考點(diǎn)04 受力分析分析力的方向(解析版)

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1、專題4受力分析（二） 分析力的方向 學(xué)習(xí)目標(biāo) k,J1?掌握彈力中支持力、彈簧彈力、固定桿彈力方向的分析方法2?掌握相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)及靜摩擦力方向分析的幾種常規(guī)方法3?掌握傳動(dòng)帶、板塊類(lèi)滑動(dòng)摩擦力方向的分析方法 1?彈力的方向 （1）支持力（壓力）：總是垂直于接觸面（或接觸點(diǎn)的切面）指向受力物（如下圖） 步判斷彈力方向 （2）輕繩、彈簧：彈簧彈力應(yīng)弄清它的狀態(tài)（壓縮、拉伸），進(jìn) （3）輕桿：與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)2?摩擦力的方向 （1）靜摩擦力：總是與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反 分析方法： ① 利用相對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行判斷：建立直角坐標(biāo)系，分析物體在平行于接觸面上的除去摩擦

2、力以外的其他力的合力方向，該力方向即為物體的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向。 ② 利用運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判斷利用牛頓第三定律進(jìn)行判斷 （2）滑動(dòng)摩擦力的方向這類(lèi)摩擦力方向?qū)W生分析的難點(diǎn)在于接觸面在運(yùn)動(dòng)的類(lèi)型，如傳動(dòng)帶類(lèi)、板塊類(lèi)，其分析方法可利用物體所受摩擦力的的效果來(lái)判斷。 假設(shè)接觸面的速度為V],物體的速度為v2,兩者同向，則有： ① V]>v2，摩擦力為效果為阻力，f的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反；V]Vv2，摩擦力為效果為動(dòng)力，f的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同； 總結(jié):靜看趨勢(shì)，動(dòng)看效果 3?受力分析 （1）明確研究對(duì)象，即明確受力分析的對(duì)象（研究對(duì)象是受力物，只分析其他物體對(duì)它的作用力，不分析它對(duì)其他物

3、體的作用力） （2）隔離受力對(duì)象，畫(huà)出研究對(duì)象的受力示意圖（先應(yīng)該分析重力，緊接著需觀察受力物周?chē)袔讉€(gè)接觸物，每個(gè)接觸物對(duì)它是否存在彈力；再觀察受力物周?chē)袔讉€(gè)接觸面，是否每個(gè)接觸面都存在摩擦力，如果存在，這個(gè)力的方向如何；最后再看外界對(duì)研究對(duì)象是否存在其他的作用力，如推力或者拉力，最后做出該物體總的受力示意圖）順口溜：一重（場(chǎng)力）、二彈、三摩、后其他。 技巧：1?受力分析應(yīng)兼顧研究對(duì)象周?chē)矬w的受力情況典例強(qiáng)化 題組1彈力方向的分析例1（2019?貴州省遵義市航天中學(xué)月考）如圖所示，兩個(gè)彈簧的質(zhì)量不計(jì)，勁度系數(shù)分別為k、k，它們12一端固定在質(zhì)量為m的物體上，另一端分別固定在

4、Q、P上，當(dāng)物體平衡時(shí)上面的彈簧處于原長(zhǎng)，若把固定的物體換為質(zhì)量為2m的物體（彈簧的長(zhǎng)度不變，且彈簧均在彈性限度內(nèi)），當(dāng)物體再次平衡時(shí)，物體比第一次平衡時(shí)的位置下降了x,則x為（）m kk 1~2 mg(k+k) 12 2mg C Ck+k 12 kk 1~2 2mg(k+k) 12 【答案】A 【解析】本題考查彈簧彈力的分析當(dāng)質(zhì)量為mg,k1壓縮量為x,有k]X=mg；當(dāng)質(zhì)量為2m時(shí)，設(shè)又壓縮了Ax,有kl（x+Ax）+k2Ax=2mg,將klx=mg代入，即可得Ax=mg/（kl+k2）,選A例2.（2019?原創(chuàng)經(jīng)典）如圖所示，質(zhì)量m=1.8kg的小球以圖

5、中O點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)A點(diǎn)時(shí)速度vA=2m/s，已知桿長(zhǎng)L=0.9m,B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)軌跡的最低點(diǎn)，則（）在A點(diǎn)桿對(duì)小球的作用力為拉力B.在A點(diǎn)桿對(duì)小球的作用力為支持力C.在B點(diǎn)，桿的拉力T=98ND.在B點(diǎn)，桿的拉力T=62N 【答案】BC 【解析】本題考查運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)直桿受力情況的影響在A點(diǎn)：若只有重力充當(dāng)向心力，即：mg=mvA2/R，可求得A點(diǎn)零界速度v=3m/s,由于小球的實(shí)際速度為2m/s,所以桿對(duì)小球的作用力為支持力，方向向上，B對(duì)；A—B，由動(dòng)能定理可得：mvB2/2—mvA2/2=2mgR①，在B點(diǎn)，T=mg+mvB2/R，由①②得T=98N，C對(duì)

6、，D錯(cuò)。 題組2摩擦力方向及突變問(wèn)題例3（2019?浙江紹興一中高一期中）如圖所示，有一傾角=30°的斜面B,質(zhì)量為M,—質(zhì)量為m的物體J3 A靜止在B上，現(xiàn)用水平力F推物體A,F的大小為二mg,A和B始終保持靜止，則（）2 B、物體有沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) C、摩擦力的方向沿斜面向下D、若逐漸減小推力F至0,此過(guò)程中摩擦力的方向不變 【答案】AC 【解析】本題考查靜摩擦力方向的分析和摩擦力的突變問(wèn)題先做出物體除摩擦力以外的力的受力示意圖，建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，G與推力F在x軸上的合力F合=FcosO—mgsin0=mg/2，方向沿斜面向上，所以物體有上滑的趨勢(shì)，A對(duì)，B錯(cuò)；摩擦

7、力的方向應(yīng)向下，C對(duì)；減小推力F,G與F在x軸上的合力先減小為0,此過(guò)程中合力方向向上，繼續(xù)減小F,合力方向?qū)⒆優(yōu)橄蛳?，摩擦力的方向?qū)l(fā)生突變，由之前的向下變成向上，D錯(cuò)。 ////////^ 變式訓(xùn)練（2019?新課標(biāo)全國(guó)I卷）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過(guò)滑輪，其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動(dòng)N,直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45。。已知M始終保持靜止，則在此過(guò)程中（）A.水平拉力的大小可能保持不變 C.M所受斜面的摩擦力一定一直增加 B. M所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加

8、 D.M所受斜面的摩擦力可能先減小后增加 【答案】BD 【解析】如圖所示，以物塊N為研究對(duì)象，它在水平向左拉力F作用下，緩慢向左移動(dòng)直至細(xì)繩與豎直方向夾角為45。的過(guò)程中，水平拉力F逐漸增大，繩子拉力T逐漸增大;對(duì)M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，則隨著繩子拉力T的增加，則摩擦力f也逐漸增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，則隨著繩子拉力T的增加，摩擦力f可能先減小后增加。故本題選BD。 C. 例4.（2019?原創(chuàng)經(jīng)典）傳送帶與水平面夾角為37。，傳送帶以6m/s的速率沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示.今在傳送帶上端A處無(wú)初速度地放上一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的小物塊，它

9、與送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75，若傳送帶足夠長(zhǎng)，g取10m/s2，則（）B.滑塊下滑1.5m將與傳送帶共速D.共速后摩擦力的大小將發(fā)生突變 A.滑塊剛放上傳送帶時(shí)，摩擦力沿傳動(dòng)帶向上共速后摩擦力的方向?qū)l(fā)生突變 【答案】BC 【解析】本題考查傳送帶摩擦力方向的分析及摩擦力的突變問(wèn)題物體剛放上傳送帶時(shí)，相對(duì)傳送帶速度較慢，傳送帶對(duì)物體的摩擦力為動(dòng)力，方向沿斜面向下，A錯(cuò)；用正交分解法可得F=ymgcosO+mgsinO,a=F/m=12m/s2，當(dāng)v=6m/s時(shí)，由x=（v2—v02）/2a得x=1.5m,合合0 B對(duì)；共速時(shí)，摩擦力將由滑動(dòng)摩擦突變成靜摩擦力，且共速瞬間物體有相對(duì)于傳

10、送帶下滑的趨勢(shì),所以摩擦力的方向?qū)l(fā)生突變，由原來(lái)的向下突變?yōu)橄蛏?，C對(duì)；由于重力沿斜面方向的分力mgsinO恰好等于ymgcosO,摩擦力的大小之前為ymgcosO，共速時(shí)為mgsinO，但ymgcosO=mgsinO，所以摩擦力大小不變， 專題訓(xùn)練5.受力分析（二）一分析力的方向 一、選擇題1.下圖中各物體的受力圖正確的是（ A..■-i?心八?:曲: 群HI騎斜血IlliT滑Afi時(shí)物 【答案】A D. 【解析】本題考查傳送帶摩擦力方向的分析及摩擦力的突變問(wèn)題A對(duì)，B圖中少墻對(duì)鐵塊的支持力；C圖中國(guó)摩擦力方向應(yīng)沿斜面向上，D圖中豎直墻對(duì)木板的支持力方向應(yīng)為水平向右，

11、所以選A2（2019?山西平遙中學(xué)高三診考）如圖所示，在一個(gè)正方體的盒子中放有一個(gè)質(zhì)量分布均勻的小球，小球的直徑恰好和盒子內(nèi)表面正方體的邊長(zhǎng)相等，盒子正沿傾角為a的固定斜面勻速下滑，不計(jì)一切摩擦，下列說(shuō)法中正確的是（） A.只有盒子下底面對(duì)小球有壓力B.盒子的下底面和右側(cè)面對(duì)小球有壓力C.盒子下底面和左側(cè)面對(duì)小球有壓力D.若小球加上下滑，它可能只受一個(gè)彈力 【答案】CD 【解析】本題考查運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)彈力的影響當(dāng)盒子勻速下滑時(shí)，小球受重力和下底面對(duì)小球的支持力，只有左側(cè)面對(duì)小球產(chǎn)生壓力，小球的合力才為0，所以C對(duì)，AB均錯(cuò)；當(dāng)小球加速下滑時(shí)，由于加速度大小未知，可能出現(xiàn)三種情況，一為左側(cè)面有

12、壓力,此時(shí)加速度較小，二為左右側(cè)面均無(wú)作用力，小球只受下底面對(duì)它的彈力，此時(shí)加速度a=gsin0三為右側(cè)面由壓力，此時(shí)加速度最大，所以D對(duì)。 （2019?云南曲靖市四校聯(lián)考）如圖所示，固定在小車(chē)上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為0，在斜桿下端F列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷中，正確的是（ 小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)=mgsin9，方向沿桿向上小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)=mgcos9，方向垂直于桿向上C?小車(chē)向左勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)mg，方向豎直向上D?小車(chē)向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)的方向斜向右上方 【答案】CD 【解析】本題考查運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)彈力的影響當(dāng)小車(chē)靜止或勻速時(shí)，桿對(duì)球的作用力F大小為mg,方向豎直向上，AB錯(cuò)，C對(duì)；

13、當(dāng)小車(chē)加速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球所受合力方向向右，F(xiàn)應(yīng)斜向右上方，D對(duì)。 木塊A、B分別重50N和30N,它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2與A、B相連接的輕彈簧被cm， 壓縮了5cm,系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(dòng).已知彈簧的勁度系數(shù)為100N/m.用F=1N的水平力作用在木塊A上，如圖所示，力F作用后：（A.A所受摩擦力大小是4N,方向向右 B.A所受摩擦力大小是9N,方向向右 C.B所受摩擦力大小是4N,方向向左 D. B所受摩擦力大小為5N,方向向右 【答案】A 【解析】本題考查靜摩擦力方向的分析對(duì)于A,所受彈力Fk=K?x=5N,推力F與彈力的合力大小為4N,方向向

14、左，所以A所受摩擦力應(yīng)向右，大小為4N,A對(duì)，B錯(cuò)；對(duì)于B,所受彈力Fk=5N，方向向右，B有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以B所受摩擦力方向向左，大小為5N,CD均錯(cuò)（2019?原創(chuàng)經(jīng)典）如圖所示是工廠傳輸貨物的裝置，將質(zhì)量為m的物體A從圖中的斜面上靜止釋放，木塊以一定的速度v0滑上水平放置的傳送帶，傳送帶以一定的速率0.5v0順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，物體與皮帶動(dòng)摩擦因素為卩，假設(shè)皮帶足夠長(zhǎng)，關(guān)于A的受力情況下列分析正確的是（）力方向向左 A.開(kāi)始 塊A所 B.開(kāi)始時(shí)木塊A所受摩擦力方向向右 C.共速后物體所受摩擦力為靜摩擦力 D.共速后物體不受摩擦力 【答案】B 【解析】本題考查傳送帶類(lèi)滑動(dòng)摩擦

15、力方向的分析物體剛滑上傳送帶時(shí)相對(duì)于傳送帶速度較小，所受摩擦力為動(dòng)力，因此方向向右,A錯(cuò)，B對(duì)；共速后物體將在傳送帶上做勻速運(yùn)動(dòng)，不受摩擦力，CD均錯(cuò)。 二、作圖題如圖所示，大小相同的兩光滑圓球A和B,放在傾角為的光滑斜面上，用一直豎檔板檔住，接觸面均光滑，小球質(zhì)量都為m，請(qǐng)你做出B球的受力示意圖【解析】如圖: 7-（廣西桂林、崇左、百色2018聯(lián)考改編）一輕繩將小球P系于光滑墻壁上的0點(diǎn)、在墻壁和球P之間夾有一矩形物塊Q，如圖所示?若P、Q始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，請(qǐng)你做出p的受力示意圖>F N 8.如圖，在水平力F作用下，木塊A、B保持靜止.若木塊A與B接觸面是水平的，斜面光滑，請(qǐng)你做出木塊B的受力示意圖【解析】如圖: N 9?如圖所示，在傾角0=37。的斜面上放置一個(gè)質(zhì)量m=1.5kg的木塊A,斜面右側(cè)木塊B的質(zhì)量m=1.2kg,AB通過(guò)輕質(zhì)細(xì)繩繞過(guò)光滑定滑輪相連并處于靜止?fàn)顟B(tài)，g=10m/s2，請(qǐng)你分析木塊A的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)并畫(huà)出A 【解析】對(duì)于A,先分析物體除去摩擦力以為的力的受力情況，建立如下直角坐標(biāo)系，如圖1,物體在X 軸上：重力的分力Gx=mgsin0=9N，繩的拉力T=12N，所以物體在x軸上的合力沿斜面向上，物體有向上運(yùn)X動(dòng)的趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)摩擦力方向應(yīng)向下，物體總的受力示意圖如圖2。