高中物理受力分析图主要包括以下几种:
1. 物体受重力并悬挂在竖直杆下:这是最常见的受力分析图,物体受到的重力G方向竖直向下,作用点在重心。
2. 物体受到斜向上拉力:这种力使物体产生两个效果,一是使物体产生平行于拉力作用方向的速度v,二是使物体受到一个与拉力方向垂直的沿杆方向的力。
3. 两个物体之间的弹力和摩擦力:这是两个物体之间的相互作用力,其大小由牛顿第三定律决定。弹力方向垂直于接触面,摩擦力方向沿着接触面。
4. 物体受到几个共点力的作用:这种图更复杂一些,需要分析物体除了已知的几个力之外是否还受到其它的力。
此外,高中物理受力分析图还包括物体受到弹簧的拉力等。受力分析是高中物理中的一项重要技能,可以帮助理解物体的运动状态和进行运动规律的计算。
例题:一个质量为5kg的物体在水平地面上受到一个大小为20N、方向与水平面成30°角的拉力作用,物体向右运动,请画出该物体的受力分析图。
分析:
1. 确定研究对象:本题中的研究对象是质量为5kg的物体。
2. 画出物体在水平面上的运动状态:物体向右运动,受到地面的摩擦力作用。
3. 进行受力分析:
a. 已知拉力F,分解为水平方向的分力F1和竖直方向的分力F2。由于拉力与水平面成30°角,所以F1的大小为Fcos30°=200.866=17.3N。
b. 物体受到地面的摩擦力f,方向与拉力F的方向相反,即水平向左。根据摩擦力公式f=μF(N),其中μ为摩擦系数,F(N)为物体与地面的正压力,可求得f的大小为f=μ(mg-F1)=0.1 (59.8-17.3)=2.9N。
c. 由于物体还受到重力G的作用,大小为mg=59.8=49N,方向竖直向下。
d. 在受力图上,用箭头标出各个力的方向,并在接触面上标出各个力的作用点。
其中,F为拉力,F1为拉力在水平方向的分力,f为摩擦力,G为重力。注意,在画图时,各个力的作用线应相交于一点,且不能遗漏其他可能存在的力。