郭鵬玲
力是客觀存在的,但是我們又看不到力,所以在研究力的問題時,為了簡單、方便地表示力,物理學(xué)中通常采用一條帶箭頭的線段,即力的示意圖來表示力,如何才能畫出正確的物體受力示意圖呢?
牢牢把握力的三要素
1.找準(zhǔn)力的作用點(diǎn)
力是物體對物體的作用,單個物體不能產(chǎn)生力的作用,對于某個力來說,要有兩個物體,主動施加力的一方稱為施力物體,被動承受力的一方稱為受力物體.例如,人推車,人用了力,人是施力物體,車受到了力,車是受力物體.實際受力點(diǎn)即力的作用點(diǎn)一定在受力物體上.當(dāng)一個物體同時受到多個力作用的時候,力的實際作用點(diǎn)可能會不一樣,為了研究問題的方便,物體同時受幾個力且不引起轉(zhuǎn)動時,幾個力的作用點(diǎn)可以都畫在物體的重心上,重心是物體所受重力的等效作用點(diǎn),形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體.重心在它的幾何中心上.
例1 在圖1中畫出物塊所受重力和物塊對斜面壓力的示意圖,
解析:題目中要求畫出兩個力.物塊受到重力的受力物體是物塊,斜面受到壓力的受力物體是斜面,在同一個圖中受力物體不一樣.初學(xué)者比較容易混淆.首先,物塊所受重力的作用點(diǎn)在物塊的重心上,重力的方向豎直向下:其次,物塊對斜面有壓力,斜面是受力物體,故作用點(diǎn)在斜面上,需要注意的是,初中階段,我們畫力的時候,一般都把力的作用點(diǎn)畫在重心上,但壓力除外,壓力作用在支撐物體的受力面上,壓力的方向與接觸面垂直.
答案:如圖2所示.
2.明確力的方向
力的方向需要根據(jù)題意來確定.習(xí)慣上,我們以力的作用點(diǎn)為起點(diǎn).沿力的方向畫一條線段,在線段的末端標(biāo)上箭頭表示力的方向,箭頭不能畫在線段長度以外.常見力的方向在題目中不會給出,需要我們記住這些常見力的方向,如:重力的方向是豎直向下的,壓力的方向是垂直于受力面并指向受力物體的,摩擦力的方向與相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的方向相反,浮力的方向始終豎直向上,繩子的拉力方向一定沿著繩子的收縮方向.
例2請在圖3中畫出沿斜面向上運(yùn)動的物體受到的摩擦力/的示意圖,
解析:物體沿著斜面向上運(yùn)動時.和斜面產(chǎn)生了相對運(yùn)動.物體相對于斜面斜向上運(yùn)動.物體所受摩擦力的方向與相對運(yùn)動方向相反,所以摩擦力沿斜面向下.
答案:如圖4所示.
3.標(biāo)出力的大小
作力的示意圖時,力的大小用線段的長度來體現(xiàn),如果只要求畫出一個力,線段的長度可以根據(jù)實際情況適當(dāng)選??;如果同一個圖中要求畫出多個力的時候,力越大,線段應(yīng)該越長,兩個力相等時,則兩條線段應(yīng)一樣長.在力的大小有確切的數(shù)值時,一般應(yīng)在箭頭旁標(biāo)出力的字母后再寫上大小,例如,F(xiàn)=50N.如果沒有確切數(shù)值,在箭頭旁標(biāo)出力的字母即可.常見的力用字母F表示,重力用G表示.
例3如圖5所示,一個花瓶靜止放在水平桌面上,桌子對花瓶的支持力F=20N.作出桌面對花瓶支持力F的示意圖.
解析:桌子對花瓶有支持力,受力物體是花瓶,支持力屬于壓力的一種,故花瓶所受支持力方向與桌面垂直并向上.支持力大小為20N.
答案:如圖6所示,
利用二力平衡條件判斷受力
以上所強(qiáng)調(diào)的力的大小、方向和作用點(diǎn)是力的三要素。在畫力的示意圖時,除了把握好這三點(diǎn)外,還需要結(jié)合二力平衡條件判斷力的有無、大小和方向.
物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)時,即運(yùn)動狀態(tài)不變,我們就稱物體處于平衡狀態(tài).處于平衡狀態(tài)的物體,或者不受力,或者受到的是平衡力.
初中階段主要考慮二力平衡.作用在同一個物體上的兩個力,如果大小相等、方向相反,并且在同一條直線上.這兩個力就彼此平衡.
例4物體M靜止在水平勻速行駛的車廂里,如圖7所示,作出M所受力的示意圖.
解析:這是一道易錯題.首先利用二力平衡對物體M作受力分析.M相對水平勻速行駛的車廂靜止,與車廂無相對運(yùn)動,故水平方向不受摩擦力的作用.豎直方向上,M受車廂所給的支持力F和重力G,二力平衡,過重心作豎直向下的重力和豎直向上的支持力,
答案:如圖8所示.
例5 如圖9所示.物體正隨電梯一起加速上升,請在圖中畫出該物體的受力示意圖.解析:物體在豎直方向受到兩個力的作用:豎直向上的支持力F和豎直向下的重力G,由于物體加速上升,所以支持力大于重力,但兩個力方向相反,作用在一條直線上.作用點(diǎn)均在重心處.
答案:如圖10所示.
學(xué)即用,練一練:
1.如圖11所示,小球在水平地面上滾動,請畫出小球在滾動過程中所受重力的示意圖.
2.如圖12 ,AB是固定在豎直墻壁上的鐵質(zhì)黑板,C是一塊磁體,吸附在AB表面上靜止不動,畫出C受到的所有力,并標(biāo)出力的名稱.
3.如圖13.物體A沿斜面下滑,作出物體A受到的重力和摩擦力的示意圖.
4.如圖14所示為小娟同學(xué)站在某商場勻速向下運(yùn)動的電動扶梯上的示意圖,請在圖中作出小娟所受力的示意圖.(O點(diǎn)為小娟的重心)
參考答案:
1.如圖15. 2.如圖16. 3.如圖17.4.如圖18.endprint
中學(xué)生數(shù)理化·八年級物理人教版2015年1期