一、重力、彈力、摩擦力的區(qū)別與聯(lián)系
例1如圖所示,水平地面上堆放著原木,關于原木P在支撐點M、N處受力的方向,下列說法正確的是(　　)A.M處受到的支持力豎直向上B.N處受到的支持力豎直向上C.M處受到的靜摩擦力沿MN方向D.N處受到的靜摩擦力沿水平方向
答案:A解析:支持力的方向與接觸面垂直,所以M處的支持力的方向與地面垂直,即豎直向上,N處支持力的方向與接觸面垂直,即垂直MN向上,故選項A正確,B錯誤;摩擦力的方向與接觸面平行,與支持力垂直,故選項C、D錯誤。
二、摩擦力的分析與計算1.確定摩擦力是靜摩擦力還是滑動摩擦力。2.若為滑動摩擦力,則(1)根據(jù)f=μN求解,與物體的運動是否為勻速、加速、減速無關;注意壓力N不一定等于重力mg。(2)物體做勻速運動時,也可由二力平衡條件求解。3.若為靜摩擦力,則(1)f≠μN,與壓力N無關;(2)只有最大靜摩擦力fmax≈μN,與壓力N成正比。(3)只能根據(jù)物體靜止,由二力平衡條件求解。4.在相同壓力下,最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力。一般情況下,認為二者相等。
例2如圖甲所示,A物體放在水平面上,動摩擦因數(shù)為0.2,物體A重10 N,設物體A與水平面間的最大靜摩擦力為2.5 N,若對A施加一個由零均勻增大到6 N的水平推力F,請在圖乙中畫出A所受的摩擦力FA隨水平推力F變化的圖像。
解析:水平推力F≤2.5 N之前,物體未動,物體受靜摩擦力FA=F。當F>2.5 N后,FA發(fā)生突變,變成滑動摩擦力,其大小為FA滑=μFN=μG=0.2×10 N=2 N。作出圖像如圖所示。
變式訓練1如圖所示,把一重力為G的物體,用一個水平的推力F=kt(k表示恒量,t表示時間)壓在豎直的足夠高的平整的墻上,從t=0開始,物體所受的摩擦力f隨時間t的變化關系是圖中的(　　)
答案:B解析:首先物體受到的滑動摩擦力為f=μkt,隨時間的增加而從零開始增加。開始時,fG時,物體做減速運動,當速度減為零時,物體處于靜止狀態(tài),滑動摩擦力變?yōu)殪o摩擦力,大小突變?yōu)榕c重力大小相等,故選項B正確。
三、物體的受力分析對物體進行正確的受力分析并畫出受力分析圖是解決力學問題的基礎,因此必須熟練掌握受力分析的方法,尤其是彈力、摩擦力存在的判斷。判斷力存在與否的方法:(1)條件判斷:根據(jù)力的產生條件是否滿足來判斷物體是否受到某個力的作用;(2)效果判斷:根據(jù)力的作用效果是否得以體現(xiàn)來判斷物體是否受到某個力的作用;(3)相互作用判斷:利用力的作用的相互性,即施力物體同時也是受力物體,從一個物體是否受到的某個力的作用來判斷另一個物體是否受到相應的力的作用。
例3如圖所示,重力為G的長木板AB,A端靠在光滑墻壁上,AB上又放置一木塊m,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),請畫出木板AB的受力圖。
解析:按受力分析的步驟進行分析:(1)明確研究對象是木板AB,把木板AB從圖中隔離出來,單獨畫出。(2)畫出木板AB的重力示意圖G。(3)環(huán)繞AB一周,找出其他物體與AB的接觸處:木板與墻在A處相接觸、與地面在B處相接觸、與木塊m在C處相接觸。一共有三處與外界接觸。
(4)在A處,由于墻面是光滑的,因此木板AB在A處只受向右的彈力F1作用;在B處,受地面豎直向上的彈力F2;假設地面光滑,木板AB將向右滑動,所以地面給木板B端一個向左的摩擦力F3作用;在C處,木塊m對木板有一個垂直木板向下的彈力F4,又因為木塊m靜止在木板AB上,木塊m要受到木板AB向上的靜摩擦力作用,所以木板受到木塊m施加向下的靜摩擦力F5的作用。
規(guī)律方法 當受力分析的物體與其他物體接觸面較多時,在分析彈力和摩擦力時,可以按照“繞物轉一周,尋找接觸面(或點),分析每個接觸面(或點)”的順序進行,以免漏力。
變式訓練2畫出圖中物體A的受力示意圖,并寫出力的名稱和施力物體。
解析:甲:A受重力G、推力F、支持力N、墻壁對A向左的彈力F',施力物體分別是地球、推A的物體、地面、墻壁,受力示意圖如圖甲所示。乙:A受豎直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力N、沿斜面向下的滑動摩擦力f,施力物體分別是地球、斜面、斜面,受力示意圖如圖乙所示。丙:A受重力G、支持力N、滑動摩擦力f,施力物體分別是地球、水平面、水平面,受力示意圖如圖丙所示。丁:A受重力G、拉力F、彈力N,施力物體分別是地球、繩子、墻壁,受力示意圖如圖丁所示。

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