二轮专题复习
专题4 力学作图
专题检测
1.如图所示,画出大象所受重力的示意图。
2.如图所示,被细线拴住的气球静止在空中,请画出气球所受重力的示意图,O点为气球的重心。
3.画出图中物体A所受重力的示意图(重心已画出)。
4.在图中作出小球所受的的弹力。
5.如图,重10 N的物体在40 N水平压力的作用下静止在竖直墙壁上。请画出物体A对竖直墙壁的压力的示意图。
6.图为体操运动员静止在平衡木上的情景,用力的示意图作出与运动员相关的弹力。
7.一小朋友沿滑梯下滑,请作出滑梯所受压力F的示意图。
8.如图所示,细线悬挂下的小球刚好与光滑圆弧面相接触,细线处于竖直状态。请在图中画出小球的受力示意图。
9.画出图中漂浮在水面上小球受力的示意图。
10.如图,判断重力方向装置中的小球静止,请画出小球的受力示意图。
11.如图所示,一个磁性黑板擦紧贴于竖直黑板面上,刚好能沿黑板面竖直匀速下滑。请画出磁性黑板擦在竖直方向上所受到的力。
12.如图所示,一个质量分布均匀的小球静止在光滑的水平地面上,左边与竖直光滑墙壁接触,请在图中画出小球受力示意图。
13.请补全图中由于惯性冲上粗糙斜面的物体受力的示意图。
14.攀岩是年轻人非常喜欢的一种运动,如图甲是一名攀岩运动员拉着绳子停在峭壁上的情景。图乙是这一时刻的简化图,请你以重心O为作用点,在图乙中画出:
(1)运动员所受的重力;
(2)峭壁对运动员的支持力;
(3)绳子对运动员的拉力。
15.如图所示,重100 N的货物A随小车B在拉力F的作用下一起向右做匀速直线运动,请在图中画出货物A所受力的示意图。
16.如图,斜面上的小球A被挡板B挡住,请画出小球A所受力的示意图。
17.如图甲是兰州市跨越黄河的空中缆车随缆绳做匀速直线运动的示意图,将其简化为图乙所示,请画出缆车的轿厢(以方框表示)受力示意图(不计空气阻力)。
18.如图所示,带支架的平板小车沿水平地面向右做直线运动,小球A用细线悬挂于支架右端,放在小车左端的物块B相对于小车始终静止。某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角,请画出此时物块B受到的重力G和摩擦力F的示意图(力的作用点图中已标出)。
19.质地均匀的小球从弹簧正上方竖直下落,压缩弹簧减速下降,请作出此时小球所受重力G和弹力F的示意图。
20.如图,一个用细线拴住的乒乓球在水中保持静止,画出乒乓球所受重力和浮力的示意图。
21.如图所示,画出图中物体上浮、悬浮、下沉时所受力的情况。
22.如图所示,物体A叠放在B上面,B放在C上面,三个物体保持静止,请画出A对的B的压力F1、B对C的压力F2的示意图。
23.如图所示,小车重100 N,在A点受到大小为20 N的水平向右的拉力,试作出小车受到的拉力的示意图。
24.如图所示,若某同学在平直的公路上用力蹬自行车前进,请找出自行车前、后轮所受路面摩擦力的作用点。并画出前、后轮所受路面摩擦力的示意图。
25.在内壁光滑的汽缸内,用重为G的活塞封闭一定质量的气体,把活塞和汽缸按图所示悬挂,静止在空中,图中已标出缸内气体对活塞的作用力F气,请画出活塞所受其它力的示意图。
26.如图为盛有水的金属容器,A、B是容器侧壁上两块面积相等的玻璃窗,请画出A、B所受水的压力的示意图。
27.如图,将一小球用细线悬挂起来后浸没在水中,此时小球受到的重力为6 N,细线上的拉力为2 N。请在图中画出物体所受的浮力的示意图。
28.请对图中的A做受力分析:
B在F作用下向左运动。
参考答案
1.【解析】重力的方向是竖直向下的,从大象的重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,如图所示:
2.【解析】重力的方向是竖直向下的,过气球的重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,如图所示:
3.【解析】过A的重心沿竖直向下的方向,画一条带箭头的线段,用符号G表示。如图所示:
4.【解析】据图可知,此时小球所受的弹力有两个,即线对小球的拉力,第二个是墙对小球的支持力,如右图:
5.【解析】垂直压在物体表面的力叫压力,则物体A对竖直墙壁压力的作用点在接触面墙的中点,过压力作用点画垂直于墙面水平向左带箭头的线段即为A对竖直墙壁的压力的示意图,其大小为40 N,如下图所示:
6.【解析】运动员在平衡木上静止,受到平衡木竖直向上的弹力(支持力)F支;由于力的作用是相互的,运动员对平衡木有竖直向下的弹力(压力)F压,这两个力的作用点在手和接触接触的位置;这两个力是一对相互作用力,所以大小相等、方向相反,在一条直线上。如图所示:
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7.【解析】在滑梯上选取小朋友与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于滑梯、带箭头的线段即为压力示意图,如图所示:
8.【解析】小球处于静止状态,受力平衡,绳子处于竖直状态(球与斜面虽然接触但不发生挤压),所以小球不受摩擦力和支持力的作用;则小球受到重力和拉力的作用,重力的方向竖直向下,拉力的方向沿绳子向上,两个力的作用点都画在球的重心上,这两个力是一对平衡力,大小相等,作图时两条线段的长度相等。如图所示:
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9.【解析】小球漂浮在水面上,重力和浮力是一对平衡力,过小球的重心,分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,并分别用G和F表示,作图时要注意两条线段长度要相等。如下图所示:
10.【解析】由图可知,小球处于静止状态,受力平衡,受到竖直向下的重力和竖直向上的绳子的拉力的作用,这两个力都作用在小球的重心上,如图所示:
11.【解析】由图知,黑板擦沿竖直方向匀速下滑,所以受力平衡;
在竖直方向受重力和摩擦力,这两个力是一对平衡力,f=G,重力方向竖直向下,所以摩擦力方向竖直向上,如图所示:
12.【解析】小球放在光滑的水平地面上,小球与墙接触,但不挤压,小球在水平方向上不受力;小球在竖直方向上受重力G、支持力F的作用,重力的方向竖直向下、支持力方向竖直向上,二力的作用点都画在小球的重心(球心),如图所示:
13.【解析】物体受到重力G、支持力F、摩擦力f的作用;物体冲上斜面,受到斜面的摩擦力的方向是沿斜面方向;过物体重心,分别垂直于斜面向上和沿斜面向下的方向画一条有向线段,并分别用F和f表示,即为其所受支持力和摩擦力示意图,如图所示:
14.【解析】运动员处于静止状态,受到竖直向下的重力、沿绳子向上的拉力、垂直与峭壁的支持力的作用,这三个力作用在O点上,力的示意图如图:
15.【解析】货物A做匀速直线运动,处于平衡状态,A受到竖直向下的重力G和竖直向上的支持力F N,G与F是一对平衡力,它们大小相等,都为100 N,方向相反,且作用在同一直线上,作用点在物体的重心,重力从重心竖直向下画,符号为G;支持力从重心竖直向上画,符号为F N,注意两个力的线段长度相同,如图所示:
16.【解析】斜面上的小球A被挡板B挡住,分析可知,小球一共受到三个力的作用,一个是竖直向下的重力、一个是垂直于斜面向上的支持力,还有一个是垂直于挡板B向上的支持力,从小球的重心(球心)开始,分别沿各力的方向画一条有向线段,并分别用G、 N和 N′表示,如图所示:
17.【解析】空中缆车随缆绳做匀速直线运动,所以缆车受力平衡,不计空气阻力,轿厢受到竖直向下的重力G和竖直向上的拉力F的作用,这两个力大小相同、方向相反、在同一直线上,作用点在轿厢的重心,示意图如图所示:
18.【解析】(1)重力的方向是竖直向下的,从物体重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,即为其所受重力示意图;
(2)小球A用细线悬挂于支架右端,放在小车左端的物块B相对于小车静止,此时物块B不受摩擦力作用;
某时刻观察到细线向左偏离竖直方向θ角,其原因是小车做加速运动,A由于惯性,仍然保持原来的运动状态,此时放在小车左端的物块B相对于小车仍然静止,但有向左运动的趋势,所以受到受到的摩擦力水平向右,如图所示:
19.【解析】忽略空气阻力,小球从高处下落到竖直放置的弹簧上并压缩弹簧向下做减速运动,此时小球受到重力和弹力两个力的作用,从小球重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,用G和F表示,且G<F,如图所示:
20.【解析】乒乓球在水中受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力,竖直向下的拉力,在三个力的作用下处于平衡状态,有F浮=G+F拉,所以乒乓球受到的浮力大于重力,方向竖直向上,由此作出重力与浮力的示意图如图所示:
21.【解析】浸没在液体中的三个物体都受到重力和浮力的作用,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上。
对于上浮的物体,向上的浮力大于向下的重力,合力向上,所以物体向上运动;
对于悬浮的物体,它处于平衡状态,受到的浮力和重力是一对平衡力,两个力大小相等方向相反;
对于下沉的物体,向下的重力大于向上的浮力,合力向下,所以物体向下运动;
如图所示:
22.【解析】A对B的压力F1的作用点在A与B的接触面上,受力物体是B,方向垂直接触面向下;
B对C的压力F2的作用点在斜面上,方向垂直斜面向下,如图所示:
23.【解析】拉力的方向是水平向右的,作用点在小车的右边缘上A点,从作用点沿水平向右的方向画一条带箭头的线段,并用符号F表示,大小为20 N;如下图所示:
24.【解析】骑自行车时,后轮在链条的作用下,使后轮相对于地面向后运动,所以地面对后轮有向前的摩擦力,此摩擦力为自行车提供了前进的动力;
前轮相对于地面向前运动,则地面对前轮有向后的摩擦力,其作用点分别在两轮与地面的接触点上。据此分别作出前后轮所受到的摩擦力f前轮、f后轮。如图所示:
25.【解析】根据题意可知,汽缸内壁光滑,活塞与气缸之间没有摩擦力;活塞处于静止状态,受到的合力为0,活塞受到竖直向下的重力、缸内气体对活塞竖直向上的作用力F气、外界大气对活塞竖直向下的压力F、绳子对活塞竖直向上的拉力F拉的共同作用;这四个力的作用点在活塞的中心上,力的示意图如下:
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26.【解析】从A点做垂直上壁向上的压力,从B点作垂直侧壁向右的压力,如图所示:
27.【解析】已知小球受到的重力为6 N,细线上的拉力为2 N,
则物体所受的浮力F浮=G﹣F拉=6 N﹣2 N=4 N,浮力的作用点在小球重心,方向竖直向上,如图所示:
28.【解析】从题意和图中可以获取信息,物体A相对于B来说是向右运动的,故受到B给它一个向左的摩擦力、细线给它一个向右的拉力、B给它向上的支持力、物体A所受的重力。示意图如下:二轮专题复习
专题4 力学作图
讲义
专题概述
本部分的力学作图题主要涉及的知识点是力的示意图和力的图示。常考的类型有物体处于不同位置和不同运动状态时的重力作图;弹力(包含拉力、推力、支持力和压力等)作图;摩擦力作图;与水平面成某一角度的拉力或者推力作图。
物体受力分析步骤:(1)确定研究对象(即受力物体,可以是单个物体也可以是整体);(2)分析研究对象所受的力,不考虑它对周围物体的作用力;(3)按重力、弹力、摩擦力的顺序,逐个进行分析,并依次画在作用点上。
作图时注意事项:(1)找准作用点,一定要画在受力物体上,当物体同时受多个力时,一般选择一个作用点,为了便于研究,如果没有特别的标记作用点一般画在受力物体的中的重心(规则物体的中心)上;作用点,一般情况下,力的作用点放在题图中所标记的点上,一个物体受到多个力作用时,同时力的大小由线段的长短来区分,即表示大力的线段长,表示小力的线段短;(2)作图时,不同图中表示力的大小的线段长短不是判断力的大小的依据;(3)可根据二力平衡知识和相互作用力来检验分析结果,谨防漏画力,多画力,分析一定要全面准确。
类型一、指定力作图:①规则物体的作用点在其几何中心;②重力的方向竖直向下、浮力的方向竖直向上、支持力的方向垂直于接触面、摩擦力的方向与物体运动(或趋势)方向相反;③从力的作用点起,沿力的方向画一条线段,一定注意要在线段的末端标出箭头和表示力的字母。
【例1】体重500 N的小明参加跳远来增强体质,请在图中画出小明受重力的示意图。(图中O点为重力的作用点)
【解析】重力的方向是竖直向下的,过重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,大小为500 N,如图所示:
【总结】本题考查了重力的示意图的作法。不管物体怎样运动,重力的方向总是竖直向下的。
【例2】请画出图中车受到水平推力F的示意图。
【解析】车受到的推力方向水平向右,作用点画在接触点,如图所示:
【分析】推力的受力物体是车,推力的作用点可以画在接触点上,方向是水平向右,根据力的示意图的画法作图。
【例3】请在图中画出在水平公路上匀速行驶的汽车受到摩擦力的示意图。
【解析】由图可知,汽车在水平公路上向右匀速行驶,则受到的摩擦力水平向左,作用点在汽车的重心上,从摩擦力的作用点开始,沿水平向左的方向画一条有向线段,用f表示,如图所示:
【总结】此题考查摩擦力示意图的画法,难度不大,确定汽车受到的摩擦力方向是关键。(1)根据汽车的运动方向判断汽车受到的摩擦力方向,然后根据力的示意图的画法画出摩擦力的示意图;
(2)画力的示意图的一般步骤为:一画简图,二定点,三画线,四画尖,五把力的符号标尖边.按照这个作图步骤,很容易能够画出指定力的示意图。
【例4】画出如图物体对地面的压力情况。
【解析】物体对地面的压力的作用点在物体与地面的接触面的中点处,从压力的作用点作垂直于水平地面向下做出压力,并标明字母F,如图所示:
【分析】物体对地面的压力的受力物体是地面,作用点在接触面上,画在接触面的中点处,压力的方向总是垂直于接触面指向被压物体,所以此力的方向向下,据此根据力的示意图的画法画出压力。
【例5】如图所示,物体静止在水中,请画出物体所受浮力的示意图。
【解析】物体所受浮力的方向是竖直向上的。我们可以从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力,并标出F浮,如下图所示:
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【答案】。
【分析】物体漂浮在水面上静止,受到竖直向上的浮力作用。
【例6】如图,物块沿粗糙斜面向上运动,请画出物块所受重力和摩擦力及物块对斜面压力的示意图。
【解析】物块沿粗糙斜面向上运动,受到竖直向下的重力和沿斜面向下的摩擦力的作用;物块对斜面压力作用在斜面上,垂直于斜面向下;
从物体重心画带箭头的线段,方向竖直向下,符号为G;从物体重心画带箭头的线段,方向沿斜面向下,符号为f;
在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段,符号为F;如图所示:
【总结】作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点,是平衡力的长度要相等。
根据规则物体的重心在物体的几何中心,重力的方向总是竖直向下的,从物体的重心表示出重力的方向;
压力是接触面受到的力,因此压力的作用点在接触面上,即物体与接触面的中点;然后根据压力的方向垂直于受力面,并过压力作用点表示出压力的方向即可。
【例7】如图为一蓄水池,A、B是水池侧壁上两块面积相等的小瓷砖,请画出A、B所受水的压力的示意图。
【解析】从A、B两点作垂直侧壁向右的压力,如图所示:
【总结】此题主要考查的是液体压力的特点,本题的关键是确定压力的作用点和方向,并会用力的示意图表示力的三要素。解答此题需要掌握液体压力的特点:①液体内部向各个方向都有压力;②液体压力随深度的增加而增大;根据压力与接触面垂直并指向接触面外,从A、B点表示出压力的方向。
【例8】一静止在水平面上的物体受到大小为10 N,与水平地面成45°角斜向右上方的拉力,画出物体所受拉力的示意图。
【解析】拉力的作用点在物体右边缘的中点,方向与水平方向成45°角斜向右上方,大小为10 N,如下图所示:
类型二、物体受力分析作图:①只分析物体受到的力,顺序为先重力、后弹力,最后确定是否受摩擦力以及摩擦力的方向;②物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,物体在各方向上受力平衡,注意各力的大小(线段长度)一致;③根据物体处于平衡状态或非平衡状态,确定力的大小和方向。
【例9】在水平粗糙地面上,木块以初速度v向右减速运动,请在图中画出木块的受力示意图。
【解析】木块沿粗糙斜面上向上减速运动的过程中,木块受到重力、摩擦力和支持力作用,过A点作竖直向下的重力G,作沿斜面向下的摩擦力f,作垂直于斜面向上的支持力F。如图所示:
【分析】木块以初速度v向右减速运动,木块受到竖直向下的重力、沿斜面向左的摩擦力和垂直于地面向上的支持力作用,据此按照力的示意图的画法画出各个力。
【例10】随着我国近年经济高速发展,各地对教育的投入大大增加,各学校的教育教学环境和条件得到了极大的改善。教室里,传统的木质黑板和毛制黑板刷被新型金属黑板和磁性黑板擦替代,电子白板等多媒体教学设备得到了广泛运用……如图所示,磁性黑板擦A可以吸在竖直金属黑板面上不掉下来,O为黑板擦的重心。请在图中画出黑板擦静止吸附在黑板上时的受力示意图。
【解析】在水平方向上,物体受水平向左的支持力和水平向右引力;在竖直方向上,物体受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力;然后过物体的重心作竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力。如图所示:
黑板擦在竖直黑板上处于静止状态,竖直方向上受平衡力的作用,受竖直向下的重力G和黑板对它竖直向上的摩擦力f,作用点都画在黑板擦的重心上,如图所示:
【分析】先对物体进行受力分析,即从竖直方向和水平方向进行受力分析,然后用力的示意图表示物体所受到的力。
【例11】如图所示,用一根细绳拴着一个沙袋,甩起来,使沙袋绕手做圆周运动,请画出此时沙袋的受力示意图(不考虑空气对沙袋的作用)。
【解析】细绳拉着沙袋绕手做圆周运动,此时沙袋受重力和细绳的拉力,重力方向竖直向下,拉力方向沿细绳指向手,作用点在沙袋的重心上,如图所示:
【例12】如图,利用轻杆将小球A固定在小车上,整体静止在水平面上。以球心为作用点,作出小球A所受力的示意图。
【解析】利用轻杆将小球A固定在小车上,整体静止在水平面上,小球处于静止状态,受力平衡,受到竖直向下的重力G、竖直向上的支持力F的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,作用点在球的中心,如图所示:
【例13】如图所示,小红站在某商场匀速向上运动的电动扶梯上,请画出小红所受力的示意图(小红身上的O点为其重心)。
【解析】小红受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,过重心作竖直向下的力(即重力)和竖直向上的力(即支持力);如图所示:
【总结】本题考查物体受力情况分析和示意图表示力的方向和作用点,注意二力大小相等,作图时,线段长度相等。小红随自动扶梯一同匀速上升,因此小红相对于扶梯静止,因此小红受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,并且二力是一对平衡力;确定重心的大致位置,然后表示出二力的方向。
【例14】如图,钢球从斜面上由静止滚下,请在图中虚线处画出此时钢球的受力示意图。
【解析】钢球共受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用;
过钢球的重心沿竖直向下的方向作出重力,用G表示,过钢球的重心沿垂直于斜面向上的方向作出支持力,用F表示,过钢球的重心沿与斜面平行向上的方向作出摩擦力,用f表示:
【总结】画力的示意图,首先要对物体进行受力分析,看物体受几个力,要先分析力的大小、方向和作用点,再按照画图的要求画出各个力。首先对钢球进行受力分析,此时钢球共受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用,然后按照力的示意图的画法画出这三个力即可。
【例15】如图所示,物块M正在加速下沉,请画出此时物块受到的重力与浮力。
【解析】(1)以物块重心为力的作用点,分别沿着竖直向下的方向和竖直向上的方向做出物块受到的重力和浮力;
(2)由于物块是加速下沉,所以其受到的浮力小于重力。因此在做力的示意图时,要保证浮力小于重力。如图所示:
【总结】此题考查了力的示意图的画法、重力的方向、浮力的方向。通过物块的运动状态确定浮力和重力的大小关系是此题中比较容易出错的地方。做力的示意图的题目时,要注意题目要求:是让画所受力的示意图还是画所受哪个力的示意图。
(1)水中的物块在竖直方向上受到两个力的作用:竖直向下的重力和竖直向上的浮力。
(2)根据物块的运动状态可以确定物块受到的重力与浮力的大小关系。从而可以做出其受到的力的示意图。
【例16】如图“蛟龙号”潜水艇执行完某次任务时,工作人员欲对它进行保养,请画出潜水艇静止在海面时的受力示意图。
【解析】潜水艇在水中漂浮,受到重力和浮力的作用,重力等于浮力;重力和浮力的作用点都在重心上;重力竖直向下,浮力竖直向上;如图所示:
【分析】潜水艇在水中受重力与浮力的作用,物体漂浮时浮力等于重力。(共35张PPT)
专题4 力学作图
专题概述
本部分的力学作图题主要涉及的知识点是力的示意图和力的图示。常考的类型有物体处于不同位置和不同运动状态时的重力作图;弹力(包含拉力、推力、支持力和压力等)作图;摩擦力作图;与水平面成某一角度的拉力或者推力作图。
物体受力分析步骤:(1)确定研究对象(即受力物体,可以是单个物体也可以是整体);(2)分析研究对象所受的力,不考虑它对周围物体的作用力;(3)按重力、弹力、摩擦力的顺序,逐个进行分析,并依次画在作用点上。
作图时注意事项:(1)找准作用点,一定要画在受力物体上,当物体同时受多个力时,一般选择一个作用点,为了便于研究,如果没有特别的标记作用点一般画在受力物体的中的重心(规则物体的中心)上;作用点,一般情况下,力的作用点放在题图中所标记的点上,一个物体受到多个力作用时,同时力的大小由线段的长短来区分,即表示大力的线段长,表示小力的线段短;(2)作图时,不同图中表示力的大小的线段长短不是判断力的大小的依据;(3)可根据二力平衡知识和相互作用力来检验分析结果,谨防漏画力,多画力,分析一定要全面准确。
类型一、指定力作图:①规则物体的作用点在其几何中心;②重力的方向竖直向下、浮力的方向竖直向上、支持力的方向垂直于接触面、摩擦力的方向与物体运动(或趋势)方向相反;③从力的作用点起,沿力的方向画一条线段,一定注意要在线段的末端标出箭头和表示力的字母。
【例1】体重500 N的小明参加跳远来增强体质,请在图中画出小明受重力的示意图。(图中O点为重力的作用点)
【解析】重力的方向是竖直向下的,过重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,大小为500 N,如图所示:
【总结】本题考查了重力的示意图的作法。不管物体怎样运动,重力的方向总是竖直向下的。
【例2】请画出图中车受到水平推力F的示意图。
【解析】车受到的推力方向水平向右,作用点画在接触点,如图所示:
【分析】推力的受力物体是车,推力的作用点可以画在接触点上,方向是水平向右,根据力的示意图的画法作图。
【例3】请在图中画出在水平公路上匀速行驶的汽车受到摩擦力的示意图。
【解析】由图可知,汽车在水平公路上向右匀速行驶,则受到的摩擦力水平向左,作用点在汽车的重心上,从摩擦力的作用点开始,沿水平向左的方向画一条有向线段,用f表示,如图所示:
【总结】此题考查摩擦力示意图的画法,难度不大,确定汽车受到的摩擦力方向是关键。(1)根据汽车的运动方向判断汽车受到的摩擦力方向,然后根据力的示意图的画法画出摩擦力的示意图;
(2)画力的示意图的一般步骤为:一画简图,二定点,三画线,四画尖,五把力的符号标尖边.按照这个作图步骤,很容易能够画出指定力的示意图。
【例4】画出如图物体对地面的压力情况。
【解析】物体对地面的压力的作用点在物体与地面的接触面的中点处,从压力的作用点作垂直于水平地面向下做出压力,并标明字母F,如图所示:
【分析】物体对地面的压力的受力物体是地面,作用点在接触面上,画在接触面的中点处,压力的方向总是垂直于接触面指向被压物体,所以此力的方向向下,据此根据力的示意图的画法画出压力。
【例5】如图所示,物体静止在水中,请画出物体所受浮力的示意图。
【解析】物体所受浮力的方向是竖直向上的。我们可以从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力,并标出F浮,如下图所示:
【分析】物体漂浮在水面上静止,受到竖直向上的浮力作用。
【例6】如图,物块沿粗糙斜面向上运动,请画出物块所受重力和摩擦力及物块对斜面压力的示意图。
【解析】物块沿粗糙斜面向上运动,受到竖直向下的重力和沿斜面向下的摩擦力的作用;物块对斜面压力作用在斜面上,垂直于斜面向下;
从物体重心画带箭头的线段,方向竖直向下,符号为G;从物体重心画带箭头的线段,方向沿斜面向下,符号为f;
在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段,符号为F;如图所示:
【总结】作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点,是平衡力的长度要相等。
根据规则物体的重心在物体的几何中心,重力的方向总是竖直向下的,从物体的重心表示出重力的方向;
压力是接触面受到的力,因此压力的作用点在接触面上,即物体与接触面的中点;然后根据压力的方向垂直于受力面,并过压力作用点表示出压力的方向即可。
【例7】如图为一蓄水池,A、B是水池侧壁上两块面积相等的小瓷砖,请画出A、B所受水的压力的示意图。
【解析】从A、B两点作垂直侧壁向右的压力,如图所示:
【总结】此题主要考查的是液体压力的特点,本题的关键是确定压力的作用点和方向,并会用力的示意图表示力的三要素。解答此题需要掌握液体压力的特点:①液体内部向各个方向都有压力;②液体压力随深度的增加而增大;根据压力与接触面垂直并指向接触面外,从A、B点表示出压力的方向。
【例8】一静止在水平面上的物体受到大小为10 N,与水平地面成45°角斜向右上方的拉力,画出物体所受拉力的示意图。
【解析】拉力的作用点在物体右边缘的中点,方向与水平方向成45°角斜向右上方,大小为10 N,如下图所示:
类型二、物体受力分析作图:①只分析物体受到的力,顺序为先重力、后弹力,最后确定是否受摩擦力以及摩擦力的方向;②物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,物体在各方向上受力平衡,注意各力的大小(线段长度)一致;③根据物体处于平衡状态或非平衡状态,确定力的大小和方向。
【例9】在水平粗糙地面上,木块以初速度v向右减速运动,请在图中画出木块的受力示意图。
【解析】木块沿粗糙斜面上向上减速运动的过程中,木块受到重力、摩擦力和支持力作用,过A点作竖直向下的重力G,作沿斜面向下的摩擦力f,作垂直于斜面向上的支持力F。如图所示:
【分析】木块以初速度v向右减速运动,木块受到竖直向下的重力、沿斜面向左的摩擦力和垂直于地面向上的支持力作用,据此按照力的示意图的画法画出各个力。
【例10】随着我国近年经济高速发展,各地对教育的投入大大增加,各学校的教育教学环境和条件得到了极大的改善。教室里,传统的木质黑板和毛制黑板刷被新型金属黑板和磁性黑板擦替代,电子白板等多媒体教学设备得到了广泛运用……如图所示,磁性黑板擦A可以吸在竖直金属黑板面上不掉下来,O为黑板擦的重心。请在图中画出黑板擦静止吸附在黑板上时的受力示意图。
【解析】在水平方向上,物体受水平向左的支持力和水平向右引力;在竖直方向上,物体受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力;然后过物体的重心作竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力。如图所示:
黑板擦在竖直黑板上处于静止状态,竖直方向上受平衡力的作用,受竖直向下的重力G和黑板对它竖直向上的摩擦力f,作用点都画在黑板擦的重心上,如图所示:
【分析】先对物体进行受力分析,即从竖直方向和水平方向进行受力分析,然后用力的示意图表示物体所受到的力。
【例11】如图所示,用一根细绳拴着一个沙袋,甩起来,使沙袋绕手做圆周运动,请画出此时沙袋的受力示意图(不考虑空气对沙袋的作用)。
【解析】细绳拉着沙袋绕手做圆周运动,此时沙袋受重力和细绳的拉力,重力方向竖直向下,拉力方向沿细绳指向手,作用点在沙袋的重心上,如图所示:
【例12】如图,利用轻杆将小球A固定在小车上,整体静止在水平面上。以球心为作用点,作出小球A所受力的示意图。
【解析】利用轻杆将小球A固定在小车上,整体静止在水平面上,小球处于静止状态,受力平衡,受到竖直向下的重力G、竖直向上的支持力F的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,作用点在球的中心,如图所示:
【例13】如图所示,小红站在某商场匀速向上运动的电动扶梯上,请画出小红所受力的示意图(小红身上的O点为其重心)。
【解析】小红受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,过重心作竖直向下的力(即重力)和竖直向上的力(即支持力);如图所示:
【总结】本题考查物体受力情况分析和示意图表示力的方向和作用点,注意二力大小相等,作图时,线段长度相等。小红随自动扶梯一同匀速上升,因此小红相对于扶梯静止,因此小红受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,并且二力是一对平衡力;确定重心的大致位置,然后表示出二力的方向。
【例14】如图,钢球从斜面上由静止滚下,请在图中虚线处画出此时钢球的受力示意图。
【解析】钢球共受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用;
过钢球的重心沿竖直向下的方向作出重力,用G表示,过钢球的重心沿垂直于斜面向上的方向作出支持力,用F表示,过钢球的重心沿与斜面平行向上的方向作出摩擦力,用f表示:
【总结】画力的示意图,首先要对物体进行受力分析,看物体受几个力,要先分析力的大小、方向和作用点,再按照画图的要求画出各个力。首先对钢球进行受力分析,此时钢球共受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用,然后按照力的示意图的画法画出这三个力即可。
【例15】如图所示,物块M正在加速下沉,请画出此时物块受到的重力与浮力。
【解析】(1)以物块重心为力的作用点,分别沿着竖直向下的方向和竖直向上的方向做出物块受到的重力和浮力;
(2)由于物块是加速下沉,所以其受到的浮力小于重力。因此在做力的示意图时,要保证浮力小于重力。如图所示:
【总结】此题考查了力的示意图的画法、重力的方向、浮力的方向。通过物块的运动状态确定浮力和重力的大小关系是此题中比较容易出错的地方。做力的示意图的题目时,要注意题目要求:是让画所受力的示意图还是画所受哪个力的示意图。
(1)水中的物块在竖直方向上受到两个力的作用:竖直向下的重力和竖直向上的浮力。
(2)根据物块的运动状态可以确定物块受到的重力与浮力的大小关系。从而可以做出其受到的力的示意图。
【例16】如图“蛟龙号”潜水艇执行完某次任务时,工作人员欲对它进行保养,请画出潜水艇静止在海面时的受力示意图。
【解析】潜水艇在水中漂浮,受到重力和浮力的作用,重力等于浮力;重力和浮力的作用点都在重心上;重力竖直向下,浮力竖直向上;如图所示:
【分析】潜水艇在水中受重力与浮力的作用,物体漂浮时浮力等于重力。