作力的图示的类型题解析

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  力的大小、方向、作用点叫做力的三要素,用一根带箭头的线段把力的三要素都表示出来,就叫做力的图示.力的图示是力学作图的重点,一般有四种类型题:
  (1)作一个力的图示;(2)作几个力的图示;(3)作力的示意图;(4)作合力的图示.
  
  一、作一个力的图示
  
  例1 如图1所示,质量为2 kg 的物体放在水平地面上,请画出它所受重力的图示.解析:首先确定力的三要素:力的大小为
  G=mg
  =2 kg×9.8 N/kg
  =19.6 N;
  力的方向是竖直向下的;力的作用点在物体的重心(几何中心).具体做法为:本题已有了实物简图,可以在图上直接画.
  (1)确定标度:可取1 cm表示9.8 N.
  (2)找作用点:作用点在长方形对角线的交点,在作用点处画个“•”表示.
  (3)画线段:线段长为2 cm,分2段,在末端标上箭头.
  (4)标数值:在箭头附近标出G=19.6 N(如图2所示).
  
  二、作几个力的图示
  
  例2 如图3所示,一辆重120 N的小车受到60 N的水平向右的拉力,画出小车所受的重力和拉力的图示.
  
  解析:作几个力的图示时必须注意:
  (1)几个力的作用点可以取同一作用点,一般是物体的重心;
  (2)在同一图中图示几个力时,必须取同一标度.
  本题中物体共受到重力、支持力、拉力、摩擦力四个力的作用,但只要求作出重力和拉力的图示,本题中已有了实物简图、作用点和标度,可以在图上直接画.
  (1)从力的作用点起,沿水平方向向右画出拉力的图示;
  (2)从作用点起竖直向下画出重力的图示.如图4所示.
  
  三、作力的示意图
  
  例3 如图5所示,一个物体沿光滑的斜面下滑,试画出该物体所受各力的示意图.
  解析:作几个力的示意图,虽然不画标度,不标出力的大小,但是所画各力线段的长短也要大致反映出几个力之间的大小关系.本题中重力应大于支持力.
  有些同学错误的认为,物体在斜面上受到三个力的作用,即重力、支持力和摩擦力.实际上本题中由于物体是沿光滑的斜面下滑,故可以不计摩擦力.这时物体只受到两个力的作用,即重力和支持力,作用点可以都画在物体的重心上,重力的方向是竖直向下的,支持力的方向垂直斜面向上.物体的示意图如图6所示.
  
  四、作合力的图示
  
  例4 重100 N的物体受20 N水平拉力作用时,能在水平面上作匀速直线运动.在图7中画出这个物体在30 N水平拉力作用下,在原水平面上运动时所受合力的图示.
  
  解析:对于这种类型题,首先要根据二力合成的规律,计算得出合力的大小,明确合力的方向,然后再根据作力的图示的方法作出合力的图示.
  本题中物体在竖直方向上受到重力和支持力的作用,这两个力平衡,合力为零.当物体受到20 N水平拉力作用时,物体做匀速直线运动,因此物体受到的摩擦力为20 N.当物体受到30 N水平拉力作用时,物体所受到的摩擦力不变,仍为20 N.合力的大小为
  F=F1-f=30 N-20 N=10 N,
  合力的方向沿水平方向(向左、向右都可以).合力的图示如图8所示.
  (初二)
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