力学中的弹力\摩擦力分析方法|有摩擦力一定有弹力吗

  摘 要: 力学中受力分析是力学内容的重要环节,特别是微小形变产生弹力和静摩擦力的分析,是高中生感到特别困难知识点,能否突破这一难点,关系到学生是否能够很好掌握力学知识。在分析弹力、摩擦力时可以从三个方面着手:一是根据各力的产生条件,运用假设法或二力平衡分析;二是结合物体的平衡条件分析;三是运用牛顿运动定律结合物体运动来分析。
  关键词: 力学 弹力 摩擦力 分析
  
  力学是高中物体重要知识,占到高考内容40%以上。要学好力学,首先必要对物体做出正确的受力分析,而受力分析又是力学知识的重点、难点,且伴随着整个高中阶段。所以如何使学生很好掌握物体受力分析是学好力学的要点。在受力分析中,弹力、摩擦力分析又是难中难点,这是因为弹力是物体发生形变产生的,而形变有明显不明显之分。不明显形变我们无法看出其形变的情况,这时要分析互相接触的物体之间是否有弹力存在,就必须另找方法。在摩擦力中静摩擦力发生在互相接触且有相对运动趋势之间物体,同样物体的运动趋势不明显,物体间到底有没有发生相对运动趋势,要判断清楚也非常困难。下面我结合例题来探讨,如何分析这两种力。
  一、利用弹力、摩擦力的条件,运用假设法,二力平衡判断
  例1:一表面光滑小球放置在竖直板与固定的斜面之间,如图,试判断小球与挡板之间是否存在弹力?
  解:所谓假设法就是假设互相接触物体之间没有力的作用,物体的原有的运动状态不会发生变化。假设挡板对小球没有弹力,撤去挡板后小球不能静止在斜面上,原有状态改变,假设不成立,小球受到挡板对它的弹力.
  例2:如图,三个物体A、B、C叠在水平面上,其中B物受到水平向右F=3N恒力作用,整体保持静止,试分析A、B、C之间是否存在摩擦力及C与地面之间摩擦力情况.
  解:对整体A、B、C受到F恒力作用而静止,由二力平衡可知:地对C有水平向左,F=3N的静摩擦力对C同样由二力平衡可知,C受的B对它水平向右F=3N的静摩擦力的作用,同样可知A、B之间不存在摩擦力.
  二、运用物体的平衡条件分析弹力摩擦力
  例1:如图,质量分别为m、m(m>m)物体用一根细线连接跨过定滑轮保持静止,不计轮与绳之间的摩擦力,试分析地面对m的弹力.
  解:m静止,合力为零,即绳的拉力T=mg方向是竖直向上。m也保持静止,合力为零,而绳的拉力T=mgF时,重力、弹力拉力合力不为零,物体心受摩擦力大小F=mgsinθ-F方向沿斜面向上。
  ③当mgsinθF,同样由牛顿第三定律得知,b受到a对它水平向左的静摩擦力。
  例2:如图所示,一木箱以初速度上。沿斜面上滑,箱内有一光滑球,则下列判断正确的有()。
  A.若斜面光滑,球对木箱的甲壁有压力
  B.若斜面粗糙,球对木箱的乙壁有压力
  C.若斜面光滑,球对木箱的甲、乙两壁都没有压力
  D.若斜面粗糙,球对木箱的甲壁有压力
  解:若斜面光滑,对整体受到重力和斜面的支持力整体有沿斜面向下的加速度,即减速上升,加速度a=gsinθ,小球的加速度方向也沿斜面向下,大小a=gsinθ,由牛顿第二定律可知,小球F=mgsinθ。所以小球不受甲乙两壁对它的压力,牛顿第三定律可知,球对甲、乙两壁无压力,A错C对。
  若斜面粗糙,对整体受到重力、斜面的支持力,以及斜面对箱沿斜面向下的摩擦力,整体有沿斜面向下的加速度,减速上升,加速度a>gsinθ,小球沿斜面向下加速度a>gsinθ,小球受到合力大于mgsinθ。所以小球受到乙壁对它沿斜面向下的压力,即球对乙壁有压力,B对D错。正确选项为B、C。
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