《2018-2019高中物理 第三章 研究物體間的相互作用 微型專題 兩種性質(zhì)的力及物體的受力分析學(xué)案 粵教版必修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第三章 研究物體間的相互作用 微型專題 兩種性質(zhì)的力及物體的受力分析學(xué)案 粵教版必修1.doc（13頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

微型專題　兩種性質(zhì)的力及物體的受力分析 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.進(jìn)一步熟練判定彈力的方向，能根據(jù)平衡法、假設(shè)法確定彈力的有無和方向. 2.進(jìn)一步熟練掌握靜摩擦力、滑動摩擦力方向的判定和大小的計(jì)算方法.3.學(xué)會對物體進(jìn)行受力分析的方法. 一、彈力有無及方向的判斷 1.條件法：根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生形變來判斷，常用于形變明顯的情況. 2.對于形變不明顯的情況通常有以下三種方法 (1)假設(shè)法：可以假設(shè)將與所研究物體接觸的其他物體撤去.看所研究物體還能否保持原來的狀態(tài)，若能則無彈力，若不能，則存在彈力. (2)狀態(tài)法：因?yàn)槲矬w的受力必須與物體的運(yùn)動狀態(tài)相吻合，所以可以依據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)由相應(yīng)的規(guī)律(如二力平衡等)來判斷物體間的彈力. (3)替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，若替換后能發(fā)生形變，則表示原接觸處有彈力存在；若替換后不能發(fā)生形變，則表示原接觸處無彈力存在. 例1　在圖1中畫出物體A所受彈力的示意圖. 圖1 答案　如圖 解析　用假設(shè)法判斷.甲圖中，若拿走B球，A球?qū)⑾蛴疫\(yùn)動，說明A、B間有彈力；乙圖中，若拿走A球，B球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動，說明A、B間有彈力；將容器左壁或底拿走，A球會運(yùn)動，說明容器左壁和底部對A也會有彈力作用；丙圖中桿給重物的彈力F為支持力，方向沿桿向上；丁圖中桿給重物的彈力F并不沿著桿的方向，根據(jù)假設(shè)法判斷F的方向應(yīng)豎直向上.  在分析乙圖中A、B間是否有彈力時(shí)，先將A移走，判斷出A對B有彈力，根據(jù)力的作用是相互的，可知B對A有彈力. 二、靜摩擦力有無及方向的判斷 1.靜摩擦力產(chǎn)生的條件：接觸面間有壓力、接觸面粗糙且有相對運(yùn)動趨勢. 2.平衡條件法 當(dāng)相互接觸的兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)時(shí)，可根據(jù)二力平衡條件判斷靜摩擦力的存在與否及其方向. 3.假設(shè)法 利用假設(shè)法進(jìn)行判斷時(shí)，可按以下思路進(jìn)行分析： 例2　(多選)如圖2所示，有三個(gè)相同的物體疊放在一起，置于粗糙的水平地面上，現(xiàn)用水平力F作用在B上，三個(gè)物體仍然靜止，下列說法中正確的是(　　) 圖2 A.B對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.地面對C有摩擦力作用，大小等于F 答案　CD 解析　假設(shè)B對A有摩擦力作用，則A受力不能平衡，與題目所給條件不符，所以B對A無摩擦力作用，A錯(cuò)誤；根據(jù)力的相互性可知，A對B也無摩擦力作用，B錯(cuò)誤；假設(shè)C對B無摩擦力作用，則B在水平方向上只受力F作用，不可能保持靜止，與題目所給條件不符，故B受到C的摩擦力作用.由于A、B、C是保持靜止的，那么地面給C的摩擦力大小為F，方向向左，所以選項(xiàng)C、D正確. 在分析C對B的摩擦力時(shí)，也可以將A、B看成一個(gè)整體，因A、B整體保持靜止，說明C對B的摩擦力與F大小相等、方向相反. 針對訓(xùn)練1　(多選)如圖3所示，物體A、B疊放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向右做勻速直線運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) 圖3 A.A、B之間無摩擦力 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.地面對B的摩擦力為滑動摩擦力，水平向左 答案　CD 【考點(diǎn)】靜摩擦力 【題點(diǎn)】靜摩擦力的方向及有無判斷 三、摩擦力的計(jì)算 1.計(jì)算摩擦力時(shí)，應(yīng)先判斷是靜摩擦力還是滑動摩擦力. 2.靜摩擦力用平衡條件計(jì)算，其大小只與平行于接觸面方向的力有關(guān)，與垂直接觸面方向的力無關(guān).靜摩擦力在0＜f≤fmax內(nèi)隨外力的變化而變化. 3.滑動摩擦力用f＝μFN計(jì)算，其中FN為接觸面受到的正壓力.或用平衡條件計(jì)算，其大小只與垂直接觸面方向的力有關(guān)，與平行接觸面方向的力無關(guān).也可用平衡條件計(jì)算. 例3　如圖4所示，用水平力F將木塊壓在豎直墻壁上，已知木塊的重力G＝6 N，木塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25，求： 圖4 (1)當(dāng)F＝25 N時(shí)，木塊靜止，木塊受到的摩擦力為多大？ (2)當(dāng)F增大為30 N時(shí)，木塊仍靜止，木塊受到的摩擦力為多大？ (3)當(dāng)F＝10 N時(shí)，木塊沿墻面下滑，此時(shí)木塊受到的摩擦力為多大？ 答案　(1)6 N　(2)6 N　(3)2.5 N 解析　分析木塊的受力情況，如圖所示. (1)(2)木塊靜止，根據(jù)二力平衡，豎直方向上的靜摩擦力等于重力，f1＝f2＝G＝6 N，與壓力大小無關(guān). (3)木塊沿墻面下滑時(shí)，木塊與墻壁間的摩擦力為滑動摩擦力， f3＝μFN FN＝F＝10 N 所以f3＝μF＝0.2510 N＝2.5 N. 摩擦力的變化過程比較復(fù)雜，有些問題會涉及圖象問題，分析解答此類問題關(guān)鍵要分析清楚摩擦力的變化情況，涉及靜摩擦力的大小變化、方向變化，靜摩擦力與滑動摩擦力之間的轉(zhuǎn)化，需要根據(jù)題意作出正確判斷. 四、物體的受力分析 受力分析的一般步驟： 1.明確研究對象，即首先確定我們要分析哪個(gè)物體的受力情況，研究對象可以是單個(gè)物體(質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn))，也可以是兩個(gè)(或多個(gè))物體組成的整體. 2.隔離分析：將研究對象從周圍物體中隔離出來，分析周圍有哪些物體對它施加了力的作用. 3.按重力、彈力、摩擦力、其他力的順序，依據(jù)各力的方向，畫出各力的示意圖. 例4　畫出圖5中物體A所受力的示意圖，并寫出力的名稱和施力物體：(1)物體A靜止，接觸面光滑；(2)A沿粗糙的固定斜面上滑；(3)A沿粗糙水平面滑行；(4)接觸面光滑，A靜止. 圖5 答案　見解析 解析　(1)物體A受重力G、推力F、支持力FN、墻壁對A向左的彈力FN′，施力物體分別是地球、推A的物體、地面、墻壁；(2)物體A受豎直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑動摩擦力f，施力物體分別是地球、斜面、斜面；(3)物體A受重力G、支持力FN、滑動摩擦力f，施力物體分別是地球、水平面、水平面；(4)物體A受重力G、拉力FT、彈力FN，施力物體分別是地球、繩子、墻壁. 【考點(diǎn)】受力分析 【題點(diǎn)】簡單的受力分析問題 針對訓(xùn)練2　(多選)如圖6所示，A物體沿豎直墻自由下滑，B、C、D物體均靜止，各接觸面均粗糙.下列說法正確的是(　　) 圖6 A.A物體受到三個(gè)力作用 B.B物體受到三個(gè)力作用 C.C物體受到三個(gè)力作用 D.D物體受到三個(gè)力作用 答案　BC 解析　A物體沿豎直墻自由下滑，“自由”說明物體A與豎直墻之間沒有彈力和摩擦力，因此A只受重力作用，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；B物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到重力、彈力、摩擦力三個(gè)力的作用，故B正確；C物體受到重力和兩個(gè)繩子的拉力，故C正確；D物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到重力、支持力、繩子的拉力和摩擦力四個(gè)力的作用，故D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】受力分析 【題點(diǎn)】簡單的受力分析問題 1.(彈力方向的判斷)分別畫出圖7中小球的受力示意圖.(圖甲中小球在彈簧和細(xì)繩的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，乙中小球用細(xì)繩掛著靜止在桌角上，丙中小球固定在桿上) 圖7 答案　如圖所示 2.(摩擦力的理解及計(jì)算)如圖8所示，在研究摩擦力的實(shí)驗(yàn)中，用彈簧測力計(jì)拉一個(gè)放在水平板上的木塊，部分實(shí)驗(yàn)記錄如表所示.則實(shí)驗(yàn)中木塊受到的(　　) 圖8 實(shí)驗(yàn)次序 木塊狀態(tài) 彈簧測力計(jì)讀數(shù)/N 第1次 靜止 0.60 … … … 第5次 勻速 0.50 … … … 第10次 加速 0.90 A.靜摩擦力恒為0.60 N B.靜摩擦力可能大于0.60 N C.滑動摩擦力為0.90 N D.滑動摩擦力一定小于靜摩擦力 答案　B 解析　當(dāng)木塊保持靜止時(shí)，靜摩擦力的大小隨著拉力的變化而變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)拉力為0.60 N時(shí)，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，靜摩擦力大小為0.60 N，隨著拉力的增大，靜摩擦力可能大于0.60 N，選項(xiàng)B正確；當(dāng)彈簧拉力為0.50 N時(shí)，木塊做勻速直線運(yùn)動，因此滑動摩擦力等于0.50 N，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；靜摩擦力隨著拉力的變化而變化，因此可能大于滑動摩擦力，可能小于滑動摩擦力，也可能等于滑動摩擦力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 3.(物體的受力分析)如圖9所示，在水平桌面上疊放著木塊P和Q，水平力F推動兩個(gè)木塊一起做勻速直線運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) 圖9 A.P受3個(gè)力，Q受3個(gè)力 B.P受3個(gè)力，Q受4個(gè)力 C.P受2個(gè)力，Q受5個(gè)力 D.P受4個(gè)力，Q受6個(gè)力 答案　C 解析　兩木塊一起做勻速直線運(yùn)動，P不受摩擦力，只受到重力和Q的支持力；以P、Q整體為研究對象，由平衡條件可知Q必定受到地面的摩擦力作用，Q共受到5個(gè)力(重力、壓力、支持力、摩擦力、推力). 【考點(diǎn)】受力分析 【題點(diǎn)】簡單的受力分析問題 4.(摩擦力大小的計(jì)算)如圖10所示，一個(gè)質(zhì)量為M＝2 kg的物體放在粗糙水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，用一條質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩繞過定滑輪和一個(gè)質(zhì)量為m0＝0.1 kg的小桶相連，已知：M受到的最大靜摩擦力fmax＝4.5 N，物體與定滑輪間的細(xì)繩水平，滑輪上的摩擦不計(jì)，g取10 N/kg，求在以下情況中，M受到的摩擦力的大小. 圖10 (1)只掛m0處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)； (2)只掛m0但在M上再放一個(gè)M′＝3 kg的物體時(shí)； (3)只在桶內(nèi)加入m1＝0.33 kg的砂子時(shí)； (4)只在桶內(nèi)加入m2＝0.5 kg的砂子時(shí). 答案　(1)1 N　(2)1 N　(3)4.3 N　(4)4 N 解析　(1)因?yàn)閙0g＝1 Nfmax，故物體運(yùn)動，受到滑動摩擦力作用，所以f4＝μFN＝μMg＝4 N. 【考點(diǎn)】摩擦力的綜合應(yīng)用 【題點(diǎn)】摩擦力的大小計(jì)算  一、選擇題 考點(diǎn)一　彈力的方向及彈力有無的判斷 1.在立起一根木棍的過程中要經(jīng)過如圖1所示的位置，此時(shí)地面對木棍的彈力方向是圖中的(　　) 圖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　點(diǎn)、面接觸的彈力方向垂直于接觸面指向被支持的物體，所以地面對木棍的彈力方向正確的是F2. 【考點(diǎn)】彈力的方向及彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力方向的判斷 2.靜止的車廂頂部用細(xì)線豎直懸掛一小球，如圖2所示，小球下方與一光滑斜面接觸.關(guān)于小球的受力，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.細(xì)線對它一定有拉力作用 B.細(xì)線對它可能沒有拉力作用 C.斜面對它可能有支持力作用 D.斜面對它一定有支持力作用 答案　A 解析　小球和光滑斜面接觸，斜面對小球沒有彈力(假設(shè)有彈力，小球?qū)⑹艿饺齻€(gè)力作用，重力和細(xì)線的拉力在豎直方向上，彈力垂直于斜面向上，三個(gè)力的合力不可能為零，小球?qū)⑾蛴疑戏竭\(yùn)動，與題設(shè)條件矛盾，故斜面對小球沒有彈力)，故小球只受到重力和細(xì)線對它的拉力兩個(gè)力，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力有無的判斷 3.如圖3所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿下端固定著質(zhì)量為m的小球，小車靜止，下列關(guān)于桿對球的彈力的判斷正確的是(　　) 圖3 A.大小為mg，方向沿桿向上 B.大小為mg，方向垂直于桿向上 C.大小為mg，方向豎直向上 D.以上說法都不對 答案　C 解析　小車靜止時(shí)，根據(jù)平衡條件可知，桿對小球的彈力F＝mg，方向豎直向上，C正確，A、B、D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力方向的判斷 考點(diǎn)二　物體的受力分析 4.如圖4所示，一人站在自動扶梯的水平踏板上，隨扶梯斜向上勻速運(yùn)動，以下說法正確的是(　　) 圖4 A.人受到重力和支持力的作用 B.人受到重力、支持力和向右的摩擦力的作用 C.人受到重力、支持力和向左的摩擦力的作用 D.人受到重力、支持力和與速度方向相同的摩擦力的作用 答案　A 解析　人做勻速直線運(yùn)動，則人處于平衡狀態(tài)，受重力和支持力，若受摩擦力，一定沿水平方向，但沒有力與摩擦力平衡，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】受力分析 【題點(diǎn)】簡單的受力分析問題 5.如圖5所示，質(zhì)量為m的木塊，在斜向左上方的力F的作用下，沿天花板向左做勻速直線運(yùn)動，則該物體受到的作用力的個(gè)數(shù)為(　　) 圖5 A.2個(gè) B.3個(gè) C.4個(gè) D.5個(gè) 答案　C 解析　由題意可知，木塊在斜向左上方的力F的作用下，沿天花板向左做勻速直線運(yùn)動，因此除受到重力外，還受到天花板對木塊的水平向右的滑動摩擦力，根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件，則木塊受天花板豎直向下的支持力，對木塊受力分析如圖所示，木塊受重力、支持力、摩擦力與推力共4個(gè)力，故C正確. 【考點(diǎn)】受力分析 【題點(diǎn)】簡單的受力分析問題 考點(diǎn)三　摩擦力的分析和計(jì)算 6.如圖6所示，A、B兩物體重力都等于10 N，各接觸面間的動摩擦因數(shù)都等于0.3, F1＝1 N 和 F2＝2 N的兩個(gè)水平力分別作用在A和B上，A、B均靜止，則A受的摩擦力和地面對B的摩擦力大小分別為(　　) 圖6 A.3 N,6 N B.1 N,2 N C.1 N,1 N D.0 N,1 N 答案　C 解析　因兩個(gè)物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，故所受的摩擦力均為靜摩擦力；對物體A受力分析可知：F1＝fA＝1 N；對A、B整體受力分析，由平衡條件可知：F2＝F1＋fB，解得fB＝1 N，故選項(xiàng)C正確. 7.如圖7所示，在粗糙水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的木塊1和2，它們用一根原長為l、勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧連接，木塊與地面之間的動摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g.現(xiàn)用一水平力向右拉木塊1，當(dāng)兩木塊一起勻速運(yùn)動時(shí)，兩木塊之間的距離為(　　) 圖7 A.l＋ B.l＋ C.l＋ D.l＋ 答案　C 解析　對木塊2受力分析，有kx＝μm2g，彈簧伸長量x＝，木塊之間的距離為l＋x＝l＋，選項(xiàng)C正確. 【考點(diǎn)】滑動摩擦力 【題點(diǎn)】滑動摩擦力的計(jì)算 8.(多選)如圖8所示，物體A放在水平桌面上，通過水平細(xì)繩繞過光滑定滑輪懸掛一個(gè)重為10 N的物體B，且已知物體A與桌面間的最大靜摩擦力為4 N.要使A靜止，需加一水平向左的力F1，則力F1的取值可以為(　　) 圖8 A.6 N B.8 N C.10 N D.16 N 答案　ABC 解析　當(dāng)F1＝6 N時(shí)，靜摩擦力為f＝F2－F1＝4 N，即達(dá)到最大值且方向向左，故選項(xiàng)A正確. 當(dāng)F1＝8 N時(shí)，靜摩擦力為f＝F2－F1＝2 N<4 N， 物體仍能靜止，且f的方向向左，故選項(xiàng)B正確. 當(dāng)F1＝10 N時(shí)，靜摩擦力為f＝F2－F1＝0，故選項(xiàng)C正確. 當(dāng)F1＝16 N時(shí)，物體A將向左運(yùn)動，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】摩擦力的綜合應(yīng)用 【題點(diǎn)】摩擦力的大小計(jì)算 9.(多選)如圖9是某小組同學(xué)為研究動摩擦因數(shù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置.其中A為一質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的木塊，Q為木塊右端連接的一輕質(zhì)水平彈簧測力計(jì).實(shí)驗(yàn)時(shí)用水平力將A從B的下方抽出，通過Q的讀數(shù)即可測出動摩擦因數(shù).若實(shí)驗(yàn)條件較為理想，則(　　) 圖9 A.只有將木板A勻速抽出才能從Q上讀取穩(wěn)定讀數(shù) B.將木板A加速、減速或勻速抽出均能從Q上讀取穩(wěn)定讀數(shù) C.通過該方法可測得A與B之間的動摩擦因數(shù) D.通過該方法可測得A與地面之間的動摩擦因數(shù) 答案　BC 解析　用力將A從B的下方抽出達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在水平方向上B所受的滑動摩擦力與彈簧測力計(jì)的拉力平衡，根據(jù)滑動摩擦力公式f＝μFN可知，滑動摩擦力的大小跟壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，與A的速度無關(guān)，無論木板A是做勻速直線運(yùn)動還是變速直線運(yùn)動，都不會改變木塊受到摩擦力的大小，木塊相對地面總是靜止的，均能從Q上讀取穩(wěn)定讀數(shù)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)B達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F與B所受的滑動摩擦力f大小相等，B對木塊A的壓力大小等于B的重力mg，由f＝μFN，得μ＝，從Q上讀取F，則可求得μ，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】摩擦力的綜合應(yīng)用 【題點(diǎn)】摩擦力的大小計(jì)算 二、非選擇題 10.(受力分析)畫出圖10(1)～(3)中靜止物體A的受力示意圖. 圖10 答案 11.(摩擦力的計(jì)算)如圖11甲所示，將完全相同、質(zhì)量均為4 kg的木塊A和B疊放在水平桌面上，在16 N的水平拉力F1作用下，A、B一起做勻速直線運(yùn)動.(g取10 N/kg) 圖11 (1)此時(shí)木塊B上表面受到的摩擦力f1是多大？B的下表面所受的摩擦力f2又是多大？ (2)桌面與木塊之間的動摩擦因數(shù)是多少？ (3)若將A、B緊靠著放在水平桌面上(如圖乙所示)，用水平推力F2推A使它們一起勻速運(yùn)動，這時(shí)A對B的彈力有多大？ 答案　(1)0　16 N　(2)0.2　(3)8 N 解析　(1)A做勻速運(yùn)動，水平方向不受力，所以B上表面f1＝0 下表面f2＝F1＝16 N. (2)由FN＝(mA＋mB)g，f2＝μFN，解得μ＝0.2. (3)FNB＝mBg B受的摩擦力fB＝μFNB＝8 N FB＝fB＝8 N. 12.(摩擦力的計(jì)算)如圖12所示，A物體所受重力為20 N，B物體所受重力為10 N，力F豎直向下，A與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，其余摩擦不計(jì)，A與定滑輪間的細(xì)線水平，求 (1)(2)兩種情況下物體A受什么摩擦力？大小如何？(假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) 圖12 (1)F＝0時(shí)由靜止釋放B物體； (2)F＝10 N時(shí)由靜止釋放B物體； (3)若要使A勻速運(yùn)動，所加力F的大小是多少？ 答案　(1)滑動摩擦力　8 N　(2)靜摩擦力　10 N (3)5 N 解析　(1)F＝0時(shí)，A所受最大靜摩擦力為fmax＝μmAg＝8 N，此時(shí)mBg＞fmax，故A將運(yùn)動，A所受摩擦力為滑動摩擦力，大小為Ff＝μmAg＝8 N； (2)當(dāng)F＝10 N時(shí)，A所受最大靜摩擦力為fmax′＝μ(F＋mAg)＝12 N，此時(shí)mBg＜fmax′，故A靜止，A所受摩擦力為靜摩擦力，大小為f＝mBg＝10 N. (3)若A勻速運(yùn)動，此時(shí)滑動摩擦力大小等于B的重力大小，故此時(shí)有：μ(mAg＋F)＝mBg，代入數(shù)據(jù)得：F＝5 N，故所加力F的大小是5 N. 【考點(diǎn)】摩擦力的綜合應(yīng)用 【題點(diǎn)】摩擦力的大小計(jì)算