受力分析在运动和力中的应用

徐爽

受力分析是力学中的重点，常考查平衡状态、平衡力、相互作用力、摩擦力這四个方面，能正确进行受力分析是解题的关键。

认知基础

1. 当物体处于静止或匀速直线运动时为平衡状态，处于平衡状态的物体所受合力为零。首先对物体进行受力分析，分析出物体都受哪些力，再依据已知的力及物体所受合力为零求出力的大小。

2. 静摩擦力的大小需要根据物体所处的静止状态（即平衡状态时合力为零）进行受力分析来判断;滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与物体运动的速度大小没有关系，其大小需要根据物体处于匀速直线运动即平衡态时合力为零来判断。

思维发散

例1 （2021·四川·达州）A、B两物体叠放在桌面上，如图1所示，当右端挂5 N的物体C时，物体A、B恰好能一起向右做匀速直线运动，此时A、B间的摩擦力为N;若对物体B施加一个水平向左的力，使物体A、B一起向左做匀速直线运动，绳与滑轮间的摩擦忽略不计，该力的大小为N。

解析：物体A、B一起向右做匀速直线运动，此时A、B没有发生相对滑动，也没有发生相对滑动的趋势，所以A、B间的摩擦力为0 N。也可以对A进行受力分析，A处于平衡状态，所受合力为零，假设B给了A一个摩擦力，没有其他施力物体能给A施加水平方向的力，所以假设不成立，因此A不受B给的摩擦力。

物体A、B一起向右做匀速直线运动，将A、B看成一个整体D，对这个整体D进行受力分析，整体D向右做匀速直线运动，D处于平衡状态，合力为零。C给D一个水平向右的5 N的拉力，那么D受到地面给的5 N的水平向左的摩擦力。由于摩擦力只与压力和接触面的粗糙程度有关，所以当D向左做匀速直线运动时，会受到一个阻碍其运动的水平向右的5 N的摩擦力和C给的水平向右为5 N的拉力，所以如果D想向左做匀速直线运动，需要对物体D（即B）施加一个水平向左、大小为10 N的力。

答案：0   10

点评：熟练掌握物体处于平衡状态的受力特点和滑动摩擦力大小的影响因素，准确对物体进行受力分析是解题的突破口。

例2  （2021·黑龙江·牡丹江）一个箱子重100 N，放在水平面上，受6 N的水平推力，箱子未动，这时箱子受到的摩擦力（选填“大于”、“小于”或“等于”）6 N。当水平推力增大到10 N时，箱子恰好做匀速直线运动。当水平推力增大到20 N时，箱子受到的摩擦力为N。

解析：箱子受6 N的水平推力，箱子未动，说明箱子静止，处于平衡状态，所受合力为零，则箱子在水平方向上所受的推力与摩擦力是一对平衡力，即f = F = 6 N。当水平推力增大到10 N时，箱子恰好做匀速直线运动，说明箱子处于平衡状态，所受合力为零，则箱子在水平方向上所受的推力与摩擦力是一对平衡力，即f  = F' = 10 N。当水平推力增大到20 N时，箱子对地面的压力和它们之间接触面的粗糙程度都没变，所以滑动摩擦力大小不变，因此箱子受到的摩擦力为10 N。

答案：等于   10

例3  （2021·湖北·襄阳）如图2所示，用手握住重4 N的瓶子静止不动，此时瓶子受到摩擦力的方向为（选填“竖直向上”或“竖直向下”）。当对瓶底施加一个竖直向上20 N的推力时，瓶子仍然保持静止，此时瓶子受到的摩擦力大小为N。

解析：瓶子静止，处于平衡状态，所受合力为零，在竖直方向上瓶子所受的重力与摩擦力是一对平衡力，即摩擦力方向为竖直向上。当对瓶底施加一个竖直向上20 N的推力时，瓶子仍然保持静止，处于平衡状态，合力为零。对物体进行受力分析，竖直向上的推力为20 N，竖直向下的重力为4 N，竖直方向合力如果为零，需要一个竖直向下的16 N的摩擦力。

答案：竖直向上    16

点评：这两道题考查同学们对摩擦力和二力平衡条件的理解和运用，理解相关概念和原理是解题的关键。

（作者单位：凌海市育才学校）