《2017-2018学年高中物理 第三章 相互作用 习题课 物体的受力分析学案 新人教版必修1》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2017-2018学年高中物理 第三章 相互作用 习题课 物体的受力分析学案 新人教版必修1(9页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课物体的受力分析对摩擦力的分析与计算要点归纳1对摩擦力的进一步理解(1)摩擦力的方向与“相对运动”或“相对运动趋势”方向相反,但并不一定与物体的运动方向相反。 (2)摩擦力阻碍的是物体的“相对运动”或“相对运动趋势”,并不是阻碍物体的运动,摩擦力并不都是阻力。2摩擦力有无的判断方法滑动摩擦力条件判断法:接触面之间有压力,接触面粗糙且有相对运动静摩擦力(1)条件判断法:接触面之间有压力,接触面粗糙且有相对运动趋势(2)假设法:假设接触面光滑,不存在摩擦力,如果物体改变原来的运动状态,则存在摩擦力3.摩擦力的计算方法(1)静摩擦力:根据平衡知识求解。(2)滑动摩擦力:用公式FFN求解。精典示例
2、考向1对摩擦力有无及方向的判定例1 如图1所示,物体A、B叠放在水平面上,水平力F作用在A上,使二者一起向左做匀速直线运动,下列说法正确的是 ()图1AA、B之间无摩擦力 BA受到的摩擦力水平向右CB受到A的摩擦力水平向右D地面对B的摩擦力为静摩擦力,水平向右解析对A物体,由于A匀速运动,由二力平衡可知,B对A的摩擦力必与F等大、反向,故A错误,B正确;对B物体,由力的作用的相互性知,B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力反向,故B受到A的摩擦力水平向左,故C错误;对A、B整体分析,由于A和B一起向左匀速运动,则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力,且水平向右,故D错误。答案B考向2摩擦力的计算例2
3、如图2所示,用水平力F将木块压在竖直墙壁上,已知木块重力G6 N,木块与墙壁间的动摩擦因数0.25,求:图2(1)当F25 N时,木块静止,木块受到的摩擦力为多大?(2)当F增大为30 N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为多大?(3)当F10 N时,木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为多大?(4)当F6 N时,木块受到的摩擦力为多大?解析分析木块的受力情况,如图所示。(1)、(2)木块静止,根据二力平衡,竖直方向上的静摩擦力等于重力,Ff1Ff2G6 N,与压力大小无关。(3)木块沿墙面下滑时,木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力,Ff3FNFNF所以Ff3F0.2510 N2.5 N。(4)当
4、F6 N时,木块与墙壁间的摩擦力也为滑动摩擦力,所以Ff4F0.256 N1.5 N答案(1)6 N(2)6 N(3)2.5 N(4)1.5 N对物体受力分析要点归纳1受力分析分析物体受到哪些力,并将它们以示意图的形式表示出来,这一过程及方法叫受力分析。2受力分析的步骤3如何防止“多力”或“丢力”(1)防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体,若某力有施力物体则它实际存在,无施力物体则它不存在。另外合力与分力不要重复分析。 (2)按正确的顺序(即一重、二弹、三摩擦、四其他)进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施。4受力分析的注意事项(1)只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其他物体所施加的
5、力。(2)每分析一个力,都应该找到施力物体,这是防止“多力”的有效措施之一。(3)合力和分力不能同时作为物体受到的力。(4)不要把“效果力”和“性质力”混淆重复分析,通常只分析“性质力”,不分析“效果力”。(5)结合物体的运动状态、利用力的相互性进行分析也是确保受力分析正确的有效途径。精典示例例3 倾角为、质量为M的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上。下列结论正确的是()图3A木块受到的摩擦力大小是mgcos B木块对斜面体的压力大小是mgsin C桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsin cos D桌面对斜面体的支持力大小是(Mm)g解析对木块进行受力分析如图甲所示,由平衡方程
6、得FNmgcos ,Ffmgsin ,所以A、B均错误;对斜面体和木块进行整体受力分析如图乙所示,可得桌面对斜面体的摩擦力大小是零,桌面对斜面体的支持力大小是(Mm)g,故C错误,D正确。答案D受力分析的一般步骤(1)明确研究对象,即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况,研究对象可以是单个物体(质点、结点),也可以是两个(或多个)物体组成的整体。(2)隔离分析:将研究对象从周围物体中隔离出来,分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。(3)按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序,依据各力的方向,画出各力的示意图。针对训练1 如图4所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止,物体B的受力个
7、数为()图4A2 B3C4 D5解析若使物体A保持静止,物体B必对物体A施加一个垂直接触面向上的弹力,由力的相互性可知,物体A必然对物体B施加垂直接触面向下的作用力。再对物体B受力分析,由于物体B处于静止状态,则它必然受到重力、力F、物体A对物体B的弹力和摩擦力共四个力的作用,故选C。答案C共点力平衡问题的处理方法要点归纳处理平衡问题的四种方法方法 内容合成法物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反分解法物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为
8、相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件力的三角形法对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力精典示例例4 在科学研究中,图5可以用风力仪直接测量风力的大小,其原理如图5所示。仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球。无风时,金属丝竖直下垂;当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大,偏角越大。通过传感器,就可以根据偏角的大小指示出风力。那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角之间有什么样的关系呢?解析选取金属球为研究对象,它受到三个力的作用,如图甲所示。金属球处于平衡状态,这三个力的合力为
9、零。可用以下四种方法求解。法一力的合成法 如图乙所示,风力F和拉力FT的合力与重力等大反向,由平行四边形定则可得Fmgtan 。法二力的分解法重力有两个作用效果:使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧,所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解,如图丙所示,由几何关系可得 FFmgtan 。法三正交分解法以金属球为坐标原点,取水平方向为x轴,竖直方向为y轴,建立坐标系,如图丁所示。由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零,即 Fx合FTsin F0Fy合FTcos mg0解得Fmgtan 。法四三角形法三个力的示意图首尾相连构成一个直角三角形,如图戊所示,由三角函数可求得Fmgt
10、an 。由所得结果可见,当金属球的质量m一定时,风力F只跟偏角有关。因此,偏角的大小就可以指示出风力的大小。答案见解析分析平衡问题的基本思路(1)明确平衡状态(合力为零)。(2)巧选研究对象(整体法和隔离法)。(3)受力分析(画出规范的受力分析图)。(4)列平衡方程(灵活运用力的合成法、正交分解法、矢量三角形法及数学解析法)。(5)求解或讨论(解的结果及物理意义)。针对训练2 如图6所示,两段等长细线串接着两个质量相等的小球a、b,并悬挂于O点。现在两个小球上分别加上水平方向的外力,其中作用在b球上的力大小为F、作用在a球上的力大小为2F,则此装置平衡时的位置可能是下列图中的()图6解析设每个
11、球的质量为m,Oa与ab和竖直方向的夹角分别为、。以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力情况,如图甲所示,根据平衡条件可知,Oa绳的方向不可能沿竖直方向,否则整体的合力不为零,不能保持平衡。由平衡条件得:tan 。再以b球为研究对象,分析受力情况,如图乙所示,由平衡条件得:tan ,则。故选C正确。答案C1(多选)如图7所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直紧压在地面上。若三条绳长度不同,下列说法正确的有()图7A三条绳中的张力都相等B杆对地面的压力大于自身重力C绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零D绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力解析由受力分析可得,三条
12、绳子不等长,即与地面夹角不等,故其张力不相等,A错误;杆受地面支持力与重力和绳子向下的分力平衡,故对地面的压力应与重力和绳子向下分力的和等大,B正确;杆在水平方向处于平衡状态,故三绳水平方向合力为零,C正确;杆的重力、杆受绳的拉力和地面的支持力三力平衡,D错误。答案BC2如图8所示,一小球用两根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1倾斜,绳2恰好竖直,则小球所受的作用力有()图8A1个 B2个C3个 D4个解析假设绳1对球有作用力,该作用力的方向斜向左上方,另外,球在竖直方向上还受重力和绳2的拉力,在这三个力的作用下球不可能保持平衡,所以绳1不可能对球施加拉力,小球只受重力和绳2的拉力。故B正确。答案
13、B3(多选)如图9所示,建筑装修中,工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨,当对磨石加竖直向上大小为F的推力时,磨石恰好沿斜壁向上匀速运动,已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为,则磨石受到的摩擦力是()图9A(Fmg)cos B(Fmg)sin C(Fmg)cos D(Fmg)解析对磨石进行受力分析,由平衡条件,沿斜壁:(Fmg)cos Ff,A对;垂直于斜壁:压力FN(Fmg)sin ,故摩擦力FfFN(Fmg)sin ,B对。答案AB4画出图10中物体A所受力的示意图,并写出力的名称和施力物体:(1)物体A静止,接触面光滑;(2)A沿粗糙斜面上滑;(3)A沿粗糙水平面滑行;(4)接触面光滑,A静止
14、。图10解析(1)物体A受重力G、推力F、支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN,施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁;(2)物体A受竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff,施力物体分别是地球、斜面、斜面;(3)物体A受重力G、支持力FN、滑动摩擦力Ff,施力物体分别是地球、水平面、水平面;(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN,施力物体分别是地球、绳子、墙壁。答案见解析图5如图11,用一绳子a把物体挂起来,再用另一根水平的绳子b把物体拉向一旁固定起来。物体的重力是60 N,绳子a与竖直方向的夹角37,绳子a与b对物体的拉力分别是多大?(sin 370.6,cos 370.8)图11解析对物体受力分析如图所示,物体受重力,绳a、b的拉力,将重力分解到沿a、b绳的方向上,则由力的平衡条件可得:TaGa N75 NTbGbGtan 3760 N45 N答案75 N45 N在校园的时候曾经梦想去桂林,到那山水甲天下的阳朔仙境,漓江的水呀常在我心里流,去那美丽的地方是我一生的期望,有位老爷爷他退休有钱有时间,他给我描绘了那幅美妙画卷,刘三姐的歌声和动人的传说,亲临其境是老爷爷一