受力分析：外力模型（2）

实验目的

会把外力分解后分析平衡条件，判断支持力、摩擦力的变化。

实验原理

外力 F 与某一方向夹角为 θ 时，可分解为 Fcosθ 和 Fsinθ。平衡时两个垂直方向的合力均为零：Fx合 = 0，Fy合 = 0；有加速度时沿加速度方向 F合 = ma。滑动摩擦力 f = μN，N 由垂直接触面方向的平衡求出。

实验器材

• 演示中的物体
• 物体所受的外力
• 物体与接触面
• 支持力与摩擦力
• 纸和笔（画受力图和分解图）

实验步骤

1. 观察演示，确定外力的大小方向和作用点
2. 画出重力、支持力、摩擦力和外力
3. 选取两个相互垂直的方向，将外力分解
4. 沿两个方向分别列平衡或牛顿第二定律方程
5. 求出支持力，再判断摩擦力
6. 改变外力后，比较各力的变化

实验现象与结论

外力分解后，垂直接触面的分力会影响支持力，沿接触面的分力与摩擦力共同决定物体的运动状态。滑动时摩擦力随支持力变化；静止时摩擦力由平衡条件确定，其大小有上限，即最大静摩擦力。

注意事项

• 分解后的分力是替代原外力，不要重复画
• 夹角的取法要与三角函数对应

常见问题

斜向上的拉力增大，支持力怎么变？

拉力竖直分量增大，支持力会减小；若物体仍在水平面上，则要注意支持力不能为负。

什么是最大静摩擦力？

静摩擦力增大到物体将要滑动时的值，教材中常近似等于滑动摩擦力 μN。