2019_2020学年高中物理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学案粤教版.docx

微型专题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方法和大小的计算方法.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)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(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律(第四章学习)或共点力平衡条件判断弹力是否存在例1在图1中画出物体A所受弹力的示意图图1答案如图所示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的方向应竖直向上弹力方向的确定二、静摩擦力有无及方向的判断1条件法判断：接触且有压力、接触面粗糙、有相对运动趋势2平衡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：4力的相互作用法：当一物体所受摩擦力方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力情况和相互作用力等大反向的特点进行判定例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F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是()图2AB对A有摩擦力作用BB受到A、C的摩擦力作用CB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3AA、B之间无摩擦力BA受到的摩擦力水平向右CB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三、摩擦力的计算1计算摩擦力时，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和动摩擦因数有关，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G6N，木块与墙壁间的动摩擦因数0.25，求：图4(1)当F25N时，木块静止，木块受到的摩擦力为多大？(2)当F增大为30N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？(3)当F10N时，木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？答案(1)6N(2)6N(3)2.5N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，f1f2G6N，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，f3FNFNF10N所以f3F0.2510N2.5N.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、墙壁针对训练2(2019上杭一中期中)对以下小球或木块受力分析正确的是()A两小球靠在一起静止于光滑水平面上B木块静止于斜面上C小球用绳拴挂于竖直光滑墙壁上静止D小球在光滑水平面上向右匀速运动答案C1.(弹力方向的判断)分别画出图6中小球的受力示意图(图甲中小球在弹簧和细绳的作用下处于静止状态，乙中小球用细绳拉着静止在桌角上，丙中小球固定在杆上)图6答案如图所示2(摩擦力的分析与计算)(2019济南一中期中)如图7所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示则下列说法正确的是()图7AA物体受到的摩擦力方向向右B三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零CB受到的摩擦力沿传送带向下DB、C受到的摩擦力方向相反答案B解析A物体在水平方向上做匀速直线运动，水平方向上不受摩擦力，故A错误；B、C物体相对传送带均有向下滑动的趋势，故均受到沿传送带向上的静摩擦力，B正确，C、D错误3(摩擦力的分析与计算)如图8所示，物体A的质量为1kg，置于水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数0.2，从t0开始，物体以一定的初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左、大小恒为F01N的作用力，则反映物体受到的摩擦力f随时间变化的图象正确的是(取向右为正方向，g取10m/s2)()图8答案C解析物体向右滑动时，受到地面向左的滑动摩擦力，由f1mg，得f12N；物体静止后，因受到向左的拉力F01N2(mM)g时，木板仍静止答案D解析木块所受木板的滑动摩擦力大小f11mg，方向水平向左，根据力的作用是相互的，可知木板受到木块的摩擦力方向水平向右，大小等于1mg；木板处于静止状态，水平方向受到木块的滑动摩擦力和地面的静摩擦力，根据平衡条件得木板受到地面的摩擦力的大小是1mg，A、B、C错误；因为木块相对木板运动，两者之间的摩擦力为滑动摩擦力，故当F2(mM)g时，此时木块对木板的作用力仍为1mg，故木板仍静止，D正确10(多选)如图10是某小组同学为研究动摩擦因数所设计的实验装置其中A为一质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的木块，Q为木块右端连接的一轻质水平弹簧测力计实验时用水平力将A从B的下方抽出，通过Q的读数即可测出动摩擦因数若实验条件较为理想，则()图10A只有将木板A匀速抽出才能从Q上读取稳定读数B将木板A加速、减速或匀速抽出均能从Q上读取稳定读数C通过该方法可测得A与B之间的动摩擦因数D通过该方法可测得A与地面之间的动摩擦因数答案BC解析用力将A从B的下方抽出达到稳定状态时，在水平方向上B所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡，根据滑动摩擦力公式fFN可知，滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，与A的速度无关，无论木板A是做匀速直线运动还是变速直线运动，都不会改变木块受到摩擦力的大小，木块相对地面总是静止的，均能从Q上读取稳定读数，选项A错误，B正确；当B达到稳定状态时，弹簧测力计的读数F与B所受的滑动摩擦力f大小相等，B对木块A的压力大小等于B的重力mg，由fFN，得，从Q上读取F，则可求得，选项C正确，D错误二、非选择题11画出图11(1)(3)中静止物体A的受力示意图图11答案如图所示12如图12甲所示，将完全相同、质量均为4kg的木块A和B叠放在水平桌面上，在16N的水平拉力F1作用下，A、B一起做匀速直线运动(g取10N/kg)图12(1)此时木块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)桌面与木块之间的动摩擦因数是多少？(3)若将A、B紧靠着放在水平桌面上(如图乙所示)，用水平推力F2推A使它们一起匀速运动，这时A对B的弹力有多大？答案(1)016N(2)0.2(3)8N解析(1)A做匀速运动，水平方向不受力，所以B上表面受到的摩擦力f10下表面受到的摩擦力f2F116N.(2)由FN(mAmB)g，f2FN，解得0.2.(3)FNBmBgB受的摩擦力fBFNB8NFBfB8N.13如图13所示，A物体所受重力为20N，B物体所受重力为10N，力F竖直向下，A与水平面间的动摩擦因数0.4，其余摩擦不计，A与定滑轮间的细线水平，求：(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)图13(1)F0时由静止释放B物体，物体A受什么摩擦力？大小如何？(2)F10N时由静止释放B物体，物体A受什么摩擦力？大小如何？；(3)若要使A匀速运动，所加力F的大小是多少？答案(1)滑动摩擦力8N(2)静摩