高中物理《B 物体的受力分析》微课精讲+知识点+教案课件+习题
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知识点：
1．受力分析的依据
(1)依据各种力的产生条件和性质特点，每种力的产生条件提供了其存在的可能性，由于力的产生原因不同，形成不同性质的力，这些力又可归结为场力和接触力，接触力(弹力和摩擦力)的确定是难点，两物体直接接触是产生弹力、摩擦力的必要条件，弹力产生原因是物体发生形变，而摩擦力的产生，除物体间相互挤压外，还要发生相对运动或相对运动趋势。
(2)依据作用力和反作用力同时存在，受力物体和施力物体同时存在。一方面物体所受的每个力都有施力物体和它的反作用力，找不到施力物体的力和没有反作用力的力是不存在的；另一方面，依据作用力和反作用力的关系，可灵活变换研究对象，由作用力判断出反作用力。
(3)依据物体所处的运动状态：有些力存在与否或者力的方向较难确定，要根据物体的运动状态，利用物体的平衡条件或牛顿运动定律判断。
2．受力分析的程序
(1)根据题意选取研究的对象．选取的研究对象可以是单个物体或物体的某一部分，也可以是由几个物体组成的系统．
(2)把研究对象从周围的物体中隔离出来，为防止漏掉某个力，要养成按一般步骤分析的好习惯．一般应先分析重力；然后环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力；最后再分析其他场力(电场力、磁场力)等．
(3)每分析一个力，都要想一想它的施力物体是谁，这样可以避免分析出某些不存在的力．如竖直上抛的物体并不受向上的推力，而刹车后靠惯性滑行的汽车也不受向前的“冲力”．
(4)画完受力图后要进行定性检验，看一看根据你画的受力图，物体能否处于题目中所给的运动状态．
3．受力分析的注意事项
(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．
(2)只分析根据性质命名的力．
(3)每分析一个力，都应找出施力物体．
(4)合力和分力不能同时作为物体所受的力．
4．受力分析的常用方法：隔离法和整体法
（1）．隔离法为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法．
运用隔离法解题的基本步骤是：
○1明确研究对象或过程、状态；
○2将某个研究对象、某段运动过程或某个状态从全过程中隔离出来；
○3画出某状态下的受力图或运动过程示意图；
○4选用适当的物理规律列方程求解．
（2）．整体法当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用整体法．运用整体法解题的基本步骤是：
○1明确研究的系统和运动的全过程；
○2画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图；
○3选用适当的物理规律列方程求解．
隔离法和整体法常常交叉运用，从而优化解题思路和方法，使解题简捷明快．
视频教学：
练习：
1．下列有关静摩擦力的说法中正确的是( )
A．只有静止的物体才受静摩擦力
B．静摩擦力与压力成正比
C．静摩擦力的方向可能与运动方向垂直
D．静摩擦力的方向与物体运动方向一定相反
C [解答此题的关键是明确静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反．受静摩擦力作用的物体不一定静止，故A项错误；静摩擦力的大小与压力无关，而与物体的运动状态及所受其他力的情况有关，故B项错误；静摩擦力的方向可与运动方向成任意角度，故C项正确；静摩擦力的方向与物体运动方向无关，但一定与相对运动趋势方向相反，故D项错误．]
2．一氢气球下系一重物G，重物只在重力和绳的拉力F作用下做匀速直线运动，不计空气阻力和风力的影响，重物匀速运动的方向如图中箭头所示的虚线方向，图中气球和重物G在运动中所处的位置正确的是( )
【导学号：84082099】
A B
C D
A [重物只在重力和绳的拉力作用下做匀速直线运动，那么这两个力满足二力平衡，即绳的拉力的方向是竖直向上的，A正确．]
3．如图所示为某运动员在100 m决赛途中的两个瞬间，其中图1甲、乙分别表示运动员脚用力后蹬和前脚刚好接触地面，用F1、F2分别表示运动员在两瞬间所受到的摩擦力，则关于F1、F2的方向，以下说法正确的是( )
甲 乙
图1
A．F1向后，F2向后 B．F1向前，F2向前
C．F1向前，F2向后 D．F1向后，F2向前
C [奔跑过程中脚与地面接触时，脚与地面相对静止，受到静摩擦力．题图(甲)中，脚用力后蹬，相对地面有向后滑的趋势，受到向前的静摩擦力，F1向前，图(乙)中脚接触地面时有相对地面向前滑的趋势，受到的静摩擦力向后，F2向后．]
4．如图2所示的四个图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链连接，且系统均处于静止状态．现用等长的轻绳来代替轻杆，依然保持平衡，下列说法正确的是( )
甲 乙
丙 丁
图2
A．图中的AB杆可以用轻绳代替的是甲、乙、丙
B．图中的AB杆可以用轻绳代替的是甲、丙、丁
C．图中的BC杆可以用轻绳代替的是乙、丙、丁
D．图中的BC杆可以用轻绳代替的是甲、乙、丁
B [在甲、丙、丁三图中的AB杆都产生的是拉力可用轻绳代替，所以选项A错误，B正确．图中的BC杆只有丙可以用轻绳代替，故选项C、D错误．]
5．如图3所示，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑．已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A与B的质量之比为( )
图3
A.1μ1μ2 B.1－μ1μ2μ1μ2
C.1＋μ1μ2μ1μ2 D.2＋μ1μ2μ1μ2
B [滑块B刚好不下滑，根据平衡条件得mBg＝μ1F；滑块A恰好不滑动，则滑块A与地面之间的摩擦力等于最大静摩擦力，把A、B看成一个整体，根据平衡条件得F＝μ2(mA＋mB)g，解得mAmB＝1－μ1μ2μ1μ2.选项B正确．]
6．如图4所示，位于水平桌面上的物块P由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到物块P和物块Q的两段绳都是水平的．已知物块Q与物块P之间以及物块P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉物块P使它做匀速运动，则F的大小为( )
【导学号：84082100】
图4
A．4μmg B．3μmg
C．2μmg D．μmg
A [已知物块P向右做匀速运动，由于轻绳的牵制，物块Q必然向左做匀速运动．由于物块Q与物块P间发生相对运动，所以两者间具有滑动摩擦力，且物块Q受到物块P的摩擦力向右，物块P受到物块Q的摩擦力向左．
设物块P与物块Q间轻绳的拉力为FT，对物块Q进行受力分析，根据二力平衡有FT＝μmg.
对物块P进行受力分析，水平方向受力如图所示．Ff1为物块Q对物块P的摩擦力，Ff2为物块P与地面之间的摩擦力，由滑动摩擦力公式得Ff1＝μmg，Ff2＝2μmg.
根据平衡条件有F＝FT＋Ff1＋Ff2＝4μmg.]
7．如图5所示，对静止于水平地面上的重为G的木块，施加一竖直向上的逐渐增大的力F，若F总小于G，下列说法正确的是( )
【导学号：84082101】
图5
A．木块对地面的压力随F增大而减小
B．木块受到地面的支持力是由于木块发生微小形变而产生的
C．木块对地面的压力就是木块的重力
D．地面对木块的支持力N＝G－F
AD [对木块受力分析，木块受竖直向下的重力G，竖直向上的力F和支持力N，F总小于G，所以木块一直处于平衡状态，所以N＋F＝G，即N＝G－F，当F逐渐增大时，N逐渐减小，即木块对地面的压力和地面对木块的支持力均减小，故选项A、D正确；木块是受力物体，它受到的支持力是地面产生的，故选项B错误；压力和重力不是同一性质的力，不能说压力就是重力，故选项C错误．]
8．如图6所示，A、B两物体叠放在粗糙的水平面上，A、B间的动摩擦因数为μ，水平轻绳一端拴住B物体，另一端固定在墙上且恰能伸直，水平外力F作用于A，A、B均保持静止状态，则A、B两物体受力的个数可能分别为( )
图6
A．5、2 B．4、2
C．5、4 D．6、4
AD [本题易错之处在于不善于采用假设法分析：假设绳子上没有拉力和假设绳子有拉力两种情况．假设绳子无拉力，则B不受摩擦力，只受重力和支持力2个力，对A：受重力、支持力、压力、拉力、地面对它的摩擦力5个力，故A正确；假设绳子有拉力，则B还要受到向右的摩擦力、重力、支持力，对A：重力、支持力、压力、拉力、地面对它的摩擦力、B对它的摩擦力6个力，故D正确，B、C错误．]
9．如图7所示，质量为m的木块在水平推力F的作用下静止在竖直墙壁上，若推力F的大小增加到2F，则( )
图7
A．木块所受墙面的弹力增加到原来的2倍
B．木块所受墙面的摩擦力增加到原来的2倍
C．木块所受墙面的摩擦力方向向下
D．木块所受墙面的摩擦力不变
AD [由于木块是静止的，所以木块与墙面之间的摩擦力为静摩擦力．木块在水平方向受到推力F和墙对它的弹力，它们是一对平衡力，即FN＝F，则当F增加到2F时，FN也增加到2F，A正确；在竖直方向上，木块的重力与墙面对木块的静摩擦力是一对平衡力，即木块受到墙面的静摩擦力大小恒等于木块的重力大小，方向与重力的方向相反，沿墙壁向上，B、C错误，D正确．]
10．如图8所示，一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F，且力F通过球心，下列说法正确的是( )
图8
A．球一定受墙的弹力且水平向左
B．球可能受墙的弹力且水平向左
C．球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上
D．球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上
BC [力F大小合适时，球可以静止在斜面上，当力F增大到一定程度时墙才对球有水平向左的弹力，故A错误，B正确；而斜面对球必须有垂直斜面向上的弹力才能使球不下落，故C正确，D错误．]
二、非选择题(本题共2小题，共40分)
11．(18分)有两根相同的轻弹簧a和b，劲度系数均为k，现将它们按如图9甲所示连接，下面挂质量均为m的两个小物体，此时两根轻弹簧总长为l.若将两个物体按图乙所示方法挂在两轻弹簧上，则两根轻弹簧的总长为多少？
图9
【解析】 设轻弹簧的原长为l0，则根据胡克定律可得，按题图甲所示连接时，两轻弹簧的伸长量为Δla1＝Δlb1＝2mgk，所以有l＝2l0＋4mgk
按题图乙所示连接时，两轻弹簧的伸长量分别为
Δla2＝2mgk，Δlb2＝mgk
两根轻弹簧总长为：l2＝2l0＋3mgk＝l－mgk
【答案】 l－mgk
12．(22分)如图10所示，在水平桌面上放一个重GA＝20 N的木块，木块与桌面间的动摩擦因数为0.4，使这个木块沿桌面做匀速运动时的水平拉力F为多少？如果再在木块A上加一块重为GB＝10 N的木块B，B与A之间的动摩擦因数为0.2，那么当A、B两木块一起沿桌面匀速滑动时，对木块A的水平拉力应为多少？此时木块B受到木块A的摩擦力多大？
【导学号：84082102】
图10
【解析】 未放上木块B时，FN＝GA＝20 N，桌面对A的摩擦力为Ff1＝μAFN＝μAGA＝0.4×20 N＝8 N
根据二力平衡条件，拉力F＝Ff1＝8 N.
加上木块B后，F′N＝GA＋GB＝20 N＋10 N＝30 N，桌面对A的摩擦力为：F′f1＝μAF′N＝μA(GA＋GB)＝0.4×30 N＝12 N，故拉力F′＝F′f1＝12 N.
由于A、B两木块间无相对运动，所以A、B两木块间不产生摩擦力，即B受到的摩擦力Ff2＝0.
【答案】 8 N 12 N 0
课件：
教案：
一、难点形成原因：
1、力是物体间的相互作用。受力分析时，这种相互作用只能凭着各力的产生条件和方向要求，再加上抽象的思维想象去画，不想实物那么明显，这对于刚升入高中的学生来说，多习惯于直观形象，缺乏抽象的逻辑思惟，所以形成了难点。
2、有些力的方向比较好判断，如：重力、电场力、磁场力等，但有些力的方向难以确定。如：弹力、摩擦力等，虽然发生在接触处，但在接触的地方是否存在、方向如何却难以把握。
3、受力分析时除了将各力的产生要求、方向的判断方法熟练掌握外，同时还要与物体的运动状态相联系，这就需要一定的综合能力。由于学生对物理知识掌握不全，导致综合分析能力下降，影响了受力分析准确性和全面性。
4、教师的教学要求和教学方法不当造成难点。教学要求不符合学生的实际，要求过高，想一步到位，例如：一开始就给学生讲一些受力个数多、且又难以分析的物体的受力情况等。这样势必在学生心理上会形成障碍。
二、难点突破策略：
物体的受力情况决定了物体的运动状态，正确分析物体的受力，是研究力学问题的关键。受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用。为了保证分析结果正确，应从以下几个方面突破难点。
1.受力分析的方法：整体法和隔离法
整体法 | 隔离法 | |
概念 | 将几个物体作为一个整体来分析的方法 | 将研究对象与周围物体分隔开的方法 |
选用原则 | 研究系统外的物体对系统整体的作用力 | 研究系统内物体之间的相互作用力 |
注意问题 | 分析整体周围其他物体对整体的作用。而不画整体内部物体间的相互作用。 | 分析它受到周围其他物体对它的作用力 |
2.受力分析的依据：各种性质力的产生条件及各力方向的特点
3.受力分析的步骤 ：
（1）首先要确定研究对象，可以把它从周围物体中隔离出来，只分析它所受的力，不考虑研究对象对周围物体的作用力；
（2）一般应先分析场力（重力、电场力、磁场力等）。
再分析弹力。绕研究对象—周，找出研究对象跟其它物体有几个接触面（点），由几个接触面（点）就有可能受几个弹力。然后在分析这些接触面（点）与研究对象之间是否有挤压，若有，则画出弹力。
最后再分析摩擦力。根据摩擦力的产生条件，有弹力的地方就有可能受摩擦力。然后再根据接触面是否粗糙、与研究对象之间是否有相对运动或相对运动趋势，画出摩擦力
（3）根据物体的运动或运动趋势及物体周围的其它物体的分布情况，分析待定力，并画出研究对象的受力图；
（4）根据力的概念、平动方程和转动方程（其特例为平动平衡方程和转动平衡方程）来检验所分析的全部力的合力和合力矩是否满足题中给定物体的运动状态。若不满足，则一定有遗漏或多添了的力等毛病，必须重新进行分析。
物体受力分析时应注意的几个问题
1．有时为了使问题简化，出现一些暗示的提法，如“轻绳”、“轻杆”表示不考虑绳与杆的重力；如“光滑面”示意不考虑摩擦力．
2．弹力表现出的形式是多种多样的，平常说的“压力”、“支持力”、“拉力”、“推力”、“张力”等实际上都是弹力．两个物体相接触是产生弹力的必要条件，但不是充分条件，也就是相接触不一定都产生弹力．接触而无弹力的情况是存在的．
3．两个物体的接触面之间有弹力时才可能有摩擦力．如果接触面是粗糙的，到底有没有摩擦力？如果有摩擦力，方向又如何？这也要由研究对象受到的其它力与运动状态来确定．例如，放在倾角为θ的粗糙斜面上的物体A，当用一个沿着斜面向上的力F作用时，物体A处于静止状态，问物体A受几个力？从一般的受力分析方法可知A一定受重力G、斜面支持力N和拉力F，但静摩擦力可能沿斜面向下，可能沿斜面向上，也可能恰好是零，这需要分析物体A与斜面之间的相对运动趋势及其方向才能确定．
4．对连接体的受力分析能突出隔离法的优点，隔离法能使某些内力转化为外力处理，以便应用牛顿第二定律．但在选择研究对象时一定要根据需要，它可以是连接体中的一个物体或其中的几个物体，也可以是整体，千万不要盲目隔离以免使问题复杂化．
5．受力分析时要注意质点与物体的差别．一个物体由于运动情况的不同或研究的重点不同，有时可以把物体看作质点，有时不可以看作质点，如果不考虑物体的转动而只考虑平动，那就可以把物体看作质点．在以后运用牛顿运动定律讨论力和运动的关系时均把物体认为是质点，物体受到的是共点力．
6.注意每分析—个力，都应找出它的施力物体，以防止多分析出某些不存在的力．例如汽车刹车时还要继续向前运动，是物体惯性的表现，并不存在向前的“冲力”．又如把物体沿水平方向抛出去，物体做平抛运动，只受重力，并不存在向水平方向抛出的力。
7.注意只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其它物体所施的力。例如所研究的物体是A，那么只能分析“甲对A”、“乙对A”’、“丙对A”……的力，而不能分析“A对甲”、“A对乙”、“A对丙”……的力．也不要把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上。
例如：A、B两物体并排放在水平面上，现用以水平恒力F推物体A，A、B两物体一块运动。B物体只受重力mg、地面的支持力N1，A物体对它的推力N2和地面对它的摩擦力f。而不存在推力F，不能认为F通过物体A传递给了B。
8.注意合力和分力不能同时作为物体所受的力．例如：质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上时，受到重力mg、斜面对它支持力N和摩擦力f三个力的作用；不能认为物体受到重力mg、斜面对它支持力N和摩擦力f以及mgsinθ、mgcosθ五个力的作用．mgsinθ、mgcosθ只是重力沿斜面和垂直斜面的两个分力。
9.注意只分析根据性质命名的力(场力、弹力、摩擦力等)，不分析根据效果命名的力(向心力、下滑力、回复力等)。例如单摆在摆动过程中只受重力和绳子的拉力两个力，而并不受回复力。
10.分析物体受力时，除了考虑它与周围物体的作用外，还要考虑物体的运动情况(平衡状态、加速或减速运动、曲线运动)．当物体的运动情况不同时，其受力情况必然不同．例如放在水平传送带上的物体，随传送带—起运动时，若传送带加速运动，物体所受的静摩擦力向前；若传送带减速运动，物体所受的静摩擦力向后；若传送带匀速运动，物体则不受静摩擦力作用。
总之，在进行受力分析时一定要按次序画出物体实际受的各个力，为解决这一难点可记忆以下受力口诀：，
地球周围受重力
绕物一周找弹力
考虑有无摩擦力
其他外力细分析
合力分力不重复
只画受力抛施力
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