第2讲——力的相互作用.doc

第1讲力的相互作用【考点说明】知识点要求说明滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数本节是力学的基础，物体的受力分析与矢量运算是力学 重要方法，对弹力、摩擦力的分析与计算一直是近几年高考考查的热点，在大的计算题中与运动、功、能结合起来进行考查，特别是摩擦力做功引起的能量转化与守恒问题，是近几年高考的重点弹性形变、胡克定律矢量和标量力的合成和分解共点力的平衡【知识点回顾】一、两种摩擦力的比较1摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但不一定阻碍物体的运动，摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同也可能相反，还可能成一夹角或垂直，即摩擦力可能是动力也可能是阻力2受静摩擦力作用的物体不一定静止，受滑动摩擦力作用的物体不一定运动3接触面处有摩擦力时一定有弹力，且弹力与摩擦力总垂直，反之不一定成立4最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，无特殊说明时，可以认为它们数值相等二、弹力1、定义：发生弹性形变的物体，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力.2、产生条件：两物体直接接触、接触处有弹性形变；两者缺一不可弹力和形变同时产生，同时消失3、方向：与受力物体形变的方向相同；与施力物体形变的方向相反弹力的受力物体是引起形变的物体，施力物体是发生形变的物体4、大小：弹簧类物体在弹性限度内遵循胡克定律：Fkx非弹簧类弹力大小应由平衡条件或动力学规律求解三、物体的受力分析 1、确定所研究的物体，分析周围物体对它产生的作用，不要分析该物体施于其他物体上的力，也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上. 2、按“性质力”的顺序分析.即按重力、弹力、摩擦力、其他力顺序分析，不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析. 3、整体法与隔离法整体法、隔离法在受力分析时要灵活选用：(1)当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体分析法，可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用。(2)当涉及的物理问题是物体间的作用时，要应用隔离分析法，这时系统中物体间相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力。4、假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的情况假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在。四、力的合成与分解 1、合力与分力:如果一个力作用在物体上，它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力.2、力合成与分解的根本方法:平行四边形定则. 3、力的合成:求几个已知力的合力，叫做力的合成. 共点的两个力（F 1 和F 2 ）合力大小F的取值范围为:|F 1 -F 2 |FF 1 +F 2 . 4、力的分解:求一个已知力的分力，叫做力的分解（力的分解与力的合成互为逆运算）. 在实际问题中，通常将已知力按力产生的实际作用效果分解;为方便某些问题的研究，在很多问题中都采用正交分解法. 五、共点力的平衡 1、共点力:作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力. 2、平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态，是加速度等于零的状态. 3、共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零，即F=0，若采用正交分解法求解平衡问题，则平衡条件应为:Fx =0，Fy =0. 4、解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等等.【热点题型精讲1+1】【题型一】摩擦力的方向判断和大小计算方法【例题1】2009北京)如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为的固定斜面上.滑块与斜面之间的动摩擦因数为.若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则()A、将滑块由静止释放，如果tan，滑块将下滑B、给滑块沿斜面向下的初速度，如果tan，则滑块在沿斜面方向上受到的重力的分力G1mgsin，而滑块与斜面间的最大静摩擦力为fmaxmgcostanmgcosmgsin，故滑块不会向下滑动，A错误；给滑块沿斜面向下的初速度，如果tan，则滑块在沿斜面方向上受到的重力的分力为G1mgsin，而滑块与斜面间的最大静摩擦力为fmaxmgcos2（m1+m2）g时，长木板将开始运动D无论怎样改变F的大小，长木板都不可能运动【高考达标过关测】单项选择题1、 如图所示,质量为m的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为.设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2,以下结果正确的是 ( )A.F1=mgsin B.F1=C.F2=mgcos D.F2=2、 如图所示,在倾角为的固定光滑斜面上,质量为m的物体受外力F1 和F2 的作用,F1方向水平向右,F2方向竖直向上.若物体静止在斜面上,则下列关系正确的是 ( ) A.F1sin+F2cos=mgsin,F2mgB.F1cos+F2sin=mgsin,F2mg C.F1sin-F2cos=mgsin,F2mgD.F1cos-F2sin=mgsin,F2mg3、 两刚性球a和b的质量分别为和、直径分别为个()。将a、b球依次放入一竖直放置、内径为的平底圆筒内，如图所示。设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为和，筒底所受的压力大小为已知重力加速度大小为g。若所以接触都是光滑的，则 （ ）A BC D4、 如图,位于水平桌面上的物块块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的,已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是,两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计.若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动,则F的大小为 （ ） A.4mg B.3mgC.2mg D.mg 双项选择题5、 某缓冲装置可抽象成图所示的简单模型。图中为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是 （ ）A缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变6、 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是 （ ）A滑块受到的摩擦力不变B滑块到地面时的动能与B的大小无关C滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下DB很大时，滑块可能静止于斜面上7、 如图所示,用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O,并用第三根细线连接A、B两小球,然后用某个力F作用在小球A上,使三根细线均处于直线状态,且OB细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态.则该力可能为图中的 ( )A.F1 B.F2C.F3D.F4 8、 小木块放在倾角为的斜面上，受到一个水平力F(F0)的作用处于静止，如图所示，则小木块受到斜面的支持力和摩擦力的合力的方向与竖直向上的方向的夹角可能是()A0B向左上方，C向右上方，D向左上方，9、 如图所示，物体M在竖直向上的拉力F的作用下静止在斜面上，关于M受力的个数，下列说法中正确的是()A、M可能受两个力作用 B、M可能受三个力作用C、M可能受四个力作用 D、M可能受五个力作用【本讲小结】【课后巩固练】1、 如图所示，带有长方体盒子的斜劈A放在固定的斜面体C的斜面上，在盒子内放有光滑球B，B恰与盒子前、后壁P、Q点相接触若使斜劈A在斜面体C上静止不动，则P、Q对球B无压力以下说法正确的是()A若C的斜面光滑，斜劈A由静止释放，则P点对球B有压力B若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行，则P、Q对球B均无压力C若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面匀速下滑，则P、Q对球B均无压力D若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面加速下滑，则Q点对球B有压力2、 如图所示，在固定的斜面上叠放A、B两物体，若在B物体上加一水平向右的推力F(F0)，两物体均静止，则B物体受力的个数为()A一定是6个 B可能是4个C可能是5个 D可能是6个3、 如图所示，甲物体在水平外力F的作用下静止在乙物体上，乙物体静止在水平面上现增大外力F，两物体仍然静止，则下列说法正确的是()A乙对甲的摩擦力一定增大B乙对甲的摩擦力方向一定沿斜面向上C乙对地面的摩擦力一定增大D乙对地面的压力一定增大4、 如图所示，粗糙的斜面体M放在粗糙的水平地面上，物块m恰好能在斜面体上沿斜面匀速下滑，斜面体静止不动，若用平行斜面向下的力推动物块，使物块加速下滑，则斜面体()A受地面的摩擦力的大小为零B受地面的摩擦力的方向水平向右C受地面的摩擦力的方向水平向左D在F作用下，斜面体可能沿水平地面向右运动5、 用一根长1m的轻质细绳将一副质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大张力为，为使绳不断裂，画框上两个挂钉的间距最大为（取） （ ）A B C D【参考答案】【高考考点随堂练】答案1、 【解析】：由于人做匀速直线运动，合外力为零，因此，人只受到重力和支持力作用【答案】：A2、 【解析】：若小车静止，则小球受力平衡，由于斜面光滑，不受摩擦力，小球受重力，绳子的拉力，重力和拉力都沿竖直方向；如果受斜面的支持力，则没法达到平衡，因此在小车静止时，斜面对小球的支持力一定为零，绳子的拉力等于小球的重力，故A项错误，B项正确；若小车向右匀速运动时，小球受重力和绳子拉力两个作用；若小车向右做减速运动，则一定受斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故C、D项都不对【答案】：B3、 【解析】：本题考查力的平衡条件、胡克定律物块在开始位置，受到重力G和支持力N，弹簧的拉力Fkx0，FNG，NGkx0；当物块滑到右边某一位置时，弹簧的伸长量为x，绳与地面的夹角为，由竖直方向平衡，Nkxsin G，即NGkx0N，支持力不变化，滑动摩擦力fN不变化，D正确【答案】：D4、 【解析】：把OA、OB和OC三根绳和重物P看作一个整体，整体受到重力mg，A点的拉力FA，方向沿着OA绳水平向左，B点的拉力FB，方向沿着OB绳斜向右上方，水平向右的拉力F而处于平衡状态，有：FAFFBcos ，FBsin mg，因为不变，所以FB不变再以O点进行研究，O点受到OA绳的拉力，方向不变，沿着OA绳水平向左，OB绳的拉力，大小和方向都不变，OC绳的拉力，大小和方向都可以变化，O点处于平衡状态，因此这三个力构成一个封闭的矢量三角形(如图)，刚开始FC由竖直方向逆时针旋转到图中的虚线位置，因此FA和FC同时增大，又FAFFBcos ，FB不变，所以F增大，所以B正确【答案】：B5、 【解析】：由于两包装箱的质地相同，则动摩擦因数相同无论两包装箱匀速、匀加速运动，ab之间均无相对运动趋势，故无相互作用力，包装箱b只受三个力的作用，选项A正确；当传送带因故突然停止时，两包装箱加速度仍然相同，故两者之间仍无相互作用力，选项C错误；传送带因故突然停止时，包装箱受到的摩擦力与停止前无法比较，所以选项D错误【答案】：A6、 【解析】力F产生了两个作用效果，一个是使B压紧墙面的力F1，一个是压紧A的力F2，当力F缓慢增大时，合力的方向和两个分力的方向都没有发生变化，所以当合力增大时两个分力同时增大用整体法进行分析，可知地面对A的作用力F3是弹力与摩擦力的合力，摩擦力与F1大小相等，方向相反；弹力与力F和两球重力的合力大小相等，方向相反，C正确【答案】C7、 【解析】：F大小合适时，球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙才出现弹力，所以A错，B对；而斜面必须有斜向上的弹力才能使球不下落，所以D错，C对【答案】：BC8、 【答案】：AC9、 【答案】：BD10、 【答案】：BD【高考达标过关测】答案1、 答案 D解析 O点受力如图所示.由图可知F1=mgtan,F2=.2、 答案 B 解析 对m受力分析如图 m处于平衡状态,则任意垂直的两个方向上合力都为零,在平行斜面方向上,有mgsin=F1cos+F2sin,且F2mg,故选B.3、 答案：A解析：对两刚性球a和b整体分析，竖直方向平衡可知F（）g、水平方向平衡有。4、 答案 A解析 以Q为研究对象,Q在水平方向受绳的拉力f1和P对Q的摩擦力f1作用,由平衡可知：F1= f1=mg以P为研究对象,水平方向受外力F,绳的拉力F2、Q对P的摩擦力f1和地面对P的摩擦力f2,由平衡条件知：F =F2 + f1+f2f2 =N =2mg,由牛顿第三定律知： F1 = F2 =mg,f1= f1 =mg 代入得：F =4mg5、 解析：不同弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，A错误；在垫片向右运动的过程中，由于两个弹簧相连，则它们之间的作用力等大，B正确；由于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律可知，两弹簧的型变量不同，则两弹簧的长度不相等，C错误；在垫片向右运动的过程中，由于弹簧的弹力做功，则弹性势能将发生变化，D正确。 答案 BD6、 解析：取物块为研究对象，小滑块沿斜面下滑由于受到洛伦兹力作用，如图所示，C正确；N=mgcos+qvB，由于v不断增大，则N不断增大，滑动摩擦力f=N，摩擦力增大，A错误；滑块的摩擦力与B有关，摩擦力做功与B有关，依据动能定理，在滑块下滑到地面的过程中，满足，所以滑块到地面时的动能与B有关，B错误；当B很大，则摩擦力有可能很大，所以滑块可能静止在斜面上，D正确。答案 D7、 解析 OB绳竖直,说明B球只受两个力作用,故AB间绳无形变,所以A球受重力G,OA绳的拉力T和外力F作用,三个力的合力为零,则外力F一定与重力和拉力T的合力大小相等、方向相反,故 B、C选项正确.答案 BC8、 解析：由于F的大小不确定，故Ff的方向也不确定，如图所示，若F较大，木块有上滑趋势，则Ff的方向沿斜面向下，FN与Ff的合力方向向左上方，此时，D正确，C错误；当F较小时，木块有下滑趋势，则Ff的方向沿斜面向上，故FN与Ff的合力方向向左上方，但因F0，故0，B正确，A错误答案：BD9、 【解析】若拉力F大小等于重力，则物体与斜面之间没有相互作用力，所以物体就只受到两个力的作用；若拉力F小于物体的重力，则斜面对物体产生支持和静摩擦力，且支持力与静摩擦力的合力竖直向上，故物体就受到四个力作用。【答案】AC【课后巩固练】答案1、 解析：若C的斜面光滑，无论A由静止释放还是沿斜面向上滑行，通过对A、B整体受力分析可知，整体具有沿斜面向下的加速度，B球所受合力应沿斜面向下，故Q点对球B有压力，A、B项错；若C的斜面粗糙，斜劈A匀速下滑时，整体所受合力为零，故P、Q不