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[!--downpath--]《義務教育數學課程標準(2011年版)》中“機械運動和力”的內容要求中有這樣的要求:通過常見例子或實驗,了解重力、彈力和磨擦力;通過實驗,認識壓強;用示意圖描述力。為此,畫力的示意圖是小學生的基本功課,也是高考中常見的一種考試題目。
力是物體對物體的作用。它分為施力物體和受力物體,要想確切畫出力的示意圖,確切地說是畫受力物體的示意圖。為此,首先要認清研究對象——受力物體;再看題目要求畫受力物體遭到哪些力的示意圖,倘若題目沒有指出具體的力,就要進行受力剖析。
一、物體受力剖析的思路
(1)明晰研究對象——根據題目要求確定受力物體;
(2)確定物體所受重力(這個力最容易遺漏);
(3)觀察是否與其它物體接觸,確定推力或拉力(支持力、壓力)等彈力的作用;
(4)確定物體所處狀態,確定是否遭到磨擦力的作用;(注意:靜止狀態不一定不受磨擦力的作用,見題目5;平衡狀態也不一定遭到磨擦力的作用,見題目4);
(5)按照題意確定是否遭到壓強的作用。
按照上述要求,正確、有序的畫出研究對象的受力示意圖是先畫出非接觸的力,通常是重力;再找接觸的力;之后檢測所畫的力,找到每一個力是否有施力物體;最后檢測剖析結果與物體所處狀態是否相符。
題目1如圖1所示,足球離開手后仍在空中繼續飛行。不考慮空氣阻力,請在圖中畫出足球的受力示意圖。
圖1圖2
【分析】題目要求:畫出足球的受力示意圖。即研究對象(受力物體)是足球(不是人或人手,也不是空氣)。同時說明沒有指明畫足球深受那個力的示意圖,所以要進行受力剖析。
題目條件一:足球離開手后仍在空中繼續飛行。在地面附近的物體都遭到重力的作用;“在空中繼續飛行”一是說明運動,遭到空氣的磨擦力作用;二是在空氣中,遭到空氣的壓強。因為足球深受重力的作用向上運動,而磨擦力和壓強都向下制約足球的下落,即合稱為阻力。
題目條件二:不考慮空氣阻力。所以本題只畫出足球深受重力的示意圖。
答案:如圖2所示。
題目2如圖3所示,一小鐵塊從斜面上滑下,在粗糙的水平面上滑動一段距離后便停出來。請你畫出鐵塊在水平面上滑動時的受力示意圖。
【分析】題目要求:畫出鐵塊在水平面上滑動時的受力示意圖。即研究對象(受力物體)是鐵塊(不是斜面也不是水平面)。因而確定鐵塊受力的重力。
“水平面上滑動時”說明既不是斜面上,也不是最后靜止的位置。
圖3
題目條件一:從斜面上滑下說明鐵塊和斜面接觸,遭到斜面對它有支持力的作用。滑下說明鐵塊在運動,但沒有說斜面是否光滑,不能確定是否遭到磨擦力的作用。
題目條件二:在粗糙的水平面上滑動一段距離。在水平面上,說明鐵塊遭到水平面的支持力的作用;粗糙的水平面上滑動,說明遭到磨擦力的作用。從圖上可以看出,鐵塊是因為慣性往前滑動的,沒有遭到其他力(例如拉力)的作用。
題目條件三:最后停出來。在水平面上初二物理彈力的示意圖畫法,說明鐵塊遭到水平面的支持力的作用;靜止說明不受磨擦力的作用。
按照“水平面上滑動時”的意思排除“題目條件一”和“題目條件三”。即:此時鐵塊遭到三個力的作用——重力、支持力和磨擦力。
重力的方向豎直向上,支持力和重力是一對平衡力,方向豎直向下,因為鐵塊水平往右滑動,而磨擦力總是制約物體運動,所以其方向水平向左。
支持力和重力是一對平衡力,大小相等,畫力的示意圖時線段寬度應相等。
答案:如圖4所示。
圖4
題目3如圖5所示,球體在水平地面上滾動,請畫出球對地面壓力的示意圖。
圖5圖6
【分析】題目要求:畫出球對地面壓力的示意圖。為此,球是施力物體,地面是受力物體,即研究對象。
因為題目明晰說出畫“壓力”的示意圖。就不須要再剖析地面是否受其他的力了。球對地面的壓力作用在地面的表面和球接觸的地方,方向豎直向上。
此題朋友們最容易把作用點畫在球體上或則畫出球體的重力的示意圖。
答案:如圖6所示。
題目4如圖7所示的物體隨水平傳送帶往右勻速聯通。請做出該物體所受力的示意圖。
圖7
【分析】題目要求:畫出物體所受力的示意圖。研究對象:水平傳送帶上的物體。遭到重力的作用。
題目條件一:隨水平傳送帶運動。說明和傳送帶接觸,遭到傳送帶的支持力。因為在豎直方向上處于平衡狀態,所以重力好支持力線段寬度相等;
題目條件二:往右勻速聯通。說明在水平方向上處于平衡狀態,不受力或則受平衡力。因為物體和傳送帶一起往右勻速聯通,它們之間沒有相對運動,因而不存在磨擦力,進而推出物體在水平方向上不受力。
物體為何會勻速運動,這是因為物體的慣性而保持勻速直線運動狀態。
答案:如圖8所示。
圖8
題目5如圖9所示,一個鐵塊靜止在一個斜面上,請畫出斜面上的鐵塊受力的示意圖。
圖9
【分析】題目要求:畫出斜面上的鐵塊受力的示意圖。研究對象——木塊(不是斜面)。遭到重力的作用。
題目條件一:在一個斜面上。說明和斜面接觸,在重力的作用下和斜面互相擠壓,因而,鐵塊遭到斜面對它的彈力——支持力的作用。
題目條件二:靜止在一個斜面上。“靜止”二字說明鐵塊遭到平衡力的作用,而重力和支持力不符合二力平衡的條件,一定還有一個力和這兩個力共同作用使鐵塊平衡。“在斜面上”說明鐵塊有下降的趨勢,為此,一定有一個妨礙鐵塊這些運動趨勢的力——摩擦力,方向沿斜面方向向下的力,作用點在鐵塊上。
答案:如圖10所示。
圖10
有些朋友在畫圖時會畫一個向上的所謂下降力,有力就有施力物體,這個施力物體是誰?沒有施力物體,就沒有這個力。
二、畫力的示意圖的具體要求
1.《物理課標》要求“用示意圖描述力”,即用一條帶箭頭的線段把力的三要素表示下來。因而,對于一個力,我們必須把作用點和方向(示意圖不指出力的大小)表示下來,讓他人一看就明白你畫的力是否符合要求才算會“用示意圖描述力”。例如,題目1讓畫重力,因而作用點一定畫在物體(足球)的重心上,方向要豎直向上;題目3要畫地面遭到的壓力,作用點一定在地面上,因為是球體對地面的作用,所以應畫在和球體接觸處的地面上初二物理彈力的示意圖畫法,方向豎直向上。
2.對于一個物體受多個力的作用畫力的示意圖時,為了使圖示美觀,人們一般把它們畫在一個點上。例如,題目2。
(1)假如多個力中有重力時,這個共同點通常畫在物體的重心上(如題目2);
(2)多個力假如有平衡力時,線段寬度應相等;
(3)假如能區別出兩個力的大小時,一定要用厚度不同的線段表示(如題目6)。
題目6如圖11所示,一氣象偵測器隨汽球一起加速上升,請你畫出這時偵測器的受力示意圖。(不計空氣的阻力)
圖11圖12
【分析】題目要求:畫出這時偵測器的受力示意圖。研究對象:偵測器(不是汽球)。偵測器遭到重力的作用。
題目條件一:一氣象偵測器隨汽球一起上升,說明遭到汽球對它向下的拉力。
題目條件二:不計空氣的阻力。說明只受重力和拉力的作用。
題目條件三:加速上升。說明拉力小于重力,作圖時,表示拉力的線段應比表示重力的線段長一些(只要能看下來就可以了)。
答案:如圖12所示。
3.多個物體受力的示意圖的表示時,應各個物體遭到的力單獨畫出。
題目7畫出如圖13木棍遭到的重力和木棍對墻上壓力的示意圖。
圖13圖14
【分析】根據均勻的規則物體的重心在物體的幾何中心,之后過重心表示出重力的方向;木棍與墻接觸的部位為壓力的作用點,按照壓力的方向與接觸面垂直,過壓力的作用點表示出壓力的方向即可。
答案:如圖14所示。
小結:通過以上剖析,想正確畫出物體受力的示意圖:
一先認清題意確定研究對象;
二看作哪些力的示意圖,假如力不明晰,必須進行受力剖析;
三看多個過程是那個階段(見題目2)那個方向的力的示意圖(見題目3,雖然在球體在水平面上滾動,但要求畫地面遭到的豎直方向的力);
四是確定一個力畫一個力,千萬不能多畫(見題8圖17、18)。
題目8如圖15所示,貨物隨傳送帶勻速向上運動,請畫出貨物所受力的示意圖。(黑點表示物體重心的位置)
圖15
答案:如圖16所示。
圖16
圖17、圖18是兩位朋友試題上作的貨物受力的示意圖。圖17少一個磨擦力,但多一個力F;圖18多一個力f。
圖17
圖18
三、畫力的示意圖時要規范
1.規范畫圖。畫力的示意圖時,一定要用尺規進行規范畫圖,養成好的習慣。規范的畫圖讓人一看賞心悅目,不規范的畫圖讓批卷班主任心情不爽,因而影響你的成績。
圖19是某同事試題的隨手畫的受力示意圖,并且是用鋼筆劃的,在出現錯誤時沒有辦法更改。「名師在線」為什么畫圖題一定要用鋼筆?
圖19
2.表示字母應符合規定。在做力的圖示時,我們不僅用線段和箭頭表示出力的三要素外,還要用表示力的字母符號把力區別開來。因為數學學中規定重力的字母用G表示,所以畫重力時,一定用G表示;其他各力的字母用F表示。假如力較多時,可用F加角標表示,如F阻(如圖10)、F浮,有時侯磨擦力也可用f表示(如圖4)。
圖20是某同事試題上作的重力的示意圖,三要素畫正確了,但把重力的表示符號G標成了F而導致了失分現象。
圖20
四、畫力的示意圖時的一些特殊情況
1.一個物體受多個力時不能畫共點。
有時試題考查的目的是朋友們對每一個力的具體了解情況,這是物體遭到的多個力可以依據實際情況去畫。
題目9如圖21所示,在游泳池的頂部和側壁,布滿了面積相等的小磁磚,請畫出水對A、B兩地磚壓力的示意圖。
圖21圖22
【分析】本題看是一個物體,實則是頂部和側壁的兩個具體的物體——小磁磚。依照液體的浮力特性和小磁磚的面積相等知,B點遭到的壓力小于A點遭到的壓力。
答案:如圖22所示。
2.按照具體情況做力的示意圖。
題目10圖23是月球表面上空的一架飛行中的客機。請畫出客機此時所受重力的示意圖。
圖23圖24
【分析】本題中月球和客機早已給出,而重力的方向在平常指出的“豎直向上”實際是指向地心。為此,此題應按照實際情況畫圖。
答案:如圖24所示。
五、分析受力時應注意的幾個關鍵詞
1.光滑:表示不受磨擦力;粗糙:表示受磨擦力作用。
2.氣球、飛機:考慮壓強;物體、貨物、木塊、圓球等不考慮壓強。
3.液體(空氣)中:考慮壓強。
4.正好接觸:不受壓力或支持力的作用。
本文由“初中數學班主任”原創,歡迎關注!