依据运动状态判定物体受力

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1、依据运动状态判定物体受力在给出的物理场景中，往往依据物体的受力情况解决物体的运动，这形成了学生单向思维的分析习惯，涉及到静摩擦力（大小和方向均可变）问题、瞬态问题、突变问题时，这种思维方法将受阻，因此，引导学生分析瞬间和突变时的状态，突变后的发生的物理现象，分析发生的物理过程，从受力的角度再分析在该点的受力情况，这是解决该类问题的关键。一、瞬态问题物体在某一瞬态有确定的运动状态，依据力和运动的关系对物体进行受力分析。例1：如图1所示，放置在水平地面上的支架质量为，支架顶端用细线拴着摆球质量为，现

2、将摆球拉倒水平位置，尔后释放，在摆球运动过程中支架始终不动，以下说法正确的是：（　　　）在释放瞬间，支架对地面的压力为；在释放瞬间，支架对地面的压力为；摆球摆到最低点时支架对地面的压力为；摆球到达最低点时，支架对地面的压力为；解析：释放瞬间的状态：；区别于静止状态，前者：加速度不一定为零；静止是指平衡态：；再判定物体释放后，发生的物理过程为圆周运动。在运动过程中必定存在向心加速度，则物体释放瞬间，所以绳上张力为零，则物体仅受到重力的作用。物理过程分析，物体作圆周运动，始终与线速度垂直，则：，只有

3、重力做功，系统机械能守恒，设最低处为，例2、如图2所示，木板托着在竖直平面内作匀速圆周运动，从水平位置到最高点的过程中（　）对的支持力越来越大；对的支持力越来越小；对的摩擦力越来越大；对的摩擦力越来越小；解析：物体受的作用做匀速圆周运动，则三力的矢量和充当向心力，仅提供向心加速度，随物体的运动而发生变化，在不同的位置受力发生变化，分析特定位置，依据物体的运动状态从而判定物体的受力情况：位置，速度沿切线方向，物体作匀速圆周运动，且与为面接触，方向水平且指向圆心，则；在竖直方向上：；3在位置：物体作

4、匀速圆周运动，水平，大小保持不变，；在方向上：　　　；综上述两个特定的位置分析可知：在的过程中，小结：分析特定位置的特定运动状态，要放在发生的物理过程中，依据物体的实际运动分析物体在特定位置的实际受力情况，这是解决问题的关键。对应练习：1、如图5所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为时，车对桥顶的压力为车重的，如果使汽车在粗糙的桥面上行驶至桥顶时不受摩擦力的作用，则汽车通过桥顶的速度应为多少？解析：在第一运动状态时：　；在第二运动状态时：由摩擦力产生的条件可知：；所以2、半径为的光滑半圆球固定在水平桌

5、面上，顶部有一小物体，如图6所示，今给小物体一个水平的速度，则物体（　　）：沿球面滑至点；按半径大于的新圆弧运动；　先沿球面滑至某点，再离开球面做斜下抛运动；立即离开半圆球做平抛运动；解析：，物体仅受重力的作用，物体与半圆球之间无弹力的作用，假如没有半球，物体将做平抛运动，水平射程为　　　错因：认为物体飞行一段再落到球面上，尔后做斜下抛运动，这是没弄清圆弧的曲率大于抛物线的曲率，实际上物体在以速度做平抛运动时，始终没有接触半球。一、突变问题物体有某一种状态突变到另一种状态时，某些运动现象不一定有

6、很大的变化，但物体的能量或者动量发生了转移或者转化，状态物理量的变化，导致物体的受力特性发生了突变，处理的方法是：其一是分析突变前后已经和将要发生的物理过程，确定遵循的物理规律；其二是依据这一特定的运动状态进行对应的受力分析。例3、如图6所示，有一小球质量为，用轻绳和连接处于静止状态，沿水平方向，与竖直方向的夹角。则在剪断的瞬间（球未摆动），绳3所受的拉力与原来受的拉力之比等于（　　）:　　　　　　　解析：初状态：物体受　　　处于平衡，如图7所示则：　；剪断瞬间物体受到　，如图8建立坐标系，分解

7、可得：　；错因归类：仍按照平衡时状态建立坐标系，得出不变的结论，其原因有二：（1）、绳上张力产生的机理是受外力作用而被动产生的，随外界条件的变化而发生变化，剪断瞬间，绳上张力瞬间发生突变；（2）、没有分析剪断后，物体的运动和所遵循的规律；物体以为圆心　　做圆周运动，因此必须沿径向和切向建立正交坐标系：，即物体沿径向保持瞬间平衡，尔后做圆周运动，具有，即物体的合力不再指向圆心。三、假定问题假定即将发生的物理现象，依据假定的运动状态判定物体的受力情况，这类问题多涉及到的。例4：如图9所示，细绳一端系

8、着质量为　　的物体，静止于水平面上，另一端通过光滑的小孔吊着质量为的物体，的中点与圆孔的距离为，已知和水平面，现使此平面绕中心轴转动，问角速度在什么范围会处于静止状态？（）解析：假定物体有向外、向内的运动趋势，在假定的现象下判定物体受到的方向，分析临界条件达到时候，向心力；从而计算出在假定条件下的，对于物体，，可计算出的取值范围。以上仅在曲线运动中根据物体的运动状态确定物体受力情况的归类解析。在学习过程中，加强从正向和逆向思维的角度剖析同一场景的物理问题，减少学习过程中出错的可能性。3