《2018-2019物理新学案同步粤教版必修一讲义：第三章 研究物体间的相互作用 微型专题 两种性质的力及物体的受力分析 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019物理新学案同步粤教版必修一讲义：第三章 研究物体间的相互作用 微型专题 两种性质的力及物体的受力分析 （13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微型专题微型专题 两种性质的力及物体的受力分析两种性质的力及物体的受力分析 学习目标 1.进一步熟练判定弹力的方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向. 2.进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定和大小的计算方法.3.学会对物体进行受 力分析的方法. 一、弹力有无及方向的判断 1.条件法：根据物体是否直接接触并发生形变来判断，常用于形变明显的情况. 2.对于形变不明显的情况通常有以下三种方法 (1)假设法：可以假设将与所研究物体接触的其他物体撤去.看所研究物体还能否保持原来的 状态，若能则无弹力，若不能，则存在弹力. (2)状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以
2、依据物体的运动状态 由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力. (3)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的易产生明显形变的物体来替换，若 替换后能发生形变，则表示原接触处有弹力存在；若替换后不能发生形变，则表示原接触处 无弹力存在. 例 1 在图 1 中画出物体 A 所受弹力的示意图. 图 1 答案 如图 解析 用假设法判断.甲图中，若拿走 B 球，A 球将向右运动，说明 A、B 间有弹力；乙图中， 若拿走 A 球，B 球将向下运动，说明 A、B 间有弹力；将容器左壁或底拿走，A 球会运动， 说明容器左壁和底部对 A 也会有弹力作用；丙图中杆给重物的弹力 F 为支持力，方向沿杆
3、 向上；丁图中杆给重物的弹力 F 并不沿着杆的方向，根据假设法判断 F 的方向应竖直向上. 在分析乙图中 A、B 间是否有弹力时，先将 A 移走，判断出 A 对 B 有弹力，根据力的作用 是相互的，可知 B 对 A 有弹力. 二、静摩擦力有无及方向的判断 1.静摩擦力产生的条件：接触面间有压力、接触面粗糙且有相对运动趋势. 2.平衡条件法 当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦 力的存在与否及其方向. 3.假设法 利用假设法进行判断时，可按以下思路进行分析： 例 2 (多选)如图 2 所示，有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙的水平地面上，现用水 平力
4、 F 作用在 B 上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是( ) 图 2 A.B 对 A 有摩擦力作用 B.B 受到 A、C 的摩擦力作用 C.B 只受到 C 的摩擦力作用 D.地面对 C 有摩擦力作用，大小等于 F 答案 CD 解析 假设 B 对 A 有摩擦力作用，则 A 受力不能平衡，与题目所给条件不符，所以 B 对 A 无摩擦力作用，A 错误；根据力的相互性可知，A 对 B 也无摩擦力作用，B 错误；假设 C 对 B 无摩擦力作用，则 B 在水平方向上只受力 F 作用，不可能保持静止，与题目所给条件 不符，故 B 受到 C 的摩擦力作用.由于 A、B、C 是保持静止的，那么地面给 C 的
5、摩擦力大 小为 F，方向向左，所以选项 C、D 正确. 在分析 C 对 B 的摩擦力时，也可以将 A、B 看成一个整体，因 A、B 整体保持静止，说明 C 对 B 的摩擦力与 F 大小相等、方向相反. 针对训练 1 (多选)如图 3 所示，物体 A、B 叠放在水平面上，水平力 F 作用在 A 上，使二 者一起向右做匀速直线运动，下列说法正确的是( ) 图 3 A.A、B 之间无摩擦力 B.A 受到的摩擦力水平向右 C.B 受到 A 的摩擦力水平向右 D.地面对 B 的摩擦力为滑动摩擦力，水平向左 答案 CD 【考点】静摩擦力 【题点】静摩擦力的方向及有无判断 三、摩擦力的计算 1.计算摩擦力时
6、，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力. 2.静摩擦力用平衡条件计算，其大小只与平行于接触面方向的力有关，与垂直接触面方向的 力无关.静摩擦力在 0ffmax内随外力的变化而变化. 3.滑动摩擦力用 fFN计算，其中 FN为接触面受到的正压力.或用平衡条件计算，其大小只 与垂直接触面方向的力有关，与平行接触面方向的力无关.也可用平衡条件计算. 例 3 如图 4 所示，用水平力 F 将木块压在竖直墙壁上，已知木块的重力 G6 N，木块与 墙壁间的动摩擦因数 0.25，求： 图 4 (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
7、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？ 答案 (1)6 N (2)6 N (3)2.5 N 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，f1f2G6 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， f3FN FNF10 N 所以 f3F0.2510 N2.5 N. 摩擦力的变化过程比较复杂，有些问题会涉及图象问题，分析解答此类问题关键要分析清楚 摩擦力的变化情况，涉及静摩擦力的大小变化、方向变化，静摩擦力与滑动摩擦力之间的转 化，需要根据题意作出正确判
8、断. 四、物体的受力分析 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. 例 4 画出图 5 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 沿粗糙的固定斜面上滑；(3)A 沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，A 静 止. 图 5 答案 见解析 解析 (1)物体 A 受重力
9、 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 f，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 f，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. 【考点】受力分析 【题点】简单的受力分析问题 针对训练 2 (多选)如图 6 所示，A 物体沿竖直墙自由下滑，B、C、D 物体均静止，各接触 面均粗糙.下列说法正确的是( )
10、图 6 A.A 物体受到三个力作用B.B 物体受到三个力作用 C.C 物体受到三个力作用D.D 物体受到三个力作用 答案 BC 解析 A 物体沿竖直墙自由下滑， “自由”说明物体 A 与竖直墙之间没有弹力和摩擦力，因 此 A 只受重力作用，故 A 选项错误；B 物体处于静止状态，受到重力、弹力、摩擦力三个 力的作用，故 B 正确；C 物体受到重力和两个绳子的拉力，故 C 正确；D 物体处于静止状 态，受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用，故 D 错误. 【考点】受力分析 【题点】简单的受力分析问题 1.(弹力方向的判断)分别画出图 7 中小球的受力示意图.(图甲中小球在弹簧和细绳的
11、作用下处 于静止状态，乙中小球用细绳挂着静止在桌角上，丙中小球固定在杆上) 图 7 答案 如图所示 2.(摩擦力的理解及计算)如图 8 所示，在研究摩擦力的实验中，用弹簧测力计拉一个放在水 平板上的木块，部分实验记录如表所示.则实验中木块受到的( ) 图 8 实验次序木块状态弹簧测力计读数/N 第 1 次静止0.60 第 5 次匀速0.50 第 10 次加速0.90 A.静摩擦力恒为 0.60 N B.静摩擦力可能大于 0.60 N C.滑动摩擦力为 0.90 N D.滑动摩擦力一定小于静摩擦力 答案 B 解析 当木块保持静止时，静摩擦力的大小随着拉力的变化而变化，选项 A 错误；当拉力 为
12、0.60 N 时，木块处于静止状态，静摩擦力大小为 0.60 N，随着拉力的增大，静摩擦力可 能大于 0.60 N，选项 B 正确；当弹簧拉力为 0.50 N 时，木块做匀速直线运动，因此滑动摩 擦力等于 0.50 N，选项 C 错误；静摩擦力随着拉力的变化而变化，因此可能大于滑动摩擦 力，可能小于滑动摩擦力，也可能等于滑动摩擦力，选项 D 错误. 3.(物体的受力分析)如图 9 所示，在水平桌面上叠放着木块 P 和 Q，水平力 F 推动两个木块 一起做匀速直线运动，下列说法正确的是( ) 图 9 A.P 受 3 个力，Q 受 3 个力 B.P 受 3 个力，Q 受 4 个力 C.P 受 2
13、个力，Q 受 5 个力 D.P 受 4 个力，Q 受 6 个力 答案 C 解析 两木块一起做匀速直线运动，P 不受摩擦力，只受到重力和 Q 的支持力；以 P、Q 整 体为研究对象，由平衡条件可知 Q 必定受到地面的摩擦力作用，Q 共受到 5 个力(重力、压 力、支持力、摩擦力、推力). 【考点】受力分析 【题点】简单的受力分析问题 4.(摩擦力大小的计算)如图 10 所示，一个质量为 M2 kg 的物体放在粗糙水平面上，物体与 水平面间的动摩擦因数 0.2，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个质量为 m00.1 kg 的小桶相连，已知：M 受到的最大静摩擦力 fmax4.5 N，物体与定滑轮间
14、的细绳水平，滑轮 上的摩擦不计，g 取 10 N/kg，求在以下情况中，M 受到的摩擦力的大小. 图 10 (1)只挂 m0处于静止状态时； (2)只挂 m0但在 M 上再放一个 M3 kg 的物体时； (3)只在桶内加入 m10.33 kg 的砂子时； (4)只在桶内加入 m20.5 kg 的砂子时. 答案 (1)1 N (2)1 N (3)4.3 N (4)4 N 解析 (1)因为 m0g1 Nfmax，故物体运动，受到滑动摩擦力作用，所以 f4FNMg4 N. 【考点】摩擦力的综合应用 【题点】摩擦力的大小计算 一、选择题 考点一 弹力的方向及弹力有无的判断 1.在立起一根木棍的过程中要
15、经过如图 1 所示的位置，此时地面对木棍的弹力方向是图中的 ( ) 图 1 A.F1的方向 B.F2的方向 C.F3的方向 D.F4的方向 答案 B 解析 点、面接触的弹力方向垂直于接触面指向被支持的物体，所以地面对木棍的弹力方向 正确的是 F2. 【考点】弹力的方向及弹力有无的判断 【题点】弹力方向的判断 2.静止的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球，如图 2 所示，小球下方与一光滑斜面接触.关于小 球的受力，下列说法正确的是( ) 图 2 A.细线对它一定有拉力作用 B.细线对它可能没有拉力作用 C.斜面对它可能有支持力作用 D.斜面对它一定有支持力作用 答案 A 解析 小球和光滑斜面接触，斜面
16、对小球没有弹力(假设有弹力，小球将受到三个力作用， 重力和细线的拉力在竖直方向上，弹力垂直于斜面向上，三个力的合力不可能为零，小球将 向右上方运动，与题设条件矛盾，故斜面对小球没有弹力)，故小球只受到重力和细线对它 的拉力两个力，故选项 A 正确，B、C、D 错误. 【考点】弹力方向和弹力有无的判断 【题点】弹力有无的判断 3.如图 3 所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为 ，在斜杆下端固定着质量为 m 的小球，小车静止，下列关于杆对球的弹力的判断正确的是( ) 图 3 A.大小为 mg，方向沿杆向上 B.大小为 mg，方向垂直于杆向上 C.大小为 mg，方向竖直向上 D.以上说法都不对 答案 C 解析 小车静止时，根据平衡条件可知，杆对小球的弹力 Fmg，方向竖直向上，C 正确， A、B、D 错误. 【考点】弹力方向和弹力有无的判断 【题点】弹力方向的判断 考点二 物体的受力分析 4.如图 4 所示，一人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，以下说法正确的 是( )
