考點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 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?掌握相對運動趨勢及靜摩擦力方向分析的幾種常規(guī)方法3?掌握傳動帶、板塊類滑動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 （3）輕桿：與物體的運動狀態(tài)有關(guān)2?摩擦力的方向 （1）靜摩擦力：總是與相對運動趨勢的方向相反 分析方法： ① 利用相對相對運動趨勢進行判斷：建立直角坐標系，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動趨勢方向。 ② 利用運動狀態(tài)進行判斷利用牛頓第三定律進行判斷 （2）滑動摩擦力的方向這類摩擦力方向?qū)W生分析的難點在于接觸面在運動的類型，如傳動帶類、板塊類，其分析方法可利用物體所受摩擦力的的效果來判斷。 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的方向與物體的運動方向相反；V]Vv2，摩擦力為效果為動力，f的方向與物體的運動方向相同； 總結(jié):靜看趨勢，動看效果 3?受力分析 （1）明確研究對象，即明確受力分析的對象（研究對象是受力物，只分析其他物體對它的作用力，不分析它對其他物

3、體的作用力） （2）隔離受力對象，畫出研究對象的受力示意圖（先應(yīng)該分析重力，緊接著需觀察受力物周圍有幾個接觸物，每個接觸物對它是否存在彈力；再觀察受力物周圍有幾個接觸面，是否每個接觸面都存在摩擦力，如果存在，這個力的方向如何；最后再看外界對研究對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（場力）、二彈、三摩、后其他。 技巧：1?受力分析應(yīng)兼顧研究對象周圍物體的受力情況典例強化 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，兩個彈簧的質(zhì)量不計，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)物體平衡時上面的彈簧處于原長，若把固定的物體換為質(zhì)量為2m的物體（彈簧的長度不變，且彈簧均在彈性限度內(nèi)），當(dāng)物體再次平衡時，物體比第一次平衡時的位置下降了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，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點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動，當(dāng)小球運動至最高點A點時速度vA=2m/s，已知桿長L=0.9m,B點為運動軌跡的最低點，則（）在A點桿對小球的作用力為拉力B.在A點桿對小球的作用力為支持力C.在B點，桿的拉力T=98ND.在B點，桿的拉力T=62N 【答案】BC 【解析】本題考查運動狀態(tài)對直桿受力情況的影響在A點：若只有重力充當(dāng)向心力，即：mg=mvA2/R，可求得A點零界速度v=3m/s,由于小球的實際速度為2m/s,所以桿對小球的作用力為支持力，方向向上，B對；A—B，由動能定理可得：mvB2/2—mvA2/2=2mgR①，在B點，T=mg+mvB2/R，由①②得T=98N，C對

6、，D錯。 題組2摩擦力方向及突變問題例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動的趨勢 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，A對，B錯；摩擦

7、力的方向應(yīng)向下，C對；減小推力F,G與F在x軸上的合力先減小為0,此過程中合力方向向上，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。 ////////^ 變式訓(xùn)練（2019?新課標全國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。一細繩跨過滑輪，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N,直至懸掛N的細繩與豎直方向成45。。已知M始終保持靜止，則在此過程中（）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為研究對象，它在水平向左拉力F作用下，緩慢向左移動直至細繩與豎直方向夾角為45。的過程中，水平拉力F逐漸增大，繩子拉力T逐漸增大;對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的速率沿順時針方向轉(zhuǎn)動，如圖所示.今在傳送帶上端A處無初速度地放上一個質(zhì)量為m=2kg的小物塊，它

9、與送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.75，若傳送帶足夠長，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，摩擦力沿傳動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題物體剛放上傳送帶時，相對傳送帶速度較慢，傳送帶對物體的摩擦力為動力，方向沿斜面向下，A錯；用正交分解法可得F=ymgcosO+mgsinO,a=F/m=12m/s2，當(dāng)v=6m/s時，由x=（v2—v02）/2a得x=1.5m,合合0 B對；共速時，摩擦力將由滑動摩擦突變成靜摩擦力，且共速瞬間物體有相對于傳

10、送帶下滑的趨勢,所以摩擦力的方向?qū)l(fā)生突變，由原來的向下突變?yōu)橄蛏希珻對；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題A對，B圖中少墻對鐵塊的支持力；C圖中國摩擦力方向應(yīng)沿斜面向上，D圖中豎直墻對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，在一個正方體的盒子中放有一個質(zhì)量分布均勻的小球，小球的直徑恰好和盒子內(nèi)表面正方體的邊長相等，盒子正沿傾角為a的固定斜面勻速下滑，不計一切摩擦，下列說法中正確的是（） A.只有盒子下底面對小球有壓力B.盒子的下底面和右側(cè)面對小球有壓力C.盒子下底面和左側(cè)面對小球有壓力D.若小球加上下滑，它可能只受一個彈力 【答案】CD 【解析】本題考查運動狀態(tài)對彈力的影響當(dāng)盒子勻速下滑時，小球受重力和下底面對小球的支持力，只有左側(cè)面對小球產(chǎn)生壓力，小球的合力才為0，所以C對，AB均錯；當(dāng)小球加速下滑時，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,此時加速度較小，二為左右側(cè)面均無作用力，小球只受下底面對它的彈力，此時加速度a=gsin0三為右側(cè)面由壓力，此時加速度最大，所以D對。 （2019?云南曲靖市四校聯(lián)考）如圖所示，固定在小車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)于桿對球的作用力F的判斷中，正確的是（ 小車靜止時，F(xiàn)=mgsin9，方向沿桿向上小車靜止時，F(xiàn)=mgcos9，方向垂直于桿向上C?小車向左勻速運動時，F(xiàn)mg，方向豎直向上D?小車向右以加速度a運動時，F(xiàn)的方向斜向右上方 【答案】CD 【解析】本題考查運動狀態(tài)對彈力的影響當(dāng)小車靜止或勻速時，桿對球的作用力F大小為mg,方向豎直向上，AB錯，C對；

13、當(dāng)小車加速向右運動時，小球所受合力方向向右，F(xiàn)應(yīng)斜向右上方，D對。 木塊A、B分別重50N和30N,它們與水平地面之間的動摩擦因數(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.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，B錯；對于B,所受彈力Fk=5N，方向向右，B有向右運動的趨勢，所以B所受摩擦力方向向左，大小為5N,CD均錯（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順時針轉(zhuǎn)動，物體與皮帶動摩擦因素為卩，假設(shè)皮帶足夠長，關(guān)于A的受力情況下列分析正確的是（）力方向向左 A.開始 塊A所 B.開始時木塊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】本題考查傳送帶類滑動摩擦

15、力方向的分析物體剛滑上傳送帶時相對于傳送帶速度較小，所受摩擦力為動力，因此方向向右,A錯，B對；共速后物體將在傳送帶上做勻速運動，不受摩擦力，CD均錯。 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、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通過輕質(zhì)細繩繞過光滑定滑輪相連并處于靜止?fàn)顟B(tài)，g=10m/s2，請你分析木塊A的相對運動趨勢并畫出A 【解析】對于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X動的趨勢，對應(yīng)摩擦力方向應(yīng)向下，物體總的受力示意圖如圖2。