如何分析物体的受力情况?

韦德俊


非常感谢悟空小秘书的信任和邀请。

您这个问题问得非常好,非常基础,但是非常重要。记住一个基本原则,力是物体之间的相互作用,也就是说,如果简化模型中,只有一个物体,就不会有外力存在,场也是物体。

网上有很多人,把惯性加进去做分析,而且还发展出各种自己所谓的理论,甚至起个自己的名字(甩转力之流),这是非常常见的错误,惯性是物质自身的属性。

知道了力是物质之间的相互作用,那就要看你这个模型中有哪些物质存在,哪些物质之间能发生相互作用,力的大小和方向是什么样的。

如果是在经典物理模型中,可以利用质点,做出受力分析图,来分析合力的大小和方向。

希望上面的回答能解决您心中的疑惑。

我是郭哥论道,一个致力于科普相对论、量子力学、计算机、数学,让深奥的科学理论通俗易懂起来、让科学更有趣的科普搬运工。

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郭哥论道


本文对初中生讲受力分析,高中生可参考。两句话:重力弹力摩擦力,最后再看电磁力。

地面附近的物体由于地球吸引而受到的力叫做重力,地面附近的一切物体都受重力,所以先找重力。

物体在受力发生形变时,要恢复原状,就会对跟它接触的物体施加力,这种力就叫做弹力,产生弹力的条件是:物体直接接触、物体发生形变。可见,弹力属接触力,因此找弹力的线索是“接触”,先看受力物体与哪些物体接触,一般有一个接触的物体有一个弹力。

相互接触的两个物体发生相对运动或者有相对运动趋势时,在两物体的接触面上就会产生阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫做摩擦力。产生摩擦力的条件:1.物体直接接触;2.物体之间存在压力;3.接触面粗糙。而压力就是一种弹力,也就是说,有摩擦力必有弹力,并且根据二力产生的条件看,有弹力不一定有摩擦力。所以,应先找弹力再找摩擦力。

至于最后谈的电磁力,关键看有没有带电体和磁体,有一般不会遗漏,没有无需考虑,初中很少出现。下面举例说明。

例1.如图,作出足球在空中飞行时的受力(不计空气阻力)示意图。

解析:足球在空中飞行时受到竖直向下的重力,除空气外不与任何物体接触,所以没有弹力和摩擦力。受力示意图见下图。


例2.如图,电灯吊在竖直的电线下,在空中静止不动,作出电灯受力示意图。

解析:1.电灯受到竖直向下的重力。2.电灯只与电线接触(空气浮力通常不计),电线承担电灯的重力,会被拉伸,所以,对电灯有竖直向上的弹力(拉力)。电灯既没有运动也没有运动趋势,所以,没有摩擦力。受力示意图见下图。


例3.如图,一木块放在斜面静止不动,试作出木块受力的示意图。

解析:1.木块受到竖直向下的重力。2.木块放在斜面上,会挤压斜面,使斜面发生形变,斜面就对木块产生垂直斜面向上弹力(支持力)。3.木块有沿斜面向下滑动的趋势,所以受到沿斜面向上的静摩擦力。受力示意图见下图。


例4.如图,一铁块放在水平地面上,当条形磁铁靠近时,铁块保持静止不动,试作出铁块受力的示意图。



解析:1.铁块受到竖直向下的重力。2.铁块只与地面接触,铁块挤压地面使地面变形,对铁块施加竖直向上的弹力(支持力)。3.条形磁铁吸引铁块,铁块相对地面有向右滑动的趋势,于是,地面对铁块产生水平向左的静摩擦力。4.磁铁靠近铁块,对铁块有吸引力。铁块受力示意图见下图。



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