力学中的弹力\\摩擦力分析方法

　　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=mgXYU8Sr1XbAvfhuL3h0I7oTO9XmeyTnL8+CFstFqXOxo=大小为F=mg－T=mg－mg方向竖直向上，m受力如图所示。
　　例2：一物体放在一个倾角为θ，固定斜向上受到一平行斜面向上的拉力保持静止，试分析物体受力情况。
　　解：物体静止处于平衡状态，合力为零，由题意可知物体一定受到重力，斜向对它的支持力和已知力F如图，那么物体是否受斜面对它摩擦力呢？
　　①当mgsinθ=F时，重力、弹力、拉力合力为零，无摩擦；
　　②当mgsinθ>F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mgsinθ　　三、根据物体运动情况，结合牛顿运动定律分析弹力、摩擦力
　　例1：如图所示，a、b、c三块木块叠放在光滑的水平面上，在b上施加水平向右的恒力，使其做加速运动，运动中三木块保持相对静止，试判断a、b、c所受摩擦力，以及b、c所受摩擦力大小关系。
　　解：因a、b、c相对静止，整体具有相同的加速度，由牛顿第二定律可知，加速度方向水平向右。利用隔离法可知：c受到水平向右的合力，从图中可知，c应受到a对它水平向右静摩擦力F，由牛顿第三定律得知，a受到c对水平向左的静摩擦力，而a的加速度方向水平向右，所得a受到b对它水平向右的静摩擦力，且F>F，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。