牛顿第三定律弹力摩擦力.ppt

第1讲 牛顿第三定律 弹力 摩擦力,1.内容 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 ，方向 ，作用在 直线上 2表达式：FF. 3说明：作用力与反作用力有“三同三不同”,相等,相反,同一,大小,性质,产生,同时,方向,【针对训练】 1(2011上海高考)在日常生活中，小巧美观的冰箱贴使用广泛一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时，它受到的磁力( ) A小于受到的弹力 B大于受到的弹力 C和受到的弹力是一对作用力与反作用力 D和受到的弹力是一对平衡力 【解析】 因磁性冰箱贴静止不动，在水平方向上受到两个力：磁力与弹力，应为平衡力，所以D正确，A、B、C错误 【答案】 D,1.产生条件 (1)两物体相互 (2)两物体发生 2方向 弹力的方向总是与施力物体形变的方向 几种典型的弹力的方向如下： (1)压力：垂直于支持面而指向 的物体 (2)支持力：垂直于支持面而指向 的物体 (3)细绳的拉力：沿绳指向 的方向 (4)轻杆的弹力：不一定沿杆，要根据运动状态具体分析 3大小 (1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律：F . (2)非弹簧类弹力大小应根据平衡条件或动力学规律求解,接触,弹性形变,相反,被压,被支持,绳收缩,kx,图211,2.如图211所示，轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个重球，在重球下放着一光滑斜面，球与斜面接触且处于静止状态，弹簧保持竖直，则重球受到的力有( ) A重力和弹簧的拉力 B重力、弹簧的拉力和斜面的支持力 C重力、斜面的弹力和斜面的静摩擦力 D重力、弹簧的拉力、斜面的支持力下滑力,【解析】 斜面光滑，故重球不受静摩擦力，所谓下滑力是重力沿斜面的分力，当谈到受重力作用后不应再提下滑力，因此排除C、D两个选项重球处于静止状态，且弹簧保持竖直，重球也不应受斜面的支持力，否则在支持力作用下小球水平方向受到的合力不为零，弹簧不能保持竖直状态，B选项错误 【答案】 A,粗糙,弹力,相对运动,粗糙,弹力,相对运动,0,fm,N,相反,相反,图212,【针对训练】 3.如图212所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱试判断下列情况中，木箱所受的摩擦力及其方向(设木箱质量为m，木箱与车面之间动摩擦因数为),【解析】 (1)当汽车由静止加速时，由于惯性木箱相对于汽车有向后运动的趋势，因此所受摩擦力为静摩擦力，方向水平向前，由牛顿第二定律可知大小为ma.同理可知(2)、(3)所受摩擦力的情况(4)当汽车突然刹车时，木箱由于惯性相对于汽车向前滑动，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为mg，方向水平向后；同理(5)中摩擦力向前，大小为mg. 【答案】 (1)ma 向前 (2)0 (3)ma1 向后 (4)mg 向后 (5)mg 向前,图213,1.弹力有无的判断 (1)“条件法”：根据弹力产生的两个条件接触和形变直接判断 (2)“假设法”或“撤离法”：在一些微小形变难以直接判断的情况下，可以先假设有弹力存在，然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合还可以设想将与研究对象接触的物体“撤离”，看研究对象能否保持原来的状态如图213中绳“1”对小球必无弹力，否则小球不能静止在此位置,(3)“状态法”：根据研究对象的运动状态受力分析，判断是否需要弹力，物体才能保持现在的运动状态如图214中车匀加速向右运动，A必然受车厢臂的弹力才能随车向右加速运动,图214,2弹力方向除几种典型情况(压力、支持力、绳力等)外，一般应由其运动状态结合动力学规律确定 3弹力大小除弹簧类弹力由胡克定律计算外，一般也要结合运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律求解,如图215所示，质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上，现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它刚好没有发生形变已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变，求a、b两点间的距离,图215,【审题视点】 先根据平衡条件求出弹簧弹力的大小，再根据胡克定律求出伸长量,图216,【即学即用】 1. (2013届广州模拟)如图216所示，一重为10 N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5 N，则AB杆对球的作用力( ) A大小为7.5 N B大小为10 N C方向与水平方向成53角斜向右下方 D方向与水平方向成53角斜向左上方,【答案】 D,2用牛顿第二定律判断：先判断物体的运动状态(即加速度方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定合力的方向，然后受力分析判定静摩擦力的有无和方向 3用牛顿第三定律判断：“摩擦力总是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向,(2013届宝鸡高三质检)如图217所示，倾角为的斜面C置于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态则( ) AB受到C的摩擦力一定不为零 BC受到地面的摩擦力一定为零 CC有沿地面向右滑动的趋势， 一定受到地面向左的摩擦力 D将细绳剪断，若B依然静止在 斜面上，此时地面对C的摩擦力为0,图217,【审题视点】 (1)A、B、C均静止 (2)B与A相连且细绳与斜面平行 【解析】 若绳对B的拉力恰好与B的重力沿斜面向下的分力平衡，则B与C间的摩擦力为零，A项错误；将B和C看成一个整体，则B和C受到细绳向右上方的拉力作用，故C有向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力，B项错误、C项正确；将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，利用整体法判断，B、C整体在水平方向不受其他外力作用，处于平衡状态，则地面对C的摩擦力为0，D项正确 【答案】 CD,【即学即用】 2. (2011海南高考)如图218，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力( ) A等于零 B不为零，方向向右 C不为零，方向向左 D不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右 【解析】 因为物块匀速下滑而斜面体静止，可知两者受力都是平衡的，因此把它们当做一个整体，可知水平方向上不受摩擦力，A项对 【答案】 A,图218,1.定律中的“总是”二字说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的 2作用力和反作用力中若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相等关系”,一起重机通过一绳子将货物向上吊起的过程中(忽略绳子的重力、空气阻力)，以下说法正确的是( ) A当货物匀速上升时，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是一对平衡力 B无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力，大小总是相等 C无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力总大于货物的重力 D若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力一定大于货物的重力,【解析】 绳子对货物的拉力和货物对绳子的拉力是一对作用力与反作用力，不管货物匀速、加速还是减速，大小都相等，A错B对；当货物匀速上升时，绳子对货物的拉力和货物重力是一对平衡力，货物加速上升，绳子对货物的拉力大于货物的重力，货物减速上升，绳子对货物的拉力小于货物的重力，C、D错 【答案】 B,【即学即用】 3(2013届乌鲁木齐模拟)如图219所示，将甲、乙两物体分别固定在一根弹簧的两端，并放在光滑水平的桌面上已知甲、乙两物体的质量分别为m1和m2，弹簧的质量不能忽略若甲受到方向水平向左的拉力F1作用，乙受到水平向右的拉力F2作用，则下列说法正确的是( ) A只要F1F2，甲对弹簧的 拉力就一定小于乙对弹簧的拉力 B只要m1m2，甲对弹簧的 拉力就一定小于乙对弹簧的拉力 C只有当F1F2且m1m2时， 甲对弹簧的拉力才一定小于乙对弹簧的拉力 D不论F1、F2及m1、m2的大小关系如何，甲对弹簧的拉力都等于乙对弹簧的拉力,【解析】 由于弹簧质量不能忽略，在弹簧加速运动的情况下，其两端的受力不相同，D错以甲、乙、弹簧三者整体为研究对象，当F1F2，整体向右加速，再以弹簧为研究对象，则有F乙F甲ma，显然F乙F甲(其中，F乙是乙对弹簧的拉力，F甲是甲对弹簧的拉力，m是弹簧的质量，a是弹簧向右的加速度)所以A对，上式与m1、m2大小无关，所以B、C错 【答案】 A,摩擦力大小的计算注意以下三点： (1)只有滑动摩擦力才能用公式fN，其中的N表示正压力，不一定等于重力G. (2)静摩擦力大小不能用fN计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，即fmN. (3)静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可能的取值范围是：0ffm.,(2012西北工大附中模拟)如图219所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为1，Q与斜面间的动摩擦因数为2.当它们从静止开始沿斜面下滑时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为多少？ 【潜点探究】 (1)P、Q相对静止， 二者之间的摩擦力为静摩擦力，不能 用动摩擦因数1计算 (2)P、Q相对静止，未必是平衡状态， 不能认为fmgsin .,图2110,【规范解答】 先取PQ为一整体，受力分析如图所示由牛顿第二定律得： (Mm)gsin fQ(Mm)a fQ2N N(mM)gcos 以上三式联立可得agsin 2gcos 再隔离P物体，设P受到的静摩擦力为fP，方向沿斜面向上，对P再应用牛顿第二定律得： mgsin fPma 可得出fP2mgcos . 【答案】 2mgcos ,【即学即用】 3.长直木板的上表面的一端放置一个铁块， 木板放置在水平面上，将放置铁块的一端由 水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相对 水平面的位置保持不变，如图2111所示 铁块受到的摩 擦力f随木板倾角变化的图线可能正确的是(设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力)( ),图2111,【解析】 本题应分三种情况进行分析： (1)当0arctan (为铁块与木板间的动摩擦因数)时，铁块相对木板处于静止状态，铁块受静摩擦力作用，其大小与重力沿木板面(斜面)方向分力大小相等，即fmgsin ，0时，f0，f随增大按正弦规律增大 (2)当arctan 时处于临界状态，此时摩擦力达到最大静摩擦力，由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小 (3)当arctan 90时，铁块相对木板向下滑动，铁块受到滑动摩擦力的作用，可知fNmgcos ，f随增大按余弦规律减小 【答案】 C,由运动状态判断摩擦力 1.(2011天津高考)如图2112所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力( ) A方向向左，大小不变 B方向向左，逐渐减小 C方向向右，大小不变 D方向向右，逐渐减小 【解析】 B向右做匀减速直线运动，加速度大小不变、方向向左，故所受摩擦力的方向向左，大小不变，即A项正确，B、C、D均错误 【答案】 A,摩擦力的有无及方向判断 2.如图2113所示，质量为m的物体，在沿斜面向上的拉力F作用下，沿放在水平地面上的质量为M的倾角为的粗糙斜面匀速下滑，此过程中斜面保持静止，则地面对斜面( ) A无摩擦力 B有水平向左的摩擦力 C支持力为(Mm)g D支持力小于(Mm)g,【解析】 用整体法进行分析，以物体和斜面为研究对象，整体处于平衡状态，共受四个作用力：两物体的总重力、沿斜面向上的拉力F、地面的支持力、地面的静摩擦力，静摩擦力方向水平向左因为总重力等于地面的支持力与拉力沿竖直方向的分力的合力，所以支持力小于总重力，B、D正确 【答案】 BD,结合状态求摩擦力 3(2012琼海一中一模)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧的伸长量为L，现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L，斜面倾角为30，如图2114所示则物体所受摩擦力( ),【解析】 对竖直悬挂的物体，因处于静止状态，故有 kLmg 对斜面上的物体进行受力分析，建立如图所示的坐标，并假设摩擦力方向沿x轴正方向由平衡条件得： kLf2mgsin 30 联立两式解得：f0 故选项A正确，B、C、D错误 【答案】 A,弹力的计算 4.(2013届重庆考前训练)三个质量均为1 kg的相同木块a、b、c和两个劲度均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接如图2115所示，其中a放在光滑水平桌面上开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止现用水平力缓慢地