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物理重力分析怎麼寫

發布時間:2022-12-08 07:41:39

① 初中物理力學受力分析方法

受力分析的方法與步驟

1、 明確研究對象進行受力分析前,要先弄清受力的對象。我們常說的「隔離法」、「整體法」,指的是受力的對象是單個物體,還是由多個物體組成的整體。對於連接體,在進行受力分析時,往往要變換幾次研究對象之後才能解決問題。有時候,選取所求力的受力物體為研究對象,卻很難求出這個力,這時可以轉移對象,選取這個力的施力物體為研究對象,求出它的反作用力,再根據牛頓第三定律,求出所求力。

2、有序地分析受力

養成按一定的步驟進行受力分析的習慣,這樣可以避免漏力或添力。一般分三步走:先分析重力;然後找出跟研究對象接觸的物體,分析接觸力,如彈力、摩擦力等;最後分析電場力、磁場力等。

斜面

3、確定物體是否受到力的作用,有三個常用的方法:(1)假設法;(2)根據運動狀態判斷受力情況;(3)用牛頓第三定律。

② 如何解釋物理中的重力

重力是由於地球的吸引作用產生的力。
重力與萬有引力的區別:
1.重力的由來
重力只是萬有引力的一個分力,萬有引力指向地心,物體在地球上跟隨地球作圓周運動,所以萬有引力的一小部分被用來維持這個圓周運動,剩下的就是我們能感覺到的重力。
2.為什麼重力的方向是豎直向下而不是指向地心?
因為重力是萬有引力的一個分力,這個分力與剛才提到的另一小部分力(向心力)一般不與引力同方向。這里的豎直向下是指與水品面相垂直。
3.為什麼g的值在不同緯度有所不同?
因為向心力在不同緯度大小不同。因為赤道處物體圓周運動軌道半徑最大,所以向心力最大,所以g的值最小。在極點物體不作圓周運動,所以重力就與萬有引力相同達到最大值。

③ 重力的問題分析

一個是解釋衛星失重的觀點:人造衛星的向心加速度,「它的大小等於衛星所在高度處重力加速度的大小。這跟在以重力加速度下降的升降機中發生的情況類似」。
必須分析下面的問題:
不考慮地球的公轉和地球以外的其他星球的影響,在地球以外的某慣性系下進行研究。這就既能觀察到地球的自轉,更能觀察到衛星的正確運行軌道。在這個慣性系下,重力原定義認為,地球對物體的萬有引力可以分解為隨地球自轉的向心力和重力這兩個力。用這樣的思維方法進行下面的分析。(地球的萬有引力簡稱地球引力)
設想赤道上有一個與同步衛星等高的支架。第一步把一個物體放到支架底部。在支架的約束下,物體隨地球自轉而做勻速圓周運動。物體所受地球引力被分解為一個很小的向心力和一個比地球引力小不多的重力。接下來,把重物從底部逐步向上移動,先後放到支架的不同高度的位置上。在這個過程中,地球引力越來越小,分解出來的向心力越來越大,且逐漸逼近地球引力。分解出來的重力越來越小,且逐漸趨向零。最後一步,把物體移到支架的頂部。這時向心力就等於地球引力了,而重力就小到零了,物體成了一顆新的同步衛星了。它的向心力決然不等於重力,那麼向心加速度能等於重力加速度嗎?顯然不能。實際上任何一顆衛星受的地球引力的作用效果只有一個,產生加速度。即全部用來提供向心力,沒有留下一點使物體獲得重量的作用效果。作用效果沒有了,重力就是零了,重力加速度也是零了。正確地說應該是:「完全失重的原因是:衛星的向心加速度的大小等於衛星所在高度處的萬有引力加速度的大小。
在解釋衛星失重的觀點中,生硬地把自由落體中的規律用到衛星上,說「這跟在以重力加速度下降的升降機中發生的情況類似」 ,有似是而非的感覺。如果忽略地球自轉,萬有引力就是重力,這種近似研究就可以說成:「這跟在以萬有引力加速度下降的升降機中發生的情況類似」就正確了。
觀點中有「衛星高度處」這詞語,說明觀點本意是以地面為高度起點,並以地面為參照系,這就出現問題:一是在非近似研究(理論研究)中,以地面為非慣性系時牛頓運動定律不成立,不能研究衛星的動力學問題。二是衛星的動力學問題不屬於近似研究的范圍,也不能以地面為慣性系。所以「衛星高度處」的提法放哪兒都不適宜。必須在地球外某慣性系下才能正確地研究衛星的動力學問題,在此慣性系下衛星的動力學規律與地球的自轉沒有任何關系。可是重力這個虛擬力卻是因為地球自轉才能「存在」的,那麼衛星失重的問題就與重力加速度掛不上鉤了。
用重力的新定義研究,衛星受地球的萬有引力和與之對應的慣性力相互抵消,衛星受的重力為零,但是衛星受的向心力不為零。或說重力加速度為零而向心加速度不為零,二者不可能相等。
對於正常運行的衛星來說,衛星內的物體得不到支持力,物體的重力就不可能存在,重力加速度也不存在了,但是向心加速度依然存在。從這方面看,向心加速度也不能等於衛星高度處的重力加速度。
實際上求衛星及其內部物體的重力時,是在一個非慣性系下進行的,而求它們的向心力時是在另一個慣性系下進行的, 本來兩個參照系下,運動學的量就不該對比。 再一個問題是解釋宇宙飛船失重的觀點:在地面附近圓周軌道上運行的宇宙飛船,設它的線速度為υ 「它的軌道半徑近似等於地球半徑R,航天員受到的地球引力近似等於他在地面測得的體重mg …… 還可能受到飛船座艙對他的支持力FN。引力與支持力為他提供了繞地球做勻速圓周運動所需要的向心力」。通過分析,列方程式並解出,「當 時座艙對航天員的支持力FN=0,航天員處於失重狀態」。
需要思考下面的問題:
①為了得出FN=0這個精確(理想化)的等式,衛星軌道半徑的值卻近似地取了地球半徑的值R,地球引力值也近似地取了地面上體重的值mg。做純粹的理論推導的過程是不能像做近似計算那樣取許多近似值。
②在這個觀點中,只用在地面附近軌道上運行的宇宙飛船說問題,沒有用任意軌道上的航天器說問題,也沒進行拓展,所以沒有廣泛的意義。說明不了任意軌道上的航天器都會有失重現象發生。
③在觀點中,通過近似推導,得出結論 「當 時座艙對航天員的支持力FN=0,航天員處於失重狀態」。這里的「當」基本上是「條件」的意思。可是,只要是在地面附近的軌道上正常運行的航天器,失重現象就會無條件地發生!
④當等式 不成立時就有FN≠0,航天員就不會失重嗎?不是,可是觀點中說的很像「是」。實際上,即使此宇宙飛船的線速度發生改變,不再是 ,航天器也只會改變軌道,而失重現象必定存在著,除非開啟發動機或掉到地面或其他星球上。 還有一個問題是,認為存在著「完全失重的環境」的觀點:「繞地球做勻速圓周運動的宇宙飛船」內「航天員處於失重狀態。」「其實任何關閉了發動機,又不受阻力的飛行器的內部,都是一個完全失重的環境。例如向空中任何方向拋出的容器,其中的所有物體都處於失重狀態。」
在非慣性參照系下,物體完全失重的現象的本質,是物體所受萬有引力和與這個萬有引力產生的加速度對應的慣性力相互抵消,重力變為零,所以完全失重。物體一旦完全失重就與物體周圍的空間環境沒有任何關系,與「完全失重的環境」無關。舉例說明:
①假設宇宙飛船或拋出的容器能像貝殼一樣打開了,物體已經不在原來的「完全失重的環境」,可是物體的運動規律沒有任何變化,不是仍然處於完全失重狀態嗎?
② 在軌道上,讓大衛星在不接觸小衛星的情況下把小衛星裝進大衛星。這樣小衛星處在「完全失重的環境」,按上述觀點說小衛星完全失重。可是小衛星進入大衛星前後的運行姿態並沒有改變,所以小衛星在單獨運行時雖然沒有處在「完全失重的環境」,但是已經處在完全失重狀態。
用上述「裝入方」也能證明拋體自身一定處在完全失重的狀態。
③ 在半空中一隻長管上端的外部,用懸繩把一物體系入管內,懸繩另一端固定。然後使長管自由落下,此時管內是個「完全失重的環境」,但物體被固定著,它雖然處在「完全失重的環境」內,卻沒有失重。
④ 從放在地面上的長管上端,滴入一滴水使其自由下落,水滴呈球形,因為它處在完全失重狀態。但是水滴經過的地方不是「完全失重的環境」。
實際上宇宙飛船自身或拋出的容器自身也必然處在完全失重狀態。因為它們所受的萬有引力與對應的慣性力也相互抵消,重力也是零,當然失重。所以說,「完全失重的環境」沒有存在的意義。失重現象同時發生在物體的每一個質元上,是物體自身的事情,與所處的空間無關。 最後一個觀點,近似方法採用的重力定義是:「地面附近一切物體都受到地球的吸引,由於地球的吸引而使物體受到的力叫做重力」。
①重力是高中力學重要的概念,重力的應用貫穿力學內容的前後。近似方法給出的重力定義,只輕輕地觸動了一下重力的邊沿,給出一個形象模糊的重力概念。帶著重力疑團進入力學,用不明性能的重力工具解決一個個力學問題,會遇到許多困難。
②在近似研究中,並沒有顯現出重力獨有的性質和重力獨到的作用。實際上是用披著重力外衣的萬有引力參加動力學的各種研究過程。雖然給出了重力的定義但是沒有真正應用它。
③從實質的角度看,在地面附近,重力本身就是帶有微小系統誤差的萬有引力,這個系統誤差是地球自轉引起的。既然如此,近似研究時引入萬有引力就可以了,只需說明測量時必然存在系統誤差,這種誤差不影響萬有引力的在地面附近的應用。這樣就可以把重力在中學教材中搶占的位置還給萬有引力。這樣一來,在中學教材中重心要改成質心,重力加速度要改成萬有引力加速度,重力勢能要改成萬有引力勢能等等。重力的難度遠大於萬有引力,在中學階段重力內容已經超出理解能力。 下面的例子都是不計地球自轉的影響,以研究對象為非慣性系,研究對象相對於參照系靜止,這樣就可以在靜力學范圍內研究重力,這里著重分析加速運動物體的平穩運行(不傾覆)和重力的變化。設萬有引力為F引 ,慣性力為F慣 ,重力為F重 。
1、在靜力學范疇內,以規定的速度行駛在轉彎處的火車為非慣性系(為使拐彎時的車速與所需向心力剛好匹配,此處外側的鐵軌比內的側高出一定距離),研究車廂轉彎時的受力情況。此時車廂做勻速圓周運動,向心加速度方向指向彎道內側的圓心處,慣性力與向心加速度方向相反。車廂受到的地球萬有引力與慣性力的合力就是重力,重力與兩鐵軌支力相互平衡。從(圖1)可以看出重力不再是豎直向下,而是偏向彎道外側,偏離豎直方向一個角度θ,即與兩鐵軌所在平面垂直,使重力作用線通過兩鐵軌支撐面的中央。重力大於萬有引力,這時車廂出現超重現象。
實際應用:騎自行車的人在轉彎的時候,總是讓車身向彎道內側傾斜一個適當角度,從而使人和車所受合重力的作用線通過車輪下狹窄的支撐面的中央,才能平穩騎行。
(圖1)
2、在靜力學范疇內,以加速向前行駛的汽車為非慣性系,研究用細繩懸掛在汽車上的小球相對於汽車靜止時的受力情況。小球受到的地球萬有引力與慣性力的合力就是重力,重力與細繩的拉力相互平衡。平衡後,重力與細繩在同一直線上(與汽車靜止時的情況一樣,都是重力與細繩在同一直線上),重力的方向向下偏後。從(圖2)可以看出,重力偏離豎直方向一個角度θ,重力大於萬有引力,小球出現超重現象。
實際應用:站在加速運動的汽車上的人,總是讓身體向前傾斜一個適當角度(不再是垂直地面),使重力作用線通過腳下的支撐面的中央,人才能平穩。 (圖2)
3、在靜力學范疇內,以沿光滑的斜面 加速下滑的滑塊自身為非慣性系,研究滑塊的受力情況。滑塊相對參照系處於靜止狀態。滑塊受到的地球萬有引力與慣性力的合力就是重力,重力與斜面的支力相互平衡。平衡後,重力的方向垂直指向斜面這個支撐面(與滑塊靜止在光滑的水平面上一樣,都是垂直指向支撐面)。從(圖3)可以看出,重力偏離豎直方向一個θ角,重力小於萬有引力,滑塊出現失重現象。
實際應用:加速下滑的滑雪者,必須讓身體向前傾斜一個適當角度(不是垂直於地面。如果不考慮摩擦力,應該是垂直於斜面即垂直於山坡上的雪面),使重力作用線通過腳下的支撐面的中央,才能平穩滑行。

(圖3)

④ 探究重力與質量的關系物理實驗報告怎麼寫

實驗目的:
探究重力的大小與質量的關系。
實驗原理:
將被測物體掛在彈簧測力計下方,物體靜止時,彈簧測力計的示數即為被測物體的重力。
實驗器材:
彈簧測力計,鐵架台,相同的鉤碼若干(質量已知)。
實驗過程:
1.提出問題:
質量越大的物體,受到的重力越大。重力大小與質量的數量關系,會是怎麼樣的呢?
2.猜想與假設:
針對上述問題,提出你的猜想:

3.設計實驗:
測出多個物體的質量和重力大小,然後進行比較,發現普遍規律。
4.進行實驗:
(1)檢查所用的測力計指針是否指零?
;若不指零,調零;觀察並記錄你所用彈簧測力計的量程為:
,分度值為:

(2)將彈簧測力計懸掛在鐵架台上,將一隻鉤碼掛在彈簧測力計下方,如圖1,注意使力沿彈簧測力計的軸線方向,指針不與刻度盤摩擦,待靜止時讀數,將測得數據填入下表。
(3)繼續將2隻、3隻……鉤碼分別掛在彈簧測力計下端,讀出每一次靜止時彈簧測力計的示數,填表。
(4)實驗結束,整理器材
5.分析數據:
在圖2中,以質量m為橫坐標、重力G為縱坐標描點,連接這些點。
觀察圖像是不是過原點的一條直線?如果是,結合數學的正比例函數知識,可以說明:物體受到的重力與物體的質量成正比。
6.得出結論:
分析實驗數據可以看到:質量增大,重力也增大,而重力與質量的比值不變;這個比值大約等於10N/kg,物理學中,我們用g來表示重力與質量的比值。由於我們所用的彈簧測力計不夠精確,還有不同程度的誤差,科學家們經過大量實驗表明,這個比值大約為9.8N/kg,即物體受到的重力與物體的質量成正比;表達式為:G=mg。
7.評估與交流:
(1)根據重力和質量的關系,可以看出,物體所受重力與物體的質量有關,質量大的物體受到的重力大。
(2)重力的大小也不是一成不變的,在不同情況下有些細微變化,例如:離地面的高度增加,地球對物體的吸引力會減小,物體受到的重力會減小;由於地球是赤道略鼓,兩極稍扁的橢球體,所以同一物體在緯度越高的地方,重力會越大。
(3)同一物體從月球到地球,所含物質的多少沒有變,所以它的質量不變;但由於它在月球上受到的吸引力比在地球上的要小,所以重力變小。

⑤ 物理怎麼受力分析

高一物理中物體的受力分析是學習力學知識的基礎.是橫在高一新生面前的一道門檻,跨不過它高中物理將很難過關。

物體的受力分析真的很難嗎?回答是如果掌握了正確的分析方法.受力分析並不難,方法不正確就難了,讓你無從入手。

什麼是正確的受力分析方法呢?正確的受力分析方法有以下幾步:

第一步:隔離物體。隔離物體就是把題目中要你分析其受力的那個物體單獨畫出來,不要管它周圍與它相關聯的其它物體.這一點很重要。

第二步:在已隔離的物體上畫上重力和其它已知力。因高一物理初學時分析的都是地面上的物體,重力是一個已知力,要把它的作用點畫到已隔離物體的重心上。另外,物體往往是在重力及其它主動力作用下才產生了與其它物體間的擠壓、拉伸以及相對運動等.進而才產生了彈力和摩擦力,所以必須先分析它們。

第三步:查找接觸點和接觸面。就是查找被分析物體與其它物體的接觸點和接觸面。彈力和摩擦力是接觸力,其它物體對被分析物體的彈力和摩擦力只能通過接觸點和接觸面來作用,這就是說尋找物體所受的彈力(拉力、壓力、支持力)和摩擦力只能在被分析物體跟其它物體相接觸的點和面上找,所以要查找接觸點和接觸面,而且要找全。每個接觸點或面上最多有兩個力(一個彈力,一個摩擦力)。

第四步:分析彈力(拉力、壓力、支持力)。在被分析物體與其它物體的接觸點或接觸面上,如果有彈性形變(擠壓或拉伸),則該點或面上有彈力,反之則沒有。在確定彈力存在以後,彈力的方向就比較容易確定了,它總是跟接觸面垂直,指向受力物體。彈力的方向,有三種情況:一是兩平面重合接觸,彈力的方向跟平面垂直,指向受力物體;二是硬點面接觸,就是兩個堅硬的物體相接觸時,其中一個物體的一個突出端(點)頂在另一個物體的表面上(如梯子一端支地,一端靠牆),這時彈力的方向過接觸點跟接觸面垂直(如梯子靠牆端受的彈力跟牆垂直,靠地端受的彈力跟地面垂直)。如果接觸面是曲面,彈力的方向跟曲面垂直,沿過接觸點的曲面法線的方向。三是軟點面接觸,就是一個柔軟的物體通過一個點連接到另一個物體表面上(如用繩或彈簧拉一物體).這時彈性形變主要發生在柔軟物體上,所以這時彈力的方向總是沿著繩或彈簧的軸線,跟彈性形變的方向相反。

第五步:分析摩擦力。摩擦力分靜摩擦力和滑動摩擦力,它們的產生條件是兩物體接觸處不光滑,除擠壓外還要有相對滑動或相對滑動趨勢。因此分析接觸面上有無摩擦力.首先要看接觸面是否光滑(這是題目中的已知條件).其次看有彈力沒有(不光滑的有彈力的接觸面上才可能有摩擦力)。然後進行有無摩擦力的判斷:接觸面上有相對滑動時有滑動摩擦力,其大小f=μn,方向跟物體的相對運動方向相反。接觸面上沒有相對滑動但有相對滑動趨勢時有靜摩擦力,它的大小和方向總是跟迫使物體產生相對滑動趨勢的外力等大而反向。對靜摩擦力不好判斷的是物體何時具有相對運動趨勢及運動趨勢的方向。比較簡單的判斷方法還是假設法:設想接觸面是光滑的,看這時物體是否還能相對靜止,若還能相對靜止就是沒有運動趨勢,沒有靜摩擦力;不能相對靜止就是有相對運動趨勢,相對運動趨勢的方向就是此時的相對運動方向,這個接觸面上有靜摩擦力,方向跟相對運動趨勢方向相反。要注意,靜摩擦力的大小和方向總是隨使物體產生相對運動趨勢的外力的變化而變化,使物體保持相對靜止。靜摩擦力有最大值fmax=μu0n,當外力大於或等於最大靜摩擦力時,相對靜止被破壞,物體開始滑動。

把分析出的所有彈力、摩擦力都畫在隔離體上,就畫好了被分析物體的受力圖。

把受力分析的方法總結起來,我編了幾句順口溜:受力分析不真難,掌握方法是關鍵。分析對象先隔離,已知各力畫上面。接觸點、面要找全,推拉擠壓彈力顯。糙面滑動動摩擦,欲動未動靜摩現。隔離體上力畫全,踏平門檻展笑顏。

例題:http://www.cnysgz.com/ygjy/ygwl/ArticleShow.asp?ArticleID=1637

另外彈力作用在接觸面上,但是一般為了方便起見通常是花在物體的重心上的。

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