物理力的受力分析的解題技巧
物理學(xué)起始于伽利略和牛頓的年代,它已經(jīng)成為一門(mén)有眾多分支的基礎(chǔ)科學(xué)。物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué),也是一門(mén)崇尚理性、重視邏輯推理的科學(xué)。物理學(xué)充分用數(shù)學(xué)作為自己的工作語(yǔ)言,它是當(dāng)今最精密的一門(mén)自然科學(xué)學(xué)科。下面是小編精心整理的物理力的受力分析的解題技巧,供大家參考借鑒,希望可以幫助到有需要的朋友。
一、物體受力分析的基本思路和方法
物體的受力情況不同,物體可處于不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),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(wèn)題的關(guān)鍵,是必須掌握的基本功。分析物體的受力情況,主要是根據(jù)力的概念,從物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其與周?chē)矬w的接觸情況來(lái)考慮。具體的方法是:
1、確定研究對(duì)象,找出所有施力物體
確定所研究的物體,
找出周?chē)鷮?duì)它施力的物體,
得出研究對(duì)象的受力情況。
(1)如果所研究的物體為A,與A接觸的物體有B、C、D……就應(yīng)該找出“B對(duì)A”、“C對(duì)A”、“D對(duì)A”、的作用力等,不能把“A對(duì)B”、“A對(duì)C”等的作用力也作為A的受力;
。2)不能把作用在其它物體上的力,錯(cuò)誤的認(rèn)為可通過(guò)“力的傳遞”而作用在研究的對(duì)象上;
。3)物體受到的每個(gè)力的作用,都要找到施力物體;
(4)分析出物體的受力情況后,要檢查能否使研究對(duì)象處于題目所給出的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(靜止或加速等),否則會(huì)發(fā)生多力或漏力現(xiàn)象。
2、按步驟分析物體受力
為了防止出現(xiàn)多力或漏力現(xiàn)象,
分析物體受力情況通常按如下步驟進(jìn)行:
。1)先分析物體受重力。
。2)其研究對(duì)象與周?chē)矬w有接觸,則分析彈力或摩擦力,依次對(duì)每個(gè)接觸面(點(diǎn))分析,若有擠壓則有彈力,若還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),則有摩擦力。
。3)其它外力,如是否有牽引力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等。
3、畫(huà)出物體力的示意圖
(1)在作物體受力示意圖時(shí),物體所受的某個(gè)力和這個(gè)力的分力,不能重復(fù)的列為物體的受力,力的合成與分解過(guò)程是合力與分力的`等效替代過(guò)程,合力和分力不能同時(shí)認(rèn)為是物體所受的力。
。2)作物體是力的示意圖時(shí),要用字母代號(hào)標(biāo)出物體所受的每一個(gè)力。
二、力的正交分解法
在處理力的合成和分解的復(fù)雜問(wèn)題上的一種簡(jiǎn)便的方法:正交分解法。
正交分解法:是把力沿著兩個(gè)選定的互相垂直的方向分解,其目的是便于運(yùn)用普通代數(shù)運(yùn)算公式來(lái)解決矢量的運(yùn)算。
力的正交分解法步驟如下:
。1)正確選定直角坐標(biāo)系。通常選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),坐標(biāo)軸方向的選擇則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定,原則是使坐標(biāo)軸與盡可能多的力重合,即是使需要向兩坐標(biāo)軸分解的力盡可能少。
(2)分別將各個(gè)力投影到坐標(biāo)軸上。分別求x軸和y軸上各力的投影合力Fx和Fy,其中:Fx=F1x+F2x+F3x+……;Fy=F1y+F2y+F3y+……
注意:如果F合=0,可推出Fx=0,F(xiàn)y=0,這是處理多個(gè)作用下物體平衡物體的好辦法,以后會(huì)常常用到。對(duì)物體進(jìn)行受力分析是解決力學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ),是研究力學(xué)的重要方法、
受力分析的程序是:
1根據(jù)題意選取適當(dāng)?shù)难芯繉?duì)象、
選取研究對(duì)象的原則是要使對(duì)物體的研究處理盡量簡(jiǎn)便,研究對(duì)象可以是單個(gè)物體,也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)。
2、把研究對(duì)象從周?chē)沫h(huán)境中隔離出來(lái)、
按照先場(chǎng)力,再接觸力的順序?qū)ξ矬w進(jìn)行受力分析,并畫(huà)出物體的受力示意圖,這種方法常稱(chēng)為隔離法。
3、對(duì)物體受力分析時(shí),應(yīng)注意一下幾點(diǎn):
(1)不要把研究對(duì)象所受的力與它對(duì)其它物體的作用力相混淆。
(2)對(duì)于作用在物體上的每一個(gè)力都必須明確它的來(lái)源,不能無(wú)中生有。
。3)分析的是物體受哪些“性質(zhì)力”,不要把“效果力”與“性質(zhì)力”重復(fù)分析。
4、求幾個(gè)共點(diǎn)力的合力,叫做力的合成。
(1)力是矢量,其合成與分解都遵循平行四邊形定則。
。2)一條直線上兩力合成,在規(guī)定正方向后,可利用代數(shù)運(yùn)算。
。3)互成角度共點(diǎn)力互成的分析
①兩個(gè)力合力的取值范圍是|F1-F2|≤F≤F1+F2
、诠颤c(diǎn)的三個(gè)力,如果任意兩個(gè)力的合力最小值小于或等于第三個(gè)力,那么這三個(gè)共點(diǎn)力的合力可能等于零。
、弁瑫r(shí)作用在同一物體上的共點(diǎn)力才能合成(同時(shí)性和同體性)。
、芎狭赡鼙确至Υ,也可能比分力小,也可能等于某一個(gè)分力。
5、求一個(gè)已知力的分力叫做力的分解。
(1)力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,同樣遵循平行四邊形定則。
。2)已知兩分力求合力有唯一解,而而求一個(gè)力的兩個(gè)分力,如不限制條件有無(wú)數(shù)組解。
要得到唯一確定的解應(yīng)附加一些條件:
①已知合力和兩分力的方向,可求得兩分力的大小。
、谝阎狭鸵粋(gè)分力的大小、方向,可求得另一分力的大小和方向。
、垡阎狭、一個(gè)分力F1的大小與另一分力F2的方向,求F1的方向和F2的大。
若F1=Fsinθ或F1≥F有一組解
若F>F1>Fsinθ有兩組解
若F<Fsinθ無(wú)解
(3)在實(shí)際問(wèn)題中,一般根據(jù)力的作用效果或處理問(wèn)題的方便需要進(jìn)行分解。
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