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二、相互作用板塊 基礎(chǔ)回扣 1.常見(jiàn)的三種性質(zhì)的力 產(chǎn)生原因或條件 方　向 大　小 重 力 由于地球的吸引而產(chǎn)生 總是豎直向下,注意不一定指向地心,不一定垂直地面向下 G重=mg,區(qū)分G重與F引=GMmR2。地球表面附近一切物體都受重力作用 彈 力 ①接觸 ②彈性形變 ①支持力的方向總是垂直于接觸面而指向被支持的物體; ②壓力的方向總是垂直于接觸面而指向被壓的物體; ③繩的拉力總是沿著繩而指向繩收縮的方向 彈簧的彈力大小F=kx, 彈力的大小可利用平衡條件和牛頓第二定律求解 摩 擦 力 滑 動(dòng) 摩 擦 力 ①接觸,接觸面粗糙 ②存在正壓力 ③與接觸面有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反 Ff=μFN。與μ、FN有關(guān),與接觸面 積、相對(duì)速度、加速度均無(wú)關(guān) 靜 摩 擦 力 ①接觸,接觸面粗糙 ②存在正壓力 ③與接觸面存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反 ①與產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的動(dòng)力的大小相等 ②存在最大靜摩擦力,最大靜摩擦力的大小由接觸面粗糙程度、正壓力決定 2.靜摩擦力判斷的幾種方法:由相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)直接判斷;用假設(shè)法判斷;根據(jù)平衡條件判斷;根據(jù)牛頓第二定律判斷;利用牛頓第三定律判斷。 【警示】　①誤認(rèn)為桿的彈力方向一定沿桿;②誤認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面積大小、物體速度大小有關(guān);③誤認(rèn)為物體所受正壓力大小等于物體的重力大小。 3.力的合成與分解(等效替代關(guān)系) (1)遵循平行四邊形或三角形定則 (2)幾種特殊情況 F=F12+F22　　　F=2F1 cosθ2　　　F=F1=F2　 (3)兩個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍:|F1-F2|≤F≤F1+F2。兩個(gè)力的大小不變時(shí),其合力隨夾角的增大而減小。 (4)正交分解 物體受到多個(gè)力作用F1、F2、F3…,求合力F時(shí),可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解。 x軸上的合力:Fx=Fx1+Fx2+Fx3+… y軸上的合力:Fy=Fy1+Fy2+Fy3+… 合力大小:F=Fx2+Fy2 合力方向:與x軸夾角為θ,則tan θ=FyFx。 4.物體的平衡 (1)平衡狀態(tài)是指物體處于勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài),物體處于平衡狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)條件是:F合=0或Fx=0、Fy=0、Fz=0。 (2)處理平衡問(wèn)題的基本思路 回歸小練 1.(多選)(源于人教版必修1第57頁(yè)“演示”實(shí)驗(yàn))將力傳感器A固定在光滑水平桌面上,測(cè)力端通過(guò)輕質(zhì)水平細(xì)繩與滑塊m相連,滑塊放在較長(zhǎng)的小車(chē)上,如圖甲所示。傳感器與計(jì)算機(jī)相連接,可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律。一水平輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪,一端連接小車(chē),另一端系砂桶,整個(gè)裝置開(kāi)始處于靜止?fàn)顟B(tài)。在滑塊與小車(chē)分離前向砂桶里緩慢倒入細(xì)砂,力傳感器采集的F-t圖像如圖乙所示。則(　　) A.2.5 s前小車(chē)做變加速運(yùn)動(dòng) B.2.5 s后小車(chē)做變加速運(yùn)動(dòng) C.2.5 s前小車(chē)所受摩擦力不變 D.2.5 s后小車(chē)所受摩擦力不變 2.(多選)(源于人教版必修1第58頁(yè) “說(shuō)一說(shuō)”)(2018河南平頂山統(tǒng)考)有一堆砂子在水平面上堆成圓錐形,穩(wěn)定時(shí)底角為α,如圖所示。如果視每粒砂子完全相同,砂子與砂子之間,砂子與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,砂子之間的最大靜摩擦力可近似認(rèn)為與滑動(dòng)摩擦力相等,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.砂堆穩(wěn)定時(shí),砂堆底面受到地面的摩擦力一定為零 B.砂堆穩(wěn)定時(shí),只有形成嚴(yán)格規(guī)則的圓錐,底面受到地面的摩擦力才為零 C.砂堆穩(wěn)定時(shí)形成的圓錐的底角最大值滿(mǎn)足tan αmax=μ D.砂堆穩(wěn)定時(shí)形成的圓錐的底角最大值滿(mǎn)足cos αmax=μ 3.(2018江蘇無(wú)錫期末)如圖,輕質(zhì)細(xì)繩AC、BC系于天花板上,在結(jié)點(diǎn)C的下方吊一個(gè)重力為G的 物體而處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.BC繩和AC繩的拉力大小之比為1∶3 B.BC繩和AC繩的拉力大小之和為G C.天花板所受拉力的合力豎直向下 D.物體對(duì)豎直輕繩的拉力與豎直輕繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)平衡力 4.(多選)(源于人教版必修1第101頁(yè)課題研究“橋梁的研究”)某興趣小組在探究石拱橋的力學(xué)原理時(shí),做了下面的實(shí)驗(yàn):將四塊形狀相同、質(zhì)量均為m的堅(jiān)固石塊壘成圓弧形的石拱,其中第1、4塊固定在地基上,第2、3塊間的接觸面是豎直的,每塊石塊的兩個(gè)側(cè)面間所夾的圓心角為30。假定石塊間的摩擦力可以忽略不計(jì),則第1、2石塊間的作用力F12和第2、3石塊間的作用力F23的大小分別為(　　) A.F12=mg　　　　　　B.F12=2mg　　　　　　C.F23=0　　　　　　D.F23=3mg 答案精解精析 回歸小練 1.BD　由圖乙可知,2.5 s前,隨砂桶(含細(xì)砂)重力的增大,滑塊和小車(chē)之間的靜摩擦力增大。在2.5 s時(shí),滑塊和小車(chē)之間的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力,所以2.5 s前小車(chē)一直靜止,A、C項(xiàng)錯(cuò)誤;2.5 s后,滑塊和小車(chē)之間的摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,且保持不變,隨砂桶(含細(xì)砂)重力的增大,小車(chē)所受合力增大,即加速度增大,B、D項(xiàng)正確。 2.AC　對(duì)砂堆整體受力分析,受到重力和地面的支持力,水平方向上不受力,A正確;不論砂堆的形狀是否為規(guī)則的圓錐形,整體受力不變,B錯(cuò)誤;對(duì)砂堆側(cè)面上的某粒砂子受力分析,如圖所示,則FN=mg cos α,Ff=mg sin α,Ff≤μFN,解得 tan αmax=μ,C正確,D錯(cuò)誤。 3.C　以C點(diǎn)為研究對(duì)象,對(duì)其受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件可知BC繩和AC繩拉力的合力與重力平衡,即BC繩和AC繩拉力的矢量之和大小等于G,方向豎直向上,由相互作用力可知,天花板所受拉力的合力豎直向下,B錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)題意,由幾何關(guān)系可知,BC繩和AC繩的拉力大小之比為3∶1,A錯(cuò)誤;物體對(duì)豎直輕繩的拉力與豎直輕繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)相互作用力,D錯(cuò)誤。 4.BD　取第2塊石塊為研究對(duì)象,受力分析,如圖所示 由受力平衡得 F12=mgsin30=2mg F23=F32=mgtan30=3mg