物理中考专题讲座13:受力分析专题

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物理中考专题讲座13:受力分析专题

一、专题概述

    受力分析是力学中重要的组成部分,是初中物理力学中的必考内容,最近几年中考中力学所占百分比为35%45%

    受力分析是解决力学问题必须掌握的基本技能,学会画好物体的受力分析示意图,对物体进行正确的受力分析,是做好力学题的有力保障。

    受力分析是中考物理力学部分的重点难点,也是拉分的知识点。本专题选取了历年中考中比较典型、高频的几类题目进行剖析解答,引导同学们有针对性地复习,掌握这类题目的解题技巧。

二、知识准备

(一)几个基本概念

1.平衡力、相互作用力、平衡状态

1)平衡力是指一个物体受到大小相等、方向相反的力,两个力的受力物体是同一个产生的效果互相抵消,合力为零。

2)相互作用力是两个物体之间的相互作用,相互作用力的受力物体是两个。产生的效果不能互相抵消。

3)平衡状态:不受力或者所受合力为零。处于平衡状态受力一定是成对的。一个力的效果必定有另一个力与之相抵消。

2.摩擦力、静摩擦力与滑动摩擦力

1)摩擦力的产生条件:

①物体间必须要直接接触且必须要相互挤压

②物体接触面粗糙

③物体间必须要有相对运动或有相对运动的趋势

2)静摩擦力是两个相互接触的物体,当其接触表面之间有相对滑动的趋势,但仍然保持相对静止时,彼此作用着阻碍相对滑动的阻力;静摩擦力等于其方向上的拉力或重力。

3)当两物体产生相对滑动时,则在接触间将产生阻碍物体滑动的力,称为滑动摩擦力。滑动摩擦力等于拉力、重力或其和差(一定要在平衡状态下分析)。

3.内力与外力

    如果研究对象不只一个物体呢?这就要涉及到多个物体的研究系统了,此时的力因施力物体的不同而有了区别,即内力和外力。

    内力,是指研究系统内部物体之间的相互作用,即施力物体和受力物体都在所选的研究对象系统之内。形象比喻为人民内部矛盾”。

    外力,是指研究对象系统内部的物体和系统之外的物体之间的相互作用,即施力物体并不在选定的研究对象之内。形象比喻为敌我矛盾”。

    看到这里,你会发现内力和外力是相对的。本来的敌我矛盾,要是把敌人同化到我们这边来不就变成了人民内部矛盾了吗?内力和外力也是如此,将外部的施力物体也纳入到研究系统之内,外力就变成了内力了。

    举个例子,人坐在凳子上,如果选取的研究对象是人,那么凳子给人的支持力就是外力。但是当我们把凳子和人整体系统分析的时候,凳子给人的力就属于内力了。这种方法非常有用,可以仔细的领会一下。

4.整体法和隔离法

    从上面的分析我们可以看到,一个力是内力还是外力,关键点在于我们选取的研究对象系统是如何界定的。同时为了求解内力和外力,我们就衍生出来了两种基本的分析方法。

1)整体法:在力学中,整体法就是把几个物体视为一个整体作为研究对象进行求解的方法。受力分析时,只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力(外力),不考虑整体内部之间的相互作用力(内力)。所以分析整体周围其他物体对整体的作用时,可以不分析整体内部物体间的相互作用力。

2)隔离法:在力学中,隔离法就是指对物理问题中的单个物体或单个过程进行分析、研究的方法。受力分析时,就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来,作为研究对象,只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力。研究系统内物体之间的相互作用力,分析它受到周围其他物体对它的作用力,不考虑研究对象对其他物体的作用力。③外力F将物体全部按入水中

3)我们以下图为例来分析整体法和隔离法。

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第1张

①整体法:研究这一整体与地面的受力分析时,采用整体法。受力分析时,只分析地面对A、B、C这一整体的作用力(外力),不考虑A、B、C内部之间的相互作用力(内力)。

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第2张

②隔离法:分别研究A、B、C的受力分析时,采用隔离法。

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第3张

(二)受力分析的四依据

1.力的物质性:

任何一个力都不可能脱离物体而单独存在,必须与两个物体同时有联系,即施力物体和受力物体。

如图是子弹从枪口射出后,在跟水平方向成30°仰角的方向上运动的受力分析图。有人会说子弹还受到高温高压气体对子弹向前的推力F1,甚至于说还存在惯性力。你认为这种说法正确吗?

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第4张

注意:惯性不是力,子弹离开枪膛后就脱离施力物体,那这个力也就不存在了。

2.力的条件性

    依据各种力产生的条件和特性进行受力分析。在分析一个力是否存在的时候,必须根据该力产生的条件是否完全具备来判断。比如:两个物体若未直接接触,就不存在弹力和摩擦力;两个物体相互接触,但是没有相互挤压,则不存在弹力,也不存在摩擦力;两个物体接触面光滑,则一定不存在摩擦力,等等。

(就是由力的条件来判断这个力的存在性)

3.力的相互性

    某个物体对其他物体施加力的同时,也必定受到其他物体对他的力的作用。不存在只施加力而不受力的物体,也不存在只受力而不施加力的物体,在分析几个相互关联的物体受力情况时,可从力的相互性考虑。

4.力和运动的一致性

    物体处于什么样的运动状态是由物体的受力情况决定的,受力状况和运动状态总是一致的,比如:处于平衡状态(静止或匀速直线运动)的物体,其合外力为零,等等。

    物体A随传送带一起水平向右匀速(或加速)运动,请画出物体A的受力示意图。

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第5张

(三)受力分析的一般步骤

1.明确研究对象:

    明确研究对象进行受力分析前,要先弄清对哪个物体受力分析或分析哪个力。

2.确定分析方法:整体法、隔离法

    我们常说的“隔离法”、“整体法”,指的是受力的对象是单个物体,还是由多个物体组成的的整体。对于连接体,在进行受力分析时,往往要变换几次研究对象之后才能解决问题。 

    通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,整体法与隔离法交叉使用。

3.有序地分析受力

    养成按一定的步骤进行受力分析的习惯,这样可以避免漏力或添力。

    一般分三步走:先分析重力;然后找出跟研究对象接触的物体,分析接触力,如弹力、摩擦力等;最后分析电场力、磁场力等。

4.分析完受力情况后再检查

(1)检查一下分析出的每个力能否找出它的施力物体。若没有施力物体,则该力一定不存在。寻找施力物体是防止多力的有效措施。

2)根据分析的结果分析物体运动状态,看能否使物体处于题目中所给的状态,否则必然发生了多力或漏力的现象。

5.如果一个力的方向难以确定,可用假设法进行分析

    先假设这个力存在或者不存在,观察所研究的物体会发生怎样的运动后,审查这个力是否存在时,研究对象才能满足给定的运动状态。

    如图所示,小球在竖直细绳的拉力作用下在光滑斜面上处于平衡状态,请画出小球的受力示意图。

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第6张

三、典型题型

1:在水平桌面上叠放着木块P和Q,水平力F推动两个木块做匀速直线运动,如图,下列说法正确的是(  B) 

A.P受到3个力的作用,Q受4个力的作用

B.P受到2个力的作用,Q受5个力的作用

C.P受到3个力的作用,Q受5个力的作用

D.以上说法都不对

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第7张

2:如图所示,一个木块放置在水平桌面上,木块在水平方向共受到三个力的作用,即F1, F2和摩擦力f的作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=2N,假若撤去力F1,则木块在水平方向受到的摩擦力为(

A.10N的滑动摩擦力,方向向左

B.10N的静摩擦力,方向向右

C.2N的滑动摩擦力,方向向左

D.2N的静摩擦力,方向向右

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第8张

3:如图甲所示,两个完全相同的A、B物块叠放在水平桌面上,用F1=30N的水平力作用在B物块上,A、B一起做匀速直线运动;假若将F2=50N的水平力按如图乙所示作用在A物块上,它们仍然一起做匀速直线运动。下列说法正确的是(  C

A.图甲中B物块所受的摩擦力为30N,方向向右 

B.图甲中地面对A物块的摩擦力为30N,方向向左 

C.图乙中A、B间的摩擦力为0N 

D.图乙中地面对A物块的摩擦力为50N,方向向右

【分析】

如图甲,对B物块运用隔离法分析,B在向右的30N推力作用下向右匀速度直线运动,因此还应受到A给B向左的静摩擦力与其平衡,大小也为30N。对A、B两个物块整体法分析,因为水平方向A、B两个物块已经合力为零,为了匀速不能再受到任何摩擦力,所以地面不能够给A物块摩擦力。故答案A和B错误;

对图乙中AB物块运用整体法分析,AB物块受到一个向右的推力,要保持向右匀速直线运动,则要受到地面给A一个向左的滑动摩擦力,大小为50N。故答案D错误;对图乙中B物块运用隔离法分析,假设B要受到A给它的静摩擦力,那么在水平方向B只受到这一个力而不能平衡,也就无法向右匀速运动,因此假设不成立,A、B间无摩擦力。故答案C正确。 

4:如图所示,A、B、C三个物块受到F1F2两个力的作用,整体一起向右匀速运动,则(B

A.B对A的摩擦力大小为5N,方向向左 

B.地面对C的摩擦力大小为2N,方向向左 

C.B对C的摩擦力大小为5N,方向向左 

D.C对B的摩擦力方向与地面受到摩擦力的方向相同

【分析】

A和B的关系用整体法分析,A相对于B保持静止状态,它们之间的摩擦力为0,故A错误; 

B和C的关系用隔离法分析,B相对于C保持静止状态,水平方向上B受到拉力F1和摩擦力作用,摩擦力和拉力是一对平衡力,拉力F15N, B受到C的摩擦力是5N,方向向左;         

C受到B的摩擦力水平向左,大小是5N,根据物体间力的作用是相互的,所以C上表面受到B的摩擦力水平向右,大小是5N,故C错误; 

物体C进行匀速直线运动,水平方向上受到B对C水平向右的摩擦力、地面对C水平向左的摩擦力、水平向左的拉力F2,这三个力是平衡力,所以C下表面受到地面的摩擦力大小为2N,方向水平向左,故B正确;D错误。     

5:如图所示,水平桌面上有三个物体A、B、C叠放在一起,在水平力F1=F2=6N的作用下,以共同的速度在水平桌面上滑动,那么此时物体B作用于A的摩擦力大小和作用于C的摩擦力大小分别为(  B  )

A.6N,12N    

B.6N,0N

C.12N,6N    

D.12N,0N 

【分析】

A物块运用隔离法分析,受力需要平衡,那么A物块一定要受到B物块向右的乙施加的摩擦力6N。对三个物体运用整体分析,因为水平方向F1F2已经合力为零,为了匀速不能够再受到任何摩擦力,因此地面不给C物块摩擦力。答案为B。       

6:如图所示,A、B、C、D是4块质量相同的砖,每块重50N, A、D两侧是两块竖直的木板,木板外侧分别用10ON的力压紧,砖处于静止状态。则A砖与木板之间的摩擦力为100N A砖与B砖之间的摩擦力为50 B砖与C砖之间的摩擦力为

【分析】

先用整体法分析,4块砖的总重力为4×50N=20ON;两边的压力F相同,两边受到的摩擦力也相同,根据平衡力知识,向下的重力20ON与两边的摩擦力之和相等;故两边的砖块A和D各受到100N的摩擦力作用,且方向竖直向上;

B砖和上述分析可知,B砖受到A砖竖直向上的摩擦力作用,大小为50N,B砖还受到自身竖直向下的重力,大小也为50N,根据受力平衡可知,B砖与C砖间不存在摩擦力的作用,即B砖与C砖之间的摩擦力为0。

7:如用轻质细线把两个完全相同的小球悬挂起来,如右图所示,今对小球

a施加一个水平向左的恒力F,并对小球b施加一个水平向右的恒力F,最后达

到平衡。整体平衡后的状态可能是图(C

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第9张

【分析】

a、b两球连同之间的细线看成一个整体,对整体受力分析可知其水平方向的拉力平衡,则a球上方的细线必定沿竖直方向(需要与总重力平衡),故 ABD 错误,C正确。

8:如图所示,两个完全相同的条形磁铁A和B,质量均为m,将它们竖直放在水平地面上,用弹簧秤通过一根细线竖直向上拉磁铁A,若弹簧秤读数为mg,则B对A的支持力F1以及水平地面对B的支持力F2分别为(D

A.F1=0,F2=mg                  

B.F1=mg,F2=0  

C.F10,F2mg                

D.F10,F2=mg

【分析】

1)先利用隔离法,分析磁铁A受到向下的重力、向上的拉力、B对A的向下引力和B对A向上的支持力,这四个力平衡,因为拉力和重力大小相等,所以B对A的向下引力和B对A向上的支持力相等,所以,F10,但不一定等于mg,所以AB错误。   

2)把磁铁A和B当成一个整体,这个整体的重力等于2mg,向上的拉力为mg,还有向上的支持力,根据这三个力平衡,所以水平地面对B的支持力F2的大小等于mg,故C错误,D正确。  

9:如图所示,重为G的物体A放在粗糙的斜面上处于静止状态;若用一个方向始终沿斜面向上,大小从零开始逐渐增大的变力F作用在物体上,使物体从静止状态逐渐转变到沿斜面向上运动的整个过程中,对物体受到的摩擦力方向的判断,下列说法正确的是(  C

A.摩擦力方向始终沿斜面向上 

B.摩擦力方向始终沿斜面向下 

C.摩擦力方向先沿斜面向上,后沿斜面向下 

D.摩擦力方向先沿斜面向下,后沿斜面向上

【分析】

物体静止在斜面上,有相对于斜面向下运动的趋势,受到的摩擦力方向沿斜面向上。当所受拉力从零开始增大时,静摩擦力开始减小,直至为零。此后拉力继续增大,物体有沿斜面向上运动的趋势,受到的摩擦力方向沿斜面向下。当物体开始向上滑动时,受到的滑动摩擦力方向还是沿斜面向下。故选C。

10:如图所示,小华通过定滑轮用力F'拉弹簧测力计,另一端通过细绳拉长方体木块A,木块A下面是一长木板B,长木板B放在光滑水平面上,实验时拉着B沿水平地面向左运动,读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。当拉力F为2N时,弹簧测力计示数为2N,当拉力F变为4N时,下列说法正确的是(  D

A.A受到的摩擦力大小为4N 

B.B受到的摩擦力的方向向左 

C.B受到的合力大小为2N 

D.弹簧测力计的示数随木块B运动的速度增大而增大

【分析】

A.拉力F为2N时,弹簧测力计示数为2N,说明AB间的摩擦力为2N,当拉力F变为4N时,AB间的压力和接触面的粗糙程度都没有变化,所以A受到的摩擦力大小仍为2N,故A错误;

B.实验时拉着B沿水平地面向左运动,所以B受到的摩擦力的方向向右,故B错误;

C.摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,与木块B运动的速度无关,所以测力计的示数不变,故C错误;

D.B受到向右2N的摩擦力,受到向左的拉力为4N,所以B的合力为二力的差,大小为2N,故D正确;故选D。

四、练习提升

1.如图所示,一长方体木块,置于同一粗糙水平面上,甲图木块竖放,乙图木块平放,丙图木块平放并在其上加一重物,在甲、乙、丙三种情况下,匀速拉动长方体所需的水平力分别为FFF。则下列关系正确的是(

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第10张

A.FFF

B.FFF

C.FF=F

D.F=FF

2.如图所示,A、B两相同长方体木块放在水平面上,它们的高度相等,长木板C放在它们上面。用水平力F拉木块A,使A、B、C一起沿水平面向右匀速运动,则(     )

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第11张

A.A对C的摩擦力向左 B.B对C的摩擦力向右  

C.C对A的摩擦力向左 D.C对B的摩擦力向左

3.在15N的水平拉力F作用下,木板A在水平地面上匀速向右运动的过程中,物体B相对于地面静止,此时弹簧测力计的示数为3N,则B所受滑动摩擦力的方向为水平向(选填“左”或“右”),A受到地面的摩擦力大小为N。保持A、B不变,若增大拉力F使A加速运动,B所受摩擦力大小(选填“变大”、“不变”或“变小”)。

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第12张

4.如图甲所示,两个完全相同的物块A、B叠放在水平面上,在20N的水平力F1的作用下一起做匀速直线运动,此时物块B所受的摩擦力为N;若将A、B物块按图乙所示紧靠放在水平桌面上,用水平力F2A,使它们一起做匀速直线运动,则推力F2=N。

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第13张

5.如图甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的推力F的作用,其F-t和v-t的图象分别如图乙、丙所示。由图象可知,0~3s内,推力对物体做功J;t=5s时,物体受到的摩擦力是N。

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第14张

6.如图所示,弹簧测力计下挂着铁块P,其正下方的水平地面上放着一块条形磁铁Q,P和Q均处于静止状态。已知P和Q的重力分别为G和3G,若弹簧测力计的示数为2G,则下列说法正确的是(    )

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第15张

A.P对弹簧测力计的拉力大小为G 

B.P对Q的吸引力和地面对Q的支持力大小分别为G和2G 

C.P对Q的吸引力和Q对P的吸引力是一对平衡力,大小均为G 

D.弹簧测力计对P的拉力和Q对P的吸引力是一对平衡力,大小分别均为2G

7.如图叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是(    )

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第16张

A.甲、乙两图中A物体所受的摩擦力大小均为F 

B.甲、乙两图中B物体受到地面对它的摩擦力均为F 

C.乙图中物体A受到的摩擦力为0,物体B受到地面对它的摩擦力为F 

D.甲图中物体A受到的摩擦力为F,物体B受到地面对它的摩擦力为F

8.有3块相同的砖,每块砖重为10N,一人用竖直的两板将三块砖如图所示夹起,则2号砖左侧和右侧各自所受摩擦力大小分别为( )

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第17张

A.5N   5N    B.5N  10N     C.10N   5N     D.10N  10N

9.如图所示,水平桌面上有甲、乙、丙三个物块叠放在一起,现用5N的力F沿水平方向拉物块乙,甲、乙、丙都保持静止。下列说法中错误的是( )

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第18张
A.桌面对甲的摩擦力为5N B.桌面受到的摩擦力为5N  

C.乙对丙的摩擦力为5N D.甲对乙的摩擦力为5N

10.在力F的作用下拉着物体A带动着小车和物体B在水平地面上一起做直线运动,如图所示,关于此现象下列说法正确的是( )

①若物体A向右做匀速运动时,物体B不受到摩擦力

②若物体A向右做加速运动时,物体B受到向右的摩擦力

③若物体A向右做匀速运动时,小车受到物体A对它向左摩擦力

④若撤去力F后,小车将向右做匀速直线运动

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第19张

A.只有①②正确           B.只有②④正确  

C.只有②③正确                D.只有②③④正确      

物理中考专题讲座13:受力分析专题 第20张
物理中考专题讲座13:受力分析专题 第21张
物理中考专题讲座13:受力分析专题 第22张
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