高中物理模型&知识总结 200 例|第 17 期 重力·弹力·摩擦力三力分析

重力·弹力·摩擦力三力分析

适合：【高一同步】

一、模型识别

受力分析不是把能想到的力都往图上堆，而是按"重力—弹力—摩擦力"的固定顺序一个一个找：先有重力，再看有几个接触处，每个接触处可能有一个弹力；接触面上有弹力、又有相对运动或相对运动趋势，才轮到摩擦力。

识别信号：

• 题目问"受几个力""画出受力示意图""某个力是否存在"
• 物体放在斜面、墙面、桌面、地面上
• 物体被绳吊着、被杆支着、被弹簧拉着
• 物体叠放、被水平力推拉、放在传送带上

二、核心规律

重力大小 ，方向竖直向下，作用点画在重心。地球上没有物体能免掉这一条，受力分析第一个画它。

弹力方向垂直于接触面：面与面、点与面接触都垂直于面，点与点接触垂直于公切面。绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向；杆的弹力不一定沿杆，要看它实际在"顶"还是在"拉"。

摩擦力沿接触面，方向与相对运动（或相对运动趋势）方向相反。三个条件同时满足才存在：接触面粗糙、有弹力、有相对运动或相对运动趋势。没有弹力就一定没有摩擦力。

滑动摩擦力大小

静摩擦力的大小不能这样算，只能由平衡条件或牛顿第二定律反推，这是它与滑动摩擦最本质的区别。

一句话：按重力、弹力、摩擦力的顺序找；弹力看接触面法向，摩擦力看相对运动趋势；先有弹力才可能有摩擦。

三、例题 1（基础 · 同步）

题质量  的物块静止在倾角  的斜面上，取 、、。求：（1）物块受到的各力大小和方向；（2）物块对斜面的压力。

解

物块与斜面只有一个接触面，支持力和摩擦力都产生在这个面上，再加上重力，一共三个力。

重力竖直向下：

支持力垂直斜面向外，摩擦力沿斜面向上（它阻止物块下滑）。把重力沿斜面和垂直斜面两个方向分解，分别列平衡：

（2）物块对斜面的压力与斜面对物块的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反，大小为

方向垂直斜面向下，作用点在斜面上。

答案（1）重力  竖直向下、支持力  垂直斜面向上、静摩擦力  沿斜面向上；（2），方向垂直斜面向下。

斜面上  而不是 。压力是弹力，大小由"垂直斜面方向平衡"决定，不是把重力原样搬到斜面上。

四、例题 2（难度）

题物块 A 叠放在物块 B 上，、。A 与 B 之间、B 与地面之间的动摩擦因数都是 ，取 。水平拉力作用在 B 上、方向向右。求：（1）A、B 一起向右匀速运动时，A 与 B 之间的摩擦力、地面对 B 的摩擦力、拉力各多大；（2）A、B 一起以  向右加速、A 相对 B 静止时，A 受的摩擦力大小和方向。

关键步骤

第一步先判断 A、B 之间到底有没有摩擦。

A 随 B 一起匀速运动，加速度为零。水平方向上 A 只可能受到 B 给的摩擦力，一旦这个力不为零，A 的合力就不为零、加速度也不为零，与"匀速"矛盾。所以

接触面粗糙不等于一定有摩擦，还要看有没有相对运动或相对运动趋势。

第二步地面对 B 的摩擦力是滑动摩擦，用  算。

地面对 B 的支持力等于两者总重：

匀速时 B 水平方向也平衡，拉力与地面摩擦力大小相等，，方向向右。

第三步加速时，A 的摩擦力由加速度反推。

A 相对 B 静止，两者加速度相同，都是 。A 在水平方向只受 B 给的摩擦力，这个力就是 A 的合力：

加速度向右，摩擦力就向右——它推着 A 跟 B 一起加速。

答案（1）A、B 之间摩擦力为零；地面对 B 的摩擦力 ，方向向左；拉力 ，方向向右；（2），方向向右。

追问　A、B 之间的最大静摩擦力约为 ，恰好等于加速所需要的 2 N。加速度再大一点，A 就跟不上 B、相对 B 向后滑，那时摩擦力才变成滑动摩擦。

五、易错点

• 见接触就画摩擦力：接触面粗糙只是条件之一，还要有弹力、有相对运动趋势。例 2 第（1）问里 A、B 紧贴着一起走，摩擦力却是零。
• 把压力等同于重力：斜面上 ，例 1 里是 16 N 不是 20 N。压力作用在斜面上，重力作用在物块上，受力物体都不同。
• 认为摩擦力一定与运动方向相反：摩擦力阻碍的是相对运动。例 2 第（2）问里 A 向右加速、摩擦力也向右，因为 A 相对 B 有向后滑的趋势。
• 弹力方向靠感觉画：绳只能拉，方向沿绳；杆可拉可顶，方向不一定沿杆；面与面接触一律垂直于面。
• 漏画重力：先画  再找接触力，这个顺序能避免漏掉竖直方向的力，也能避免把重力重复算成"下滑力"。

一句话总结

受力分析一句话：先重力、再找接触处的弹力、最后判相对运动趋势决定摩擦；弹力垂直接触面，摩擦力沿接触面，没有弹力就没有摩擦力。