受力从主动到被动,解题化被动为主动

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1、受力从主动到被动，解题化被动为主动射阳中学物理组曹德亮摘要：受力分析受力分析是高中物理的力学基础，能准确快速的进行受力分析是能正确分析运动情景，准确解题的前提。众所周知，对物体进行受力分析时要按照一定的顺序进行受力分析。本文就以具体问题来探讨到底该以怎样的顺序进行受力分析。关键词：受力分析主动力被动力正文：一般的受力步骤是重力，弹力，摩擦力及其他的力（包括电场力，安培力，洛伦兹力等），然而在很多时候我们却不能刻板地按照这样的顺序进行受力分析，需要灵活的调整。而这其中就要谈及两个概念——主动力和被动力。主动力的大小与方向由力本身的性质决定，与物体是否受其它

2、力的作用无关，与物体做何种性质的运动无关，高中阶段如重力、电场力等。被动力是相对于主动力而言的，由主动力以及物体的运动状态共同决定，高中阶段如弹力、摩擦力、安培力、洛伦兹力等。它们通常要借助物理规律，根据物体的运动状态建立与主动力的关系才能确定出其大小与方向。如果仅凭“经验”出发，试图在没有利用物理规律，没有进行运动分析之前，就主观臆测其数值与方向都可能导致错误。一个物体所受的被动力的数值与方向是不可能独立地被预见的，这也是力学中受力分析常出现严重错误的原因。现主要以力学中弹力、摩擦力为主例来探究受力分析中主动力与被动力的分析顺序和方法。一、弹力弹力是接

3、触最多的一种力，常见的有绳（或线）的弹力，杆的弹力，弹簧的弹力，接触面的弹力。这些弹力，都只有在物体接触并发生弹性形变的时候才能产生，上面提到的弹力中，弹簧的形变一般比较明显，弹簧因形变产生弹力，形变发生改变，反应了弹力的变化。绳、杆、接触面产生的弹力，也是因发生形变所致。这种微小形变，眼睛很难觉察。当它们的形变发生变化，从而弹力发生变化时，眼睛同样难于觉察，这就为分析弹力，尤其是弹力的变化带来了困难，那如何突破其难点呢?结合下题分析，我们来做一个探讨。例题1如图所示，细绳一端系着质量M的物体，静止在水平面上，另一端固定在一平面上O点，M的中心与O点距离

4、为r，并知M和水平面间的动摩擦因素为。现使此平面绕过O点轴线转动，问若细绳的最大张力为T，则角速度ω满足什么条件，M将始终保持与平面相对静止？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力分析题目要求解角速度满足的条件，也就是说符合题目要求的角速度应该是一个范围，对于这类问题我们通常令角速度从0开始逐渐增大，分析这个过程中物体的受力变化和运动情况，对整个过程的运动及受力情况精确掌握，进而找出符合题目要求的临界状态和临界条件。对于该题显然应对M进行研究，对M而言，竖直方向上的状态不变：受重力和接触面的弹力保持平衡；水平方向，随着转动的快慢变化，受力比较复杂。当角速度等于0时

5、，显然水平方向不受力，当角速度逐渐增大时要注意，只要平面一转动，M与平面就要有相对运动趋势，但是角速度比较小时，M并没有在平面上发生相对运动，即细绳上并没有发生弹性形变，所以M不会受到细绳的拉力，换句话说只有角速度增大到一定值时，细绳才会给M施加指向O点的拉力，这就是此题中弹力的被动性。当角速度增大到最大静摩擦力都不足以提供M做圆周运动所需的向心力时，细绳就会绷紧，提供指向O点的拉力，辅助提供向心力，此时若角速度继续增大，则拉力也继续增大，增大到绳子的最大张力时，绳子即将绷断，M即将滑动，到此就找到符合题意的临界状态，进而找到临界条件，也就是最大静摩擦力

6、和最大张力共同提供向心力时是角速度的最大值，所以角速度的满足条件就是应该小于这个最大值。解：分析可得最大静摩擦力和最大张力共同提供向心力时，角速度最大记为解得则当角速度时，M将始终保持与平面相对静止点评1在绳子模型中，有时绳子虽然是绷紧的但是并不会有弹力，弹力的有无关键还是要看绳子有没有发生形变。受力分析并不能死板的按照重力，弹力，摩擦力等的传统顺序，而应该从主动力到被动力来分析，在这个例题中摩擦力虽然也是被动力，但是弹力的被动等级更高，而要正确分析出这一点，对物体进行动态的分析尤为重要。二、摩擦力摩擦力也是一种被动力，滑动摩擦力，式中N即为弹力，弹力为

7、被动力，滑动摩擦力也应为被动力；静摩擦力存在于相对静止的两物体间，要保持相对静止，如果整体的运动状态改变或运动状态不变，外力改变静摩擦力都有可能发生相应的变化。例题2如图所示，细绳一端系着质量M＝0.6kg的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑的小孔吊着质量m＝0.2kg的物体，M的中心与光滑圆孔O距离为0.2m，并知M和水平面间的动摩擦因素为0.2。现使此平面绕中心轴线转动，问角速度ω在什么范围m会保持静止状态？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力（g＝10m/s2）分析通过审题分析发现该题要求解的其实是为使M在平面上不发生相对滑动，平面转动角速度的取值范围。

8、对于这类问题，我们通常令角速度从0开始逐渐增大，分析这个过程中物体的受力变化和运