【正文】 面 ， 特殊的曲面，如圓面時， 彈力方向 指圖 1— 2 圖 1— 3 第 4 頁 共 26 頁 向圓心。 再如例 1 的 a 圖中，若斜面對 球有彈力 ，其方向應(yīng)是垂直斜面且指向球，這樣球也不會處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以斜面對 球 也沒有 彈力 作用。同時依據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)，由二力平衡（或牛頓第二定律）還可以列方程求解 彈力 。 【解析】 圖 a中接觸面對 球沒有彈力 ；圖 b中 斜面對小球有支持力 法 2：根據(jù)“物體的 運(yùn)動狀態(tài)”分析 彈力 。若 不能維持現(xiàn)狀則有彈力，因?yàn)榻佑|物撤去隨之撤去了應(yīng)該有的彈力，從而改變了研究對象的現(xiàn)狀。防范辦法是要按規(guī)律作 三、分類例析 1．彈力有、無的判斷 彈力的產(chǎn)生條件是接觸且發(fā)生彈性形變。 少畫力往往是由受力分析過程混亂所致，因此 。 要防止多畫力。 4. 受力分析的 輔助手段 （ 1）物體的平衡條件（共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為零） （ 2） 牛頓第二定律（物體有加速度時） （ 3） 牛頓第三定律（內(nèi)容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上） ： （ 1） 多畫力。 （ 4）可看成質(zhì)點(diǎn)的物體，力的作用點(diǎn)可畫在重心上，對有轉(zhuǎn)動效果的物體，則力應(yīng)畫在實(shí)際位置上。 （ 3） 驗(yàn)證： a．每一個力都應(yīng)找到對應(yīng)的施力物體 物體的運(yùn)動狀態(tài)對應(yīng)。 分析它受到周圍其他物體對它的作用力 第 2 頁 共 26 頁 a．先畫重力：作用點(diǎn)畫在物體的重心，方向豎直向下。為了保證分析結(jié)果正確，應(yīng)從以下幾個方面 突破難點(diǎn)。 教學(xué)要求 不 符合學(xué)生的實(shí)際，要求過高，想一步到位，例如：一開始就給學(xué)生講一些受力個數(shù)多、且又難以分析的物體的受力情況等。如：彈力、摩擦力等，雖然發(fā)生在接觸處，但在接觸的地方是否存在、方向如何卻難以把握。第 1 頁 共 26 頁 高中物理 1難點(diǎn)強(qiáng)行突破 ? 難點(diǎn)之一 物體受力分析 一、難點(diǎn)形成原因： 力是物體間的相互作用。 受力分析時除了將各力的產(chǎn)生要求、方向的判斷方法熟練掌握外 ，同時還要與物體的運(yùn)動狀態(tài)相聯(lián)系，這就需要一定的綜合能力。這樣勢必在學(xué)生心理上會形成障礙 。 ： 整體法和隔離法 ： 各種性質(zhì)力的產(chǎn)生條件及各力方向的特點(diǎn) 步驟 ： 為了在受力分析時不多分析力，也不漏力，一般情況下按下面的步驟進(jìn)行： （ 1） 確定研究 對象 — 可以是某個物體也可以是整體。 b．次畫已知力 c． 再畫接觸力 — （彈力和摩擦力）：看 研究 對象跟 周圍 其他物體有幾個接觸點(diǎn)（面），先對某個接觸點(diǎn)（面）分析，若有擠壓，則畫出彈力，若還有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動的趨勢，則再畫出摩擦力。 說明： （ 1） 只分析 研究對象 受的 根據(jù)性質(zhì)命名的 實(shí)際 力 (如：重力、彈力、摩擦力 等 )，不畫它對別的物體的作用力。 （ 5） 為了使問題簡化，常忽略某些次要的力 。 ，錯將其他物體受到的力畫入。第一，徹底隔離研究對象。 ，所有接觸點(diǎn)都要分析到。但有的形變明顯，有的不明顯?？梢娊佑|物對研究對象維持現(xiàn)狀起著舉足輕重的作用，故有彈力。 即可以先假設(shè)有 彈力 ，分析是否符合物體所處的運(yùn)動狀態(tài)。 例 2： 如圖所示，判斷 接觸面 MO、 ON 對球有無 彈力，已知球靜止，接觸面光滑。 【總結(jié)】 彈力 有、無 的判斷是難點(diǎn)，分析時常用 “假設(shè)法” 并結(jié)合 “物體的運(yùn)動狀態(tài)”分析。 彈力方向與重心位置無關(guān) 。 圖 b 中 B 處為點(diǎn)與曲面接觸，發(fā)生的形變?yōu)檠匕霃椒较蛳蛲獍迹謴?fù)形變就得沿半徑向上凸起， C 處為點(diǎn)與平面接觸， C 處碗的形變的方向?yàn)樾毕蛳聣?，要恢?fù)形變就得沿垂直桿的方向向上，所以 B 處桿受的彈力為垂直過接觸點(diǎn)的 切面 沿半徑指向圓心， C 處桿受的彈力為垂直桿向上。另外應(yīng)記住 平 面與 平 面 、點(diǎn)、曲面 接觸 ， 曲面與點(diǎn) 、曲面 接觸 ， 繩 、桿 彈力 方向 的特點(diǎn)，才能得以正確分析。（ 1） 小車 靜止時，球處于平衡狀態(tài)，所受合外力為零，因重力豎直向下，所以桿對球的彈力 F 豎直向上，大小等于球的重力 mg，如圖 1— 7 甲所示。 【解析】 （ 1） 球處于平衡狀態(tài)， 桿對球產(chǎn)生的彈力方向豎直向上，且大小等于球的重力mg。 3．判斷摩擦力的有、無 摩擦力 的 產(chǎn)生條件 為：（ 1）兩 物體相互接觸 ，且 接觸面粗糙 ；（ 2） 接觸面 間有擠壓；（ 3）有 相對運(yùn)動 或 相對運(yùn)動趨勢 例 5： 如圖 1— 8 所示， 判斷下列幾種情況下物體 A 與 接觸面 間 有、無摩擦力。 4．摩擦力的方向 摩擦力的方向 為 與接觸面相切 ， .與物體 間 的相對運(yùn)動方向 或相對 運(yùn)動趨勢 的 方向相反 。若能發(fā)生，則這個相對運(yùn)動的方向就為原來靜止時兩物體間的相對運(yùn)動 趨勢 的方向。假設(shè) 甲輪是光滑的，則甲輪轉(zhuǎn)動時皮帶不動，輪上 P點(diǎn)相對于皮帶向前運(yùn)動 ， 可知輪上 P 點(diǎn)相對于皮帶有向前運(yùn)動的趨勢，則輪子上的 P 點(diǎn)受到的靜摩擦力方向向后，即與甲輪的轉(zhuǎn)動方向相反，再假設(shè)乙輪是光滑的，則當(dāng)皮帶轉(zhuǎn)動時，乙輪將會靜止不動，這時，乙輪邊緣上的 Q 點(diǎn)相對于皮帶向后運(yùn)動，可知輪上 Q 點(diǎn)有相對于皮帶向后運(yùn)動的趨勢，故乙輪上 Q 點(diǎn)所受摩擦力向前，即與乙輪轉(zhuǎn)動方向相同。 【審題】 本題中 假設(shè) A、 B 間接觸面是光滑的 ，當(dāng) F 使物體 B 向右加速時，物體 A 由于慣性將保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，經(jīng)很短時間后它們的相對位置將發(fā)生變化，即物體 A 相對 B有向左的運(yùn)動，也 就是說在原來相對靜止時，物體 A 相對于 B 有向左的運(yùn)動 趨勢 ，所以 A受到 B 對它的 靜摩擦力 方向向右（與 A 的實(shí)際運(yùn)動方向相同）。如圖 1— 11 所示 法 2： 根據(jù)“物體的運(yùn)動狀態(tài)”來判定。以 A 物體為研究對象： A 物體在豎直方向上受重力和支持力，二者平衡，假設(shè)在水平方向上 A 受到 B 對它的靜摩擦力，該力的方向一定沿水平方向，這樣無論靜摩擦力方向向左或向右，都不可能使 A 物體處于平衡狀態(tài)，這與題中所給 A 物體處于勻速運(yùn)動 狀態(tài)相矛盾，故 A 物體不受 B 對它的靜摩擦力。水平方向上整體受到向右的拉力 F 作用，所以水平面對整體一定有向左的滑動摩擦力，而水平面對整體的滑動摩擦力也就是水平面對 B 物體的滑動摩擦力。 B 對 A 的 摩擦力與 A 對 B 的 摩擦力是一對作用力和反作用力， 根據(jù) 牛頓第三定律， B 受到 A 對它的 靜摩擦力 方向向左。 【審題】 首先選取研究對象 —— 木桿，其次按順序畫力：①重力Ｇ — 作用在木桿的中點(diǎn)，方向豎直向下；②畫彈力。如圖 1— 13 乙所示 【總結(jié)】 受力分析時應(yīng)按步驟分析，桿受的各力應(yīng)畫在實(shí)際位置上。假設(shè) B 對 A 有水平方向的摩擦力，不論方向水平向左還是向右，都與 A 處的靜止?fàn)顟B(tài)相矛盾，所以Ｂ對Ａ沒有摩擦力。 【解析】 A、 B、 C 三物體的受力如圖圖 1— 14 乙所示 【總結(jié)】 用隔離法分析物體受力分析最常用的方法，分析時應(yīng)將研究的物體單獨(dú)拿出來，不要都畫在一起，以免出現(xiàn)混亂。 例 11： 如圖 1— 15 甲所示，物體Ａ、Ｂ靜止，畫出Ａ、Ｂ的受力圖。假設(shè)墻是光滑的，Ａ物體相對墻將下滑，也就是說Ａ物體相對墻有向下的運(yùn)動趨勢，所以墻對Ａ有豎直向上的摩擦力 f 墻 。豎直方向上，受重力 3G，豎直向下，兩板對它向上的摩擦力，分別為 f；水平方向上，受兩側(cè)板對它的壓力 N N2。 再 隔離 B， 豎直方向上 B 物體受重力 G 、 由牛頓第三定律得， B 受到 A 對它的向上的摩擦力 fAB 、 C 對它的向上的摩擦力 fCB ， 以及 水平方向上 A 對它的壓力 NAB和 C 對它的壓力 NCB。 。 所以 正確答案為： A、 C 再以整體法分析： Ｍ對地面的壓力和地面對 M 的支持力是 一對作用力和反作用力，大小相等，方向相反。 【總結(jié)】 綜上可見，在分析整體受的外力時，以整體為 研究對象分析比較簡單。通過對不同類型題目的分析練習(xí)，讓學(xué)生做到準(zhǔn)確靈活地分析摩擦力的有無、大小和方向。關(guān)于物體所受滑動摩擦力的方向判斷有兩種方法：一是根據(jù)滑動摩擦力一定要阻礙物體間的相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢，先判斷物體相對傳送帶的運(yùn)動方向，可用假設(shè)法，若無摩擦，物體將停在原處，則顯然物體相對傳送帶有向后運(yùn)動的趨勢，因此物體要受到沿傳送帶前進(jìn)方向的摩擦力，由牛頓第三定律，傳送帶要受到向 后的阻礙它運(yùn)動的滑動摩擦力；二是根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的作用效果來分析它的方向，物體只所以圖 1— 20 第 12 頁 共 26 頁 圖 2— 1 能由靜止開始向前運(yùn)動，則一定受到向前的動力作用，這個水平方向上的力只能由傳送帶提供，因此物體一定受沿傳送帶前進(jìn)方向的摩擦力，傳送帶必須要由電動機(jī)帶動才能持續(xù)而穩(wěn)定地工作，電動機(jī)給傳送帶提供動力作用，那么物體給傳送帶的就是阻力作用，與傳送帶的運(yùn)動方向相反。因此該摩擦力方向一定與物體運(yùn)動方向相反。以 10m/s 的速度逆時針轉(zhuǎn)動，在 傳送帶上端輕輕地放一個質(zhì)量 m= ㎏的物體，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ =，已知傳送帶從 A→ B 的長度 L=16m，則物體從 A 到 B 需要的時間為多少？ 【審題 】傳送帶沿逆時針轉(zhuǎn)動，與物體接觸處的速度方向斜向下，物體初速度為零，所以物體相對傳送帶向上滑動（相對地面是斜向下運(yùn)動的），因此受到沿斜面向下的滑動摩擦力作用，這樣物體在沿斜面方向上所受的合力為重力的下滑分力和向下的滑動摩擦力，因此物體要做勻加速運(yùn)動。 這樣的加速度只能維持到物體的速度達(dá)到 10m/s 為止，其對應(yīng)的時間和位移分別為： ,1s10101 savt ??? 第 13 頁 共 26 頁 圖 2— 2 m52 21 ?? as ? ＜ 16m 以后物體受到的摩擦力變?yōu)檠貍魉蛶蛏?，其加速度大小為（因?yàn)?mgsinθ＞μ mgcosθ）。因此，在解答此類題目的過程中，對這些可能出現(xiàn)兩種結(jié)果的特殊過程都要進(jìn)行判斷。 這樣的加速度只能維持到物體的速度達(dá)到 10m/s 為止，其對應(yīng)的時間和位移分別為： , savt ??? 21 ?? as ? ＜ 16m 以后物體受到的摩擦力變?yōu)檠貍魉蛶蛏?，其加速度大小為零（因?yàn)?mgsinθ＜μ mgcosθ）。以 10m/s 的速度逆時針轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端輕輕地放一個質(zhì)量 m=㎏的物體，它與傳送帶 間的動摩擦因數(shù)μ =，已知傳送帶從 A→ B 的長度L=5m，則物體從 A 到 B 需要的時間為多少？ 【審題】 該題目的物理過程的前半段與例題 1 是一樣的， 由于傳送帶比較短，物體將一直加速運(yùn)動。 【總結(jié)】 該題目的關(guān)鍵就是要分析好第一階段的運(yùn)動位移，看是否還要分析第二階段。 第 15 頁 共 26 頁 【解析】 物體放上傳送帶以后，開始一段時間，其運(yùn)動加速度2m / i nc os ??? m mgmga ??? 。 本題的一種錯解就是： 221atL? 所以：aLt 2?= 該時間小于正確結(jié)果 ，是因?yàn)槲矬w加速到 10m/s 時，以后的運(yùn)動是勻速運(yùn)動，而錯誤結(jié)果是讓物體一直加速運(yùn)動，經(jīng)過相同的位移，所用時間就應(yīng)該短。 解決這類題目的方法如下：選取研究對象，對所選研究對象進(jìn)行隔離處理，就是一個化難為簡的好辦法。設(shè)皮帶的速度為 V0，物體做初速為零的勻加速直線運(yùn)動，末速為 V0，其平均速度為 V0/2，所以物體的對地位移 x 物 =20tV， 傳送帶對地位移 x 傳送帶 =V0t，所以 A、 B 兩點(diǎn)分別運(yùn)動到如圖 2— 5 乙所示的 A＇、 B＇位置，物體相對傳送帶的位移也就顯而易見了， x 物 =2傳送帶x，就是圖乙中的 A＇、 B＇間的距離，即傳送帶比物體多運(yùn)動的距離，也就是物體在傳送帶上所留下的劃痕的長度。 設(shè)傳送帶勻速前進(jìn)的速度為 ，把質(zhì)量為 5kg 的木箱靜止 放 到 傳送帶上，由于滑動摩擦力的作用， 木箱 以 6m/s2 的加速度前進(jìn)，那么這個木箱放在傳送帶上后，傳送帶上將留下一段多長的摩擦痕跡？ 【審題】 傳送帶上留下的 摩擦痕跡 ，就是行李在傳送帶上滑動過程中留下的，行李 做初速為零的勻加速直線運(yùn)動，傳送帶一直勻速運(yùn)動，因此行李剛開始時跟不上傳送帶的運(yùn)動。木箱剛放在傳送帶 上時，相對于傳送帶的速度 v=,方向水平向左。