法

（2）根据运动状态

（3）利用牛顿第3定律

六、整体法受力分析

当多个物体具有共同加速度时，物体之间会有较多的相互作用力，外界对不同物体也会有外力，这时我们可以选择多个物体为一个整体对其受力分析，那么系统内部的相互作用力就会抵消，只需分析外力，从而使问题简化。

1、恰当选择整体

2、只分析整体受到的外力

3、整体内部的内力不用分析

重点分析

★摩擦力的理解

问题1：摩擦力一定是阻力吗?

问题2：某人爬上旗杆，后又沿旗杆爬下，试判断人所受的摩擦力方向？

问题3：滑动摩擦力公式中的N 一定等于mg 吗？

问题4：摩擦力一定是N f μ=吗？

问题5：运动的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力吗？

例题2：质量为2 kg 的物体,静止在水平地面上如图2-1-4所示,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等,给物体一水平拉力F.(g 取10 N/kg)

(1)当拉力大小为5 N 时,地面对物体的摩擦力是多大?

(2)当拉力大小为12 N时,地面对物体的摩擦力是多大?此后若将拉力

减小为5 N(物体仍在滑动),地面对物体的摩擦力是多大?若撤去拉力,

在物体继续滑动的过程中,地面对物体的摩擦力多大?

例3．在粗糙的水平面上放一物体A,A上再放一质量为m的物体B，

AB间的动摩擦因数为u，施加一水平力F与A，计算下列情况下A

对B的摩擦力的大小

⑴当AB一起做匀速运动时

⑵当AB一起以加速度a向右做匀加速运动时

⑶当力F足够大而使AB发生相对运动时

★物体受力分析步骤

★整体法受力分析

例题：如图所示，物体A、B、C叠放在水平桌面上，水平力为Fb=5N，Fc=10N，分别作用于物体B、C上，三个物体均静止，则A与B、B与C、C与地面间的静摩擦力分别为（）A、5N、0、5N

B、5N、5N、0

C、0、5N、5N

D、0、10N、5N

巩固练习

1.如图所示是2008年残奥会开幕式上我国残疾田径运动员侯斌即将点燃火炬的一幅感人的照片，关于侯斌在拉绳过程中绳对侯斌的摩擦力的叙述正确的是（）

A.由于侯斌向上运动，绳对侯斌的摩擦力是滑动摩擦力，方向向下

B.由于侯斌向上运动，绳对侯斌的摩擦力是滑动摩擦力，方向向上

C.侯斌受的是静摩擦力，方向向上

D.侯斌受的是静摩擦力，方向向下

2.人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所

示，以下说法正确的是（）

A.人受到重力和支持力的作用

B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用

C.人受到的合外力不为零

D.人受到的合外力方向与速度方向相同

3、如图所示,物体A置于倾斜的传送带上,它能随传送带一起向上或

向下做匀速运动,下列关于物体A在上述两种情况下的受力描述,正

确的是（）

A.物体A随传送带一起向上运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下

B.物体A随传送带一起向下运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下

C.物体A随传送带一起向下运动时,A不受摩擦力作用

D.无论A随传送带一起向上还是向下运动,传送带对物体A的作用力均相同

4、如图甲所示,光滑但质量分布不均的小球的球心在O,重心在P,静止

在竖直墙和桌边之间.试对小球受力分析.

5.在下图中,a、b（a、b均处于静止状态）间一定有弹力的是（）