(1)正确地确定研究对象的模型.
质点和刚体是力学中两个理想化模型,对物体进行受力分析时,把它视为质点还是视为刚体,必须根据题意来确定.
当物体处于平动或平动平衡时,可以把它当做质点处理,这时各力的作用点可集中画到质心上.如图(1)所示,小球与A、B物之间无摩擦,并处于静止状态,则小球受到的力为:重力G、A点和B点对它的弹力和,由于弹力方向垂直于接触点的切面,所以这三个力汇交于小球的质心O处.
当物体受力作用有转动效果时,不能把力的作用线横向平行移动,物体在哪一处受力,就必须把力的作用点画在那里,不能随便把各个力集中而通过质心,即不能把刚体当做质点处理,如图(2)所示,均匀梯子靠在光滑墙上,与水平成q角,而处于静止,梯子受力应如图(2)所示.而不能画成图(3)所示.
(2)恰当地选择研究对象是十分必要的.
对于几个质量都为m的物体组成的物体系如果要求物体系的外力,则当物体系各个物体的加速度相同时,应该用整体法分析物体受力.当物体系中各物体加速度不相同时,一般用隔离法分析.如图(4)所示,五个质量相同的木块,并排放在倾角为q的斜面上,它们与斜面的摩擦因数相同,用力F沿斜面向上推物块时,斜面仍静止.若物块向上匀速运动,求地面对斜面的摩擦力?由于所求之力是系统的外力,又因为系统各个物体的加速度相同(为零),所以应该用整体法分析受力情况,如图(5)所示,F在水平方向分力为Fcosq,由于物体系处于静止状态,根据平衡条件,可知地面对斜面的摩擦力的大小为Fcosq.若物体向上加速运动,试求物块2对物块3的推力大小?此时要用隔离法,由于只求第2块对第3块的推力,只需把3、4、5块作为一个整体隔离即可,其受力如图(6)所示.由方程:
T-3mmgcosq-3mgsinq=3ma
F-5mmgcosq-5mgsinq=5ma
从解题过程可以体会到分析内力时应恰当选择研究对象,如果把每个物块都分别隔离求解,就非常复杂.
(3)分析摩擦力的方法.
可以根据物体的平衡条件分析摩擦力.如均匀木棒处于静止状态.在(7)图中,B端只受地面的支持力,从力的平衡角度分析可知,由于水平方向合力为零,所以B端不受地面的摩擦力.而在图(8)中B端就一定受到一个向右的摩擦力,否则水平方向合力就不能为零.
还可以根据牛顿第二定律分析摩擦力,如图(9)所示,放在小车A上的铁块B,随小车由静止开始运动的时候,要确定铁块B受到的摩擦力方向,可考虑B随小车由静止开始运动时是加速过程,加速度方向向右,根据牛顿第二定律,B受到的摩擦力方向也一定向右,正是靠摩擦力的作用,B才有向右的加速度(图9(a)).同样可以分析出,若B随小车作匀速运动,则不受摩擦力作用(图(b)).若B随小车减速向右运动,B的摩擦力方向与加速度方向一致是向左的(图(c)).此题也可以根据相对运动确定摩擦力方向,但从加速度角度考虑比较方便.