

高中物理中的受力分析普遍比较难,我们为同学们整理了一些典型例题,配有较为详细的解析,希望同学们好好利用这些例题把受力分析这部分掌握牢。
受力分析是解决物理力学问题的基础,也是电磁学等内容的解题基础。
例题1:如左图所示,滑轮固定在天花板上,物块A、B用跨过滑轮不可伸长的轻细绳相连接,物块B静止在水平地面上。如用f和FN分别表示水平地面对物块B的摩擦力和支持力,则关于物体B的受力分析正确的是( )
A.可能受四个力:重力、弹力、拉力、静摩擦力
B.一定受四个力:重力、弹力、拉力、静摩擦力
C.可能受三个力:重力、拉力、静摩擦力
D.一定受三个力:重力、拉力、静摩擦力
解答:
研究对象:物体。
考查状态:处于静止状态,满足平衡条件——合外力为零
受力分析如右图所示:
表面看四个力和三个力都可能满足合外力为零。
深入分析,如果物体只受三个力而合外力为零,则物体与地面之间的弹力为零,即物体与地面之间不互相挤压。
如果物体与地面之间不互相挤压,则物体与地面之间就失去了摩擦力存在的前提条件。而摩擦力如果不存在则物体的平衡条件将不能满足。所以,物体B一定受四个力作用,B正确。
答案:B
例题2:如左图所示,一个光滑金属球,受到在同一个水平面上的直角钢架P、Q点的作用,处于静止状态。O点是球心,C点是球的重心。分析球的受力情况,画出力的图示。
解答:常常有两种受力分析结果,如右图所示。
本题属于点与点接触并挤压的情况,确定弹力方向首先应过接触点作切面,弹力方向应过接触点垂直于切面。正确结果如图(2)所示。
本题重力不在球心是一个干扰因素,确定弹力的方向,不能以重心为判断依据。
有人认为,球还受压力,方向垂直于切面向下,你认为正确吗?
注意,受力分析不要把反作用力画在受力物体上。不要以为接触就一定存在弹力作用,例如,如左图图所示,光滑小球与水平面和台阶接触并处于静止状态,分析小球的受力情况。
考察小球的运动状态:静止,满足合外力为0。用假设方法:如果小球除重力、水平面的竖直支持力之外,还受到台阶弹力作用,如右图所示,此三个力合力不为0,不能满足平衡条件,所以一定不存在支持力,小球与台阶接触但不挤压。或假设将台阶去掉,看小球的运动状态是否变化。
小结:当相互接触的物体之间是否形变不能明查时,应根据力与运动的关系来分析是否存在弹力及其方向。
例题3:如左图所示,小木块以初速度V0?沿三角形木块a的粗糙斜面向上滑动,至速度为零后又沿斜面加速返回斜面底端,三角形木块a始终相对水平面保持静止,则水平面对三角形木块a的摩擦力方向是:()A.始终向左B.始终向右C.先向左后向右D.先向右后向左
分析:先考虑简单情况,如果小木块与三角形木块相对静止,并相对于水平面静止。分析三角形木块相对于水平面有没有运动趋势?
解法一.使用隔离法进行受力分析
问题:斜面对小木块作用力的合力大小、方向如何?
答:合力数值上等于木块的重力,方向竖直向上。如左图所示
问题:那么小木块对斜面的作用力的合力又怎样?
答:竖直向下,大小也为木块的重力,如右图图所示
解法二.使用整体法进行受力分析
将两木块看成一个整体,它们处于平衡状态,合外力为0,只可能在竖直方向受到重力和弹力,不会受水平的作用力。如果存在水平方向的作用力,整体将在水平方向改变运动状态小。物体沿斜面匀速运动情况与此相同。
本题,小木块的加速度方向始终沿斜面向下,即其所受合力方向始终沿斜面向下。三角形木块受小木块作用力的合力斜向右下,如左图所示,地面对三角形木块的摩擦力,水平向左。或三角形木块a平衡,系统具有水平向左的加速度,必然受水平向左的外力——地面对三角形木块的摩擦力,水平向左。
答案:A
小结:由以上讨论,可知当物体之间有没有运动趋势不明朗时,可以根据力与运动的关系,如平衡条件分析判断。
综上所述:受力分析的基本方法是隔离法:明确研究对象,把它从周围物体中隔离出来,分析周围有哪些物体对它施加力的作用,各是什么性质的力,力的大小、方向怎样,并将它们一一画在受力图上。某些力是否存在必须考察物体的运动情况后才能确定,所以研究物体运动状态和运动过程也是受力分析的重要环节。
推荐文章:最标准的画受力图的步骤

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