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初中物理作图专题讲座
专题08 作力的示意图
一、画指定力的示意图
1．涉及重力、弹力、摩擦力、浮力及其他单个力的作图
解题技巧：这类题目比较简单，关键是审题：看清题目要求画什么力。按照上面“画力的示意图的方法”中的②③④去完成即可。
①推力的示意图
例题1（中考题型） （2016·新疆）一位同学沿水平方向用75N的力推箱子，请在图8-1中画出这个力的示意图。
图8-1 图8-2 图8-3
【解题思路】图中已经明确是“推箱子”，所以受力物体就是“箱子”，图中是在箱子左上角向右水平推的，从而可以确定力的三要素。
解：先确定作用点，然后过手推箱子的位置，做水平向右带有箭头的线段，并标明推力的大小，如图8-2所示。
【点拨】画力的示意图时除了图8-2的画法外，对于推力和压力、支持力，为了明确形象表示作用情景，也可以按照“线段的起点或终点表示力的作用点”中的“终点表示力的作用点”进行作图，但如果终点作为力的作用点，箭头应标注在作用点处，起点不能标注“●”，如图8-3所示。
②拉力的示意图
例题2（中考题型） （2022·徐州市）遛狗时要拴着狗绳。如图8-4所示，请画出狗绳对项圈拉力F的示意图。
图8-4
【解题思路】先根据题意“狗绳对项圈拉力”确定受力物体为项圈，再明确拉力的作用点、方向，作用点图中已经画出O点，方向沿着绳子的线段人拉的方向，最后根据力的示意图的画法作图。
解：狗绳对项圈拉力作用点在狗绳与项圈的接触点O，方向沿绳子向上，从拉力的作用点，沿绳子向上画一个箭头的线段，用F表示，如图8-5所示。
图8-5
【点拨】画绳子拉力的示意图时，如果有绳子，绳子产生的弹力沿绳子伸展的方向，所以绳子拉力的示意图和重力的示意图最简单，找到作用点用“●”标出，再在绳子上沿力的方向画上箭头即可。
例题3（中考题型） （2011·葫芦岛市）如图8-6所示，水平面上有一辆小车，在A点受到向左上方、与水平方向成30°角的拉力。已知拉力大小F＝50N，请画出该力的示意图。
图8-6
【解题思路】题图中只有小车，可以确定受力物体为小车，再明确拉力的作用点、方向，作用点图中已经画出A点，方向向左上方、与水平方向成30°角，最后根据力的示意图的画法作图。
解：过A点向左水平方向画一条虚线，再与水平方向成30°角左上方画一条线段，末端画上箭头。用F表示拉力，再标上大小为50N，如图8-7所示。
图8-7
【点拨】画绳子拉力的示意图时，如果没有绳子，按照题意作图，若力的方向与水平或者竖直方向有夹角，用虚线画出水平或者竖直辅助线，并标出力的作用线与辅助线的夹角大小。
③支持力的示意图
例题4（中考题型） （2022·上海市）如图8-8所示，静止在水平地面上的物体重力G为6N，请在图中用力的图示法画出该物体所受的地面的支持力F。
图8-8
【解题思路】画力的图示时要明确力的大小、方向、作用点，然后确立标度，再按画图要求画出这个力。此题具有一定的迷惑性，给出了重力和作用点，但却是画物体受地面的支持力，而支持力的作用点在物体和地面的接触处物体的表面上，支持力的方向垂直于受力物体的表面，方向向上。由于物体静止而受力平衡，所以支持力的大小等于重力的大小6N，因此，标度可以选2N或者3N。
解：水平静止在水平地面上的物体受到的重力和地面对它的支持力，二力的大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，是一对平衡力，所以地面上的物体所受地面的支持力的大小为F＝G＝6N，方向竖直向上，作用点在物体下表面的中点上，如果选取标度为3N，从力的作用点沿竖直向上作带箭头的线段，使线段长度为标度的2倍，如图8-9左图所示；选2N为标度，如图8-9右图所示。
图8-9
【点拨】此题考查了力的图示的画法，力的图示比示意图要求更加严格，在作图时，注意线段的长度必须与标度统一起来。
力的图示：在物理学中，通常用一根带箭头的线段来表示力，选取标度（相对于测量长度的尺子），在受力物体的作用点上沿着力的方向画一条线段，线段的长度表示力的大小，在线段的末端内画一个箭头（不是加上一个箭头，即箭头在线段上是线段的一部分）表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点，在力的表示线段旁边用数值和单位标出力的大小，这样将力的三要素都表示出来，这种表示力的方法叫做力的图示。
力的示意图：在受力物体上沿着力的方向画一条线段，在线段的末端画一个箭头表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点，这样一条带箭头的线段就把力的大小（无标度，也并不严格要求其长度与力的大小相匹配）、方向、作用点都表示出来了方法就叫做力的示意图。
作力的图示和力的示意图是，线段长度要合适，过长或者过短都不好看，特别是力的图示。如本题选标度为2N，就3段；如果选6N和1N，就是1段和6段，就会过短或者过长。同时不能选4N，出现半段，即选标度时必须保持力的图示的段数为整数段。
④压力的示意图
例题6 如图8-10所示，有一铅球放在水平桌面上。请画出铅球对桌面的压力示意图。
图8-10
【解题思路】从题中“铅球对桌面的压力”可以确定“桌面”为施力物体，压力是接触面受到的力，因此压力的作用点在接触面上，即铅球与桌面接触面的接触点，方向与接触面垂直向下。
解：铅球对桌面的压力作用在桌面上，方向垂直于桌面向下，过压力的作用点做垂直向下的力，并标出F，如图8-11所示。
图8-11
【点拨】本题准确找出压力的作用点和方向，是解答本题的关键所在，同时本题也可以以“终点表示力的作用点”而作图8-12所示。
图8-12
⑤弹力的示意图
例题5 如图8-13所示，用水平力将弹簧压在竖直墙壁上，画出弹簧对手的弹力的示意图。
图8-13
【解题思路】从“弹簧对手的弹力”可知受力物体为手，说明作用点在手上，从题图看出手水平向左压弹簧，则弹簧想向右恢复原状，即弹簧对手产生水平向有的弹力。
解：弹簧被压缩，弹簧要恢复原状，因此对手产生了弹力作用，弹簧对手产生的力水平向右，由于弹力是接触力，所以作用点在弹簧和手的接触处，又因为手是受力物体，故作用点画在手上，如图8-14所示。
图8-14
【点拨】要正确理解弹力的概念，弹力是反抗使它“形变”的物体而产生的力，所以它作用在对它作用的物体接触面，方向与它的形变的方向相反。本题是由于弹簧发生弹性形变对手产生的弹力。
⑥重力的示意图
例题7（中考题型） （2012·阜新市）请画出图8-15中正在空中向上运动的重为5N的篮球所受到的重力示意图。
图8-15
【解题思路】重力是物体由于地球的吸引而受到的力，其方向始终竖直向下，因此在画篮球所受重力时，也一定要把握这一点；对于作用点，我们认为篮球是规则物体，作用点画在圆心上。
解：篮球在空中飞行，它的重力大小依然是5N，方向始终竖直向下，作用点在篮球的重心上，如图8-16所示。
图8-16
【点拨】重力是一种最常见，也最特殊的力，它的大小、方向、作用点永远不会受到它的运动状态的影响。重力的作用点即重心，它是抽象出来的一个等效概念。为了方便研究，一个物体所受的重力可以看成是重力作用集中于某一点，而这一点除了可以在物体上，也可以在物体之外，对于规则的物体，重心一般认为在它的几何中心，这时可以直接用“●”标出，如果不规则的而且题图中没有，可在图中物体上随便画一点表示重心。
重力的示意图是物理作图题中最常考的考点之一，重点要明确物体在任何情况下，其重力方向都是竖直向下的。同时，本题中还要注意，篮球在空气中靠惯性上升（或飞行）时，忽略空气阻力便不再受其他力，没有往上投掷的力。
⑦摩擦力的示意图
例题8（中考题型） （2018·重庆市）在图8-17中的A点画出箱子在水平向左滑行过程中受到的摩擦力示意图。
图8-17
【解题思路】要解决此题，需要掌握摩擦力的方向与物体运动方向相反，由于物体向左运动，因此物体受到向右的摩擦力，注意摩擦力的作用点在A点，由于题中要求“在A点画出”。
解：由于物体向左运动，因此物体受到向右的摩擦力，作用点在A点。过A点，沿水平向右的方向画一条带箭头的线段，并用f表示，如图8-18所示。
图8-18
【点拨】此题考查了作摩擦力示意图的画法，摩擦力作用在物体的表面上，如果是运动的物体，其方向一般与物体运动的方向相反，作用点画在接触物体的表面和受力物体的表面；有时候为了研究方便我们也可以把摩擦力的作用点画在物体的重心上。如本题由于特殊强调，所以摩擦力必须画在A点。
例题9 如图8-19，用力F拉着物体向右运动，请在重心O点画出摩擦力F摩的示意图。
图8-19
【解题思路】本题要求作摩擦力的示意图，摩擦力是阻碍物体运动或者运动趋势的，即摩擦力的方向和物体运动或者运动趋势的方向相反，题中“物体向右运动”，所以摩擦力方向水平向左；由于题中给出了拉力的示意图，即有一个力的大小，所以应确定摩擦力的大小。物体运动说明摩擦力可能与拉力相等或者小于拉力，但不可能大于拉力；摩擦力也是一个接触力，应该在物体和地面的接触处（一般画在中点）物体的底面上，但图中作用点已给出，按要求画出这个力的示意图即可。
解：由题意可知，物体在力F作用下向右运动，则物体受到水平向左的摩擦力作用，图中拉力是水平的，摩擦力也是水平的，摩擦力的作用点画在重心O，如图8-20所示。
图8-20
【点拨】一般情况下，单独一个力的作用点都画在实际作用的地方，除非像本题和上一题一样有特别说明。另外，本题也没有说明物体是如何运动，摩擦力长度与拉力的长度相等或小于都可。
⑧浮力的示意图
例题10 如图8-21所示，鸡蛋悬浮在水中，画出鸡蛋所受浮力的示意图。
图8-21
【解题思路】浮力的方向竖直向上，作用点在鸡蛋的重心，据此按力的示意图的作法作出鸡蛋受浮力的示意图。
解：鸡蛋悬浮在水中，受到的浮力F浮方向竖直向上，大小等于鸡蛋的重力，作用点在重心上，鸡蛋的受浮力示意图如图8-22所示。
图8-22
【点拨】本题考查鸡蛋悬浮时浮力的示意图，即浮力的大小等于重力的大小，但没有重力的大小，所以明确浮力的方向就是本题作图的关键。浮力的方向和重力的方向一样，都是固定的。为了区别浮力和其他力的区别，浮力用F加角标“浮”表示，即：F浮。
⑨相互作用力或平衡力的示意图
例题11 科学家发现：相互作用的两个力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。如图8-23所示，已画出月球对地球的吸引力F1，请在图中画出地球对月球的吸引力F2。
图8-23
【解题思路】物体间力的作用是相互的，满足条件是：分别作用在不同的物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，据此画图。
解：因为物体间力的作用是相互的，满足大小相等，方向相反，作用在同一直线上。所以地球对月球的吸引力作用在月球上，方向指向地球和F1在一条直线上，长度等于F1的长度，示意图如图8-24所示。
图8-24
【点拨】知道相互作用力作用在不同的物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线是此题作图的关键。作图时，用辅助线（虚线）表示出相互作用力在一条直线上，同一图上，力的大小相等，力的线段也相等。
练习1 如图8-25所示，小明用水平向右的推力推墙壁，请画出该力的示意图。（O为作用点）
图8-25
练习2 如图8-26所示，人手对图钉施加了10N的力。请画出图钉对墙面的压力示意图。
图8-26
练习3（中考题型） （2023·襄阳市）画出图8-27中中国探月航天工程吉祥物“兔星星”所受重力G的示意图（图中O点为“兔星星”的重心）。
图8-27
练习4（中考题型） （2007·河南省）如图8-28所示，排球离开手后仍在空中继续飞行。不考虑空气阻力，请在图中画出排球的受力示意图。
图8-28
练习5 作出图8-29中不倒翁的所受重力示意图（O为不倒翁的重心）。
图8-29
练习6（中考题型） （2022·云南省）如图8-30所示，“冰墩墩”单脚站在水平地面上向右滑行，请在O点作出它所受摩擦力f的示意图。
图8-30
练习7 如图8-31所示，画出人跑步时，脚底A点所受摩擦力的示意图。
图8-31
练习8 如图8-32所示，一物体随传送带一起斜向上匀速运动，请作出物体所受摩擦力的示意图。
图8-32
练习9 如图8-33所示，木块A沿着斜面向下运动，在图中作出木块A对斜面的滑动摩擦力示意图。
图8-33
练习10 如图8-34所示，物体在两个力的作用下处于静止状态，其中F1＝8N。请在图中画出该物体所受到的另一个力F2的图示。