受力分析是高中物理的基础能力,做好物体的受力分析至关重要,只有把物体的受力分析弄清楚,才能把物理学得透彻,学得好明白。而在高考中,纯受力分析问题也有个选择题的设置,分值6分,今天给大家总结集中常考提醒,把这些套路学会,高考轻松搞定6分,让自己更上一层!

一 图解法

图解法就是利用力的平行四边形法则,通过分析平行四边形各个边的长短变化情况,就可以形象直观的得到共点力的变化情况,是单个物体在三个力作用下,共点力平衡最常见的分析方法。

它的具体操作步骤:

第一步:「控制现场」根据题干给的图对物体进行受力分析,将受力分析出的三个力,构建到一个「平衡三角形」中,记住题干给你什么图,你就分析什么图,先不用管动不动,即「控制住现场,不要轻举妄动!」

第二步:「案情分析」,具体的去分析物体受到的三个力的变化情况,重力在变化过程中一定是大小和方向都不变化的,其他的力的方向是否发生变化,一般常见的是某个方向的支持力方向是始终不变,例如墙面或地面给的支持力,或者某个固定斜面给的支持力。

第三步:「头摇尾巴晃,搞定变力方向」,对于方向和大小都变化的力,采用摆动「不摇头就晃尾巴」的方法去搞定变化。根据力的变化情况在「平衡三角形」中,分析力的变化情况,对方向变化的力,在分析时,你必须保持力的终点或者起点的位置不动,根据力的变化情况进行旋转,同时要保证重力的大小方向不变,某个力的方向不变。

【例】一物体套在光滑固定竖直杆上,用跨过固定光滑滑轮的绳拉物体,使它沿杆匀速上升,如图所示,在上升到滑轮高度之前,关于绳子拉力F的大小与物体对杆的压力N的大小变化,下列说法正确的是(  )

A.拉力F变大,压力N减小

B.拉力F先变大后变小,压力N不断变大

C.拉力F变大,压力N变大

D.拉力F变小,压力N减小

【解析】首先,对物块进行受力分析,对于光滑的固定杆,物块受到重力,沿著绳收缩方向的拉力,垂直于杆向左的支持力三个的作用下处于平衡状态。

其次,分析力的变化情况。重力的大小和方向都不变,杆给物块的支持力在上升过程中,力的方向始终不变,而绳上的拉力则是大小和方向都发生变化。

最后,在「平衡三角形」中,保证重力的方向大小不变,支持力方向不变,变化绳上的拉力。具体操作,根据轻绳的变化情况,将拉力的起点向左移动,就会得到力的变化情况。轻绳上的拉力在变大,杆上的支持力在变大。故本题正确选项为C选项。

二 比例法

比例法就是通过线段之间的比例关系,判断力的大小变化情况。该方法常见于共点力动态平衡题中,主要应用于两个力的方向均发生变化的题型分析。

这种题的分析步骤与图解法的前两步相似,只有最后一步分析时,利用三角形相似原理,建立比例关系分析力的大小变化情况。

【例】如图所示,绳与杆均不计重力,A端用绞链固定,滑轮O在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可忽略),B端吊一重物P,现施加拉力FT将B缓慢上拉(均未断),在杆达到竖直前(A)

A.绳子拉力越来越小

B.绳子拉力越来越大

C.杆的弹力越来越小

D.杆的弹力越来越大

【解析】首先,对B点进行受力分析,重力,转动杆的支持力,绳上的拉力。其次,分析力的变化情况,重力大小方向不变,杆上的支持力和轻绳上的拉力发现发生变化。

本题中,轻杆上的弹力和绳上的拉力方向都发生了变化,常用比例法求解。在变化过程中,可以看出△ABO和力的平衡三角形两个三角形相似,得到比例关系如下:

在轻杆旋转过程中,线段AB和OA的大小不变,OB的长度变小,所以重力mg和杆的弹力FN的大小不变,而轻绳上的拉力FT变小。故本题正确选项为A选项。

三 正交分解法

正交分解法,就是建立平面直角坐标系,将物体受力放入坐标系中,通过正交分解的方法,将物体受力分解,再利用三角函数关系,分析物体的受力的变化情况。该方法一般用于物理受到三个以上的共点力作用时的动态平衡分析。

【例】(多选)如图所示,放在水平面上的物体A用轻绳通过光滑定滑轮连接另一物体,并处于静止,这时A受地面的支持力为N,摩擦力为f,若把A向右移动一些,并仍静止,则(  )

A.N将增大 B.f将增大

C.轻绳拉力将减小 D.物体受合力将增大

【解析】对物体A进行受力分析,物体A受到重力、地面的支持力、轻绳的拉力和地面的摩擦力。由于物体A牵动物块移动,动态平衡,容易得到绳上的拉力恒定不变。物体A为在四个作用力下的共点力平衡问题,此类题常采用正交分解的方法分析力的变化问题。

建立平面直角坐标系,将绳子的拉力分解在坐标轴上,利用力的平衡关系建立方程。如下:

三角函数分析:物体A向右移动过程,θ变小,cosθ变大,绳的拉力恒定,f变大;θ变小,sinθ变小,拉力和重力恒定,支持力变大。物体处于平衡状态,合力为零恒定。故本题正确选项为AB选项。

四 整体法

整体法是将两个或两个以上物体作为一个整体进行分析的方法。若题中的研究对象较多时,建议采用此方法。一般情况,常见题干中研究地面对物体的支持力或者摩擦力的问题时,采用整体法。

但是,在共点力平衡部分的整体法区别于别处,应该「先隔离在整体」的方法,先分析出力的变化情况,再用整体法分析地面对物体的受力情况。

【例】如图所示,倾角为θ的斜面体放在粗糙水平地面上,斜面顶端安有滑轮,不可伸长的轻绳连接AB并跨过滑轮,起初A悬空,B静止于斜面上.现用水平力F拉住绳上的一点,使A从竖直缓慢移动到虚线位置,在此过程中斜面体与物体B始终保持静止.则(  )

A.绳子的张力一直增大

B.物块B受到的摩擦力一定沿斜面向上

C.斜面体对地面的压力减小

D.地面对斜面体的摩擦力增大

【解析】对物体A进行受力分析,重力,绳上的拉力,外力F作用下,物体A处于动态平衡状态。图解法分析,物体A的受力情况,得到拉力F在变大。

整体法分析,整体受到竖直方向的重力和支持力,水平方向受到拉力和静摩擦力,由于拉力F在变大,有平衡关系得地面对斜面体的摩擦力变大,斜面体对地面的压力不变。

故本题正确选项为AD选项。

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