物體之所以處于不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),是由于它們的受力情況不同。要研究物體的運(yùn)動(dòng),必須分析物體的受力情況。正確分析物體的受力情況,是研究力學(xué)問題的關(guān)鍵,是必須掌握的基本功。
如何分析物體的受力情況呢?主要依據(jù)力的概念,從物體所處的環(huán)境(有多少個(gè)物體接觸)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)著手,分析它與所處環(huán)境的其他物體的相互聯(lián)系。具體的分析方法是:
1、確定所研究的物體,然后找出周圍有哪些物體對(duì)它產(chǎn)生作用。
不要找該物體施于其他物體的力。比如所研究的物體叫A,那么就應(yīng)該找出“甲對(duì)A”和“乙對(duì)A”及“丙對(duì)A”的力……而“A對(duì)甲”或“A對(duì)乙”等力就不是A所受的力。也不要把作用在其他物體上的力錯(cuò)誤地認(rèn)為通過“力的傳遞”作用在研究對(duì)象上。
2、要養(yǎng)成按步驟分析的習(xí)慣。
先畫重力:作用點(diǎn)畫在物體的重心。
其次畫接觸力(彈力和摩擦力):繞研究對(duì)象逆時(shí)針(或順時(shí)針)觀察一周,看研究對(duì)象跟其他物體有幾個(gè)接觸點(diǎn)(面),某個(gè)接觸點(diǎn)(面)若有擠壓,則畫出彈力,若還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或趨勢(shì),則畫出摩擦力。分析完這個(gè)接觸點(diǎn)(面)后再依次分析其他接觸點(diǎn)(面)。
再畫其他場力:看是否有電場、磁場作用,如有則畫出場力。
3、畫完受力圖后再作一番檢查。
檢查一下畫出的每個(gè)力能否找出它的施力物體,若沒有施力物體,則該力一定不存在。特別是檢查一下分析的結(jié)果,能否使研究對(duì)象處于題目所給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),否則必然發(fā)生了多力或漏力的現(xiàn)象。
4、如果一個(gè)力的方向難以確定,可用假設(shè)法分析。
先假設(shè)此力不存在,觀察所研究的物體會(huì)發(fā)生怎樣的運(yùn)動(dòng),然后審查這個(gè)力應(yīng)在什么方向時(shí),研究對(duì)象才能滿足給定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
5、合力和分力不能重復(fù)地列為物體所受的力。
力的合成與分解的過程是合力與分力“等效替代”的過程,合力和分力不能同時(shí)存在。在分析物體受力情況時(shí),如果已考慮了某個(gè)力,那么就不能再考慮它的分力。例如,在分析斜面上物體的受力情況時(shí),就不能把物體所受重力和“下滑力”并列為物體所受的力,因?yàn)椤跋禄Α笔俏矬w所受重力在沿斜面方向上的一個(gè)分力。
例、跨過光滑定滑輪的輕繩,兩端各拴一個(gè)物體,如圖所示。物體A和B重均為2N,水平拉力F=12N。若物體A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài),試分析物體A和B的情況,畫出受力情況,畫出受力的示意圖,并計(jì)算各力的大小。
分析:根據(jù)各種力的概念和物體處于平衡狀態(tài),全面分析物體受力情況。針對(duì)靜摩擦力是被動(dòng)力的特點(diǎn),判斷物體A所受靜摩擦力的方向。
解析:物體受力情況如圖所示。物體A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài),它們所受合力均為零。物體B受重力GB和拉力F,GB = F=20N。物體A受重力GA =20N,水平拉力F=12N,繩子拉力F=20N,水平面支持力FN = GA-Fsin30°=10N, F水平分力為FA= cos30° ≈17N。由于方向向左的F水平分力比方向向右的水平拉力F大5N,所以物體A還受到5N靜摩擦力作用,其方向應(yīng)該向右,圖中的FN應(yīng)該為向右。
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