新教材高中物理必修一第三章-专题强化-三种性质的力及物体的受力分析课件

专题强化第三章 相互作用——力三种性质的力及物体的受力分析能根据平衡法、假设法判定弹力的有无和方向.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.学会对物体进行初步受力分析.学习目标重点探究随堂演练专题强化练内容索引NEIRONGSUOYIN重点探究一、弹力的分析与计算1.弹力方向的确定2.弹力的计算对有明显形变且遵守胡克定律的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律F＝kx计算.对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体平衡条件或牛顿第二定律(第四章学习)来确定弹力大小.例

1

(

2019·

黑龙江实验中学期中

)

如图

1

所示，物体

A

分别与直墙面以及物体B紧密接触，所有接触面均光滑，A、B均静止，则A.物体A受三个弹力作用

B.物体A受两个弹力作用图1解析

A

、

B

两物体没有相互挤压，它们之间无弹力作用，

A

所受的只有地面的支持力，B所受的弹力也只有地面的支持力.C.物体B受两个弹力作用√D.物体A和物体B均只受一个弹力作用二、摩擦力的分析与计算1.摩擦力有无的判断方法条件法：根据摩擦力产生的条件判断.假设法：假设接触面光滑，若物体原先的运动状态改变，说明存在摩擦力；否则不存在摩擦力.状态法：由物体所处的状态分析，若物体静止或做匀速直线运动，根据二力平衡的知识可判断是否存在摩擦力.力的相互作用法：当一物体所受摩擦力方向不易判断时，可先确定与之相互作用的另一物体所受摩擦力情况，然后根据牛顿第三定律作出判断.2.摩擦力大小的计算

(1)滑动摩擦力的大小计算公式Ff＝μFN公式中FN为接触面受到的正压力，与物体的重力G是两种性质的力，大小和方向不一定与重力相同，Ff与物体的运动状态、运动速度的大小、接触面积的大小均无关.(2)静摩擦力的大小①静摩擦力大小通常利用平衡条件或牛顿第二定律(第四章学习)求得.②最大静摩擦力Fmax的大小随物体对接触面的压力的增大而增大，其值略大于滑动摩擦力，高中阶段为了计算方便，往往认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.例

2

如图

2

所示，物体

A

、

B

叠放在水平地面上，水平力

F图2使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是A.A、B之间无摩擦力B.A受到B的摩擦力水平向左√C.B受到A的摩擦力水平向左D.地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右解析

对A物体，由于A匀速运动，由水平方向二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等值反向，故选项A、B错误；对B物体，由力的作用的相互性可知，A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，选项C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，且水平向右，故选项D错误.变式训练

上例中，若水平作用力

F

作用于

B

上，其他条件不变，分析A和B所受摩擦力的大小和方向.答案

A不受摩擦力，B受到地面对它向右的滑动摩擦力解析

对于

A

物体，受重力和

B

对它的支持力，假设

A

受

B

给它的静摩擦力，则A不能保持匀速运动.根据力的相互作用可知，B对A无摩擦力，所以A对B也无摩擦力.对A、B组成的整体分析可知，地面对B有向右的滑动摩擦力.例

3

把一个重为

G

的物体，用一个水平力

F

＝

kt

(

k

为恒量，

t

为时间

)竖直的足够高的粗糙墙壁上，物体与墙壁间的动摩擦因数为μ，如图3所示，从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系正确的是图3√解析由于物体受到的水平推力为F＝kt，由二力平衡得，墙壁与物体间的弹力FN＝kt.当F比较小时，物体所受的摩擦力Ff小于物体的重力G，物体将沿墙壁下滑，此时物体与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力，由公式可得，滑动摩擦力大小Ff＝μkt.当摩擦力Ff大小等于重力G时，物体有速度，不能立即停止运动，物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力；当摩擦力大于重力时，物体最终会静止，静止时滑动摩擦力将变为静摩擦力，静摩擦力与正压力无关，跟重力始终平衡，故B正确，A、C、D错误.三、物体的受力分析受力分析的一般步骤明确研究对象.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.隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来.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.当题中出现多个物体时，注意整体法与隔离法的运用.例

4

如图

4

所示，在倾斜的天花板上用力

F

垂直压住一木块，使它处图4静止状态，则关于木块的受力情况，下列说法正确的是A.可能只受两个力作用

B.可能只受三个力作用√C.必定受四个力作用D.以上说法都不对解析

木块在重力作用下，有沿天花板下滑的趋势，故木块一定受到静摩擦力，则天花板对木块一定有弹力，因还受重力、推力F作用，木块共受到四个力，如图所示.故选C.例

5

如图

5

所示，物体

A

靠在竖直墙面上，在力F

作用下，

A止.物体B的受力个数为A.2C.2或4√B.4D.无法确定图5解析

以B为研究对象，知A对B有压力和摩擦力，B还受到重力和推力F，所以B受四个力作用，故选项B正确，A、C、D错误.变式训练

物体A的受力个数为

3

个？解析

以

A

、

B

整体为研究对象，受竖直向下的重力及推力

F

，则墙无作用力，则A受自身重力、B对A的摩擦力和弹力，共计3个力作用.总结提升受力分析时要注意：(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施加的力；(2)只分析性质力，不分析效果力；(3)每分析一个力，都应找出施力物体.受力分析时判断某个力是否存在，无法直接判断可用假设法来判断，如物体处于平衡状态时，可假设这个力不存在，看能否使物体处于平衡状态，若不能使物体处于平衡状态则说明存在这个力.对于多个物体构成的系统，要将整体法和隔离法结合起来使用.随堂演练1.(摩擦力的分析)(2019·湖南师范大学附属中学高一上期末)如图6所示，物体A、B在力F的作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是A.甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同图6B.甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反C.甲、乙两图中物体A均不受摩擦力√D.甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F方向相同1234解析

题图甲中，假设

A

、

B

接触面光滑，

A

保持匀速运动，

A

、

B

仍静止，说明A、B间没有相对运动趋势，则A、B间没有静摩擦力；假设A、B接触面光滑，题图乙中A物体有向下滑动的趋势，说明A受静摩擦力，方向和F方向相同，故D正确.12342.(受力分析)(2019·哈尔滨六中高一上期中)如图7所示，将铅笔一端放在水平桌面上，另一端用细线悬吊，则铅笔受到力的个数为A.5个C.3个√B.4个D.2个图7解析

如图所示，铅笔受重力、支持力、细线的拉力，拉力方向沿线的方向，故铅笔还受一个向右的摩擦力，共4个力，选项B正确.12343.(摩擦力的分析和计算)(2019·上海复旦附中期中)如图8所示，位于水平桌面上的物块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为μ，两物块的质量都是m，滑轮上的摩擦不计，若用一水平向右的力F拉P使其做匀速运动，则F的大小为B.3μmgD.μmg图81234√A.4μmgC.2μmg解析

以P为研究对象，在水平方向受4个力，F＝μmg＋μ·2mg＋FT以Q为研究对象，绳子张力FT＝μmg，故F＝4μmg，选项A正确.12344.(弹力的计算)(2019·沈阳市模拟)如图9所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的轻质弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的轻质弹簧，在此过程中上面木块移动的距离为图9√1234解析

最初状态时，设弹簧k1压缩量为x1，k2压缩量为x2.根据胡克定律：

对m1：m1g＝k1x1，对m1、m2整体：(m1＋m2)g＝k2x2，当上面弹簧恢复原长时，设弹簧k2压缩量为x31234D.μ(F－G)A.μ(F＋G)

B.μF√C.G基础强化练1.(多选)(2019·牡丹江一中高一上期中)如图1所示，在水平力F的作用下，重为G的物体沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，物体所受的摩擦力大小为√专题强化练图11234567891011121314152.(2019·济南一中期中)如图2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擦力是零C.B受到的摩擦力沿传送带向下

D.B、C受到的摩擦力方向相反图2123456789101112131415A.A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，A错误；B、C物体均有相对传送带向下滑动的趋势，故均受到沿传送带向上的静摩擦力，B正确，C、D错误.1234567891011121314153.(多选)如图3，竖直放置的轻弹簧下端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P受到的外力个数可能是B.3个D.5个√A.2个√C.4个图3123456789101112131415解析

若FN＝G，对P受力分析如图甲所示，故P可能受2个力的作用；若FN<G，P不可能在此位置受力平衡；若FN>G，P会受到挡板MN的弹力F和摩擦力

Ff，受力分析如图乙所示，故P可能受4个力的作用.综上所述，P可能的受力个数是2个或4个.123456789101112131415B.a共受到四个力的作用

C.b共受到三个力的作用图41234567891011121314154.(多选)物体b在水平推力F作用下，将物体a压在竖直墙壁上，a、b均处于静止状态，如图4所示.关于a、b两物体的受力情况，下列说法正确的是√A.a受到两个摩擦力的作用√D.a受到墙壁摩擦力的大小不随F的增大而增大解析

以a、b整体为研究对象，整体受到重力、水平推力F、墙对整体水平向右的弹力和墙壁对整体的摩擦力作用，由于整体处于平衡状态，所以墙对a的摩擦力不随F的增大而增大，选项D正确；隔离b为研究对象，b受到重力、水平推力、a对b水平向右的弹力、a对b向上的摩擦力四个力作用，选项C错误；再隔离a，a受到b对a向下的摩擦力、墙壁对a向上的摩擦力、重力及水平方向上的两个弹力作用，选项A正确，B错误.1234567891011121314155.如图5所示，一倾角为45°且底面光滑的斜面体紧靠竖直墙面放置，为使一光滑的球静止，需加一水平力F，且F指向球心，下列说法正确的是图5D.斜面体和竖直墙之间可能没有弹力能力综合练A.球一定受墙的弹力且水平向左√B.球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上C.球可能不受斜面的弹力123456789101112131415解析

假设球与墙之间没有弹力，撤去与球接触的墙，球仍可能静止，所以球和墙之间可能没有弹力，选项A错误；假设球与斜面无弹力，撤去斜面，球不能静止，故球一定受到斜面的弹力，方向垂直斜面向上，选项B正确，C错误；以球和斜面体为整体，知斜面体和竖直墙之间一定有弹力，选项D错误.1234567891011121314156.(2019·广州市调研)如图6所示，固定斜面C上有A、B两个物体相对静止沿斜面匀速下滑，则A、B两个物体受力的个数分别为A.3,4C.3,6图6√B.3,5D.4,5123456789101112131415解析

先对A分析，A受到重力、B对其垂直接触面向上的支持力，因A做匀速运动，故B对A有沿接触面向上的静摩擦力，共受3个力.再对B分析，B受到重力、A对B垂直接触面向下的压力、斜面的支持力、滑动摩擦力及A对B的静摩擦力，共5个力.故选项B正确.1234567891011121314157.(多选)如图7所示，三个相同物体叠放在一起，置于粗糙水平面上，物体间不光滑，现用一水平力F作用于B上，物体仍静止.下列说法中正确的是A.B物体受到六个力作用√B.A物体受到两个力作用√C.C物体受到水平面对它的摩擦力大小为F，方向水平向左D.C物体对B物体的支持力大小等于B物体的重力图7123456789101112131415解析

对

A

物体受力分析可知，

A

物体受重力和

B

物体对它的支持力，B选项正确；对B物体受力分析，B物体受重力、A物体对B物体的压力、C物体对B物体的支持力、拉力和C物体对B物体的摩擦力，所以B物体受五个力的作用，A选项错误；由于B物体相对于C物体具有向右运动的趋势，所以B物体受到C物体对它向左的摩擦力作用，则B物体对C物体的摩擦力的方向为水平向右，因此C物体相对水平面具有向右运动的趋势，C物体受到水平面对它的水平向左的摩擦力，由二力平衡可知，C物体所受的摩擦力的大小为F，C选项正确；由于A物体放在B物体上，所以C物体对B物体的支持力大小等于A物体和B物体的重力之和，D选项错误.1234567891011121314158.(多选)(2019·黑龙江实验中学期中)放在水平地面上的物体M上表面有一物体m，m与M之间有一处于伸长状态的弹簧，整个装置处于静止状态，如图8所示，则关于M和m受力情况的判断，正确的是√A.m受到向左的摩擦力123456789101112131415B.M受到m对它向左的摩擦力C.地面对M的摩擦力方向向右

图8√D.地面对M不存在摩擦力作用解析

伸长的弹簧对

m

产生向右的弹力，由于

m

处于静止状态，所以

M对m有向左的摩擦力，m对M有向右的摩擦力，A正确，B错误；选整体分析，整体相对地面无运动趋势，地面对M无摩擦力，C错误，D正确.1234567891011121314159.(2019·华中师大一附中期中)如图9所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上，受到向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，下列说法正确的是B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ

(m＋M)gA.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2mg图91234567891011121314152C.木板受到地面的摩擦力的大小一定等于F√D.当F>μ2(m＋M)g时，木板仍静止解析

木块所受木板的滑动摩擦力大小Ff1＝μ1mg，方向水平向左，根据牛顿第三定律得知：木板受到木块的摩擦力方向水平向右，大小等于μ1mg；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，根据二力平衡得木板受到地面的摩擦力的大小是μ1mg，因木块不一定匀速滑行，则F的大小不一定等于μ1mg，A、B、C错误；因为木块相对长木板运动，两者之间的摩擦力为滑动摩擦力，故当F>μ2(m＋M)g时，木块对木板的作用力仍为μ1mg，故木板仍静止，D正确.12345678910111213141510.(多选)(2019·武邑中学高一上月考)如图10所示，轻质弹簧连接A、B两物体，A放在水平面上，B的上端通过细线悬挂在天花板上.已知A的重力为

8 N

，

B

的重力为

6 N

，弹簧的弹力大小为

4 N.

则地面受到的压力小和细线上的拉力大小可能是图10B.4

N和√10

ND.14

N和2

N123456789101112131415A.18

N和10

N√C.12

N和2

N解析

A受重力、弹簧的弹力及地面的支持力而处于平衡状态，若弹簧弹力向上，则支持力F

＝

GA

－

F

1

＝

8 N

－

4 N

＝

4 N

，若弹簧弹力向下，则支持力F′＝GA＋F1＝8

N＋4

N＝12

N.对整体分析，整体受重力、拉力及地面的支持力，若支持力为4N

，则拉力

F

2

＝

G

A

＋

GB—

F

＝

10

N

，若支持力为

12

N

，F2′＝GA＋GB－F′＝2

N，故B、C正确，A、D错误.12345678910111213141511.(多选)如图11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为图11123456789101112131415木块右端连接的一水平弹簧测力计.实验时用水平力F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A.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解析

用水平力F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Ff＝μFN可知，滑动摩擦力的大小与A的速度无关，无论木板A做匀速直线运动还是变速直线运动，都不会改变木块受到的摩擦力的大小，均能从Q上读取稳定读数，选项A错误，B正确；123456789101112131415123456789101112131415图1212.(多选)如图12所示，在竖直向上的恒力F作用下，a、b两物体紧挨竖直墙面处于静止状态，则关于它们的受力情况，下列说法正确的是√A.a一定受到4个力123456789101112131415B.a可能受到3个力C.a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力√D.a与b之间一定有摩擦力解析

将物体a

、

b

看成整体，以整体为研究对象，进行受力分析，整体受到重力、已知外力F，说明a与墙壁之间没有弹力，没有弹力就一定没有摩擦力；以物体b为研究对象，对物体b进行受力分析，可知b受到重力、支持力和静摩擦力作用，b受到3个力，再以物体a为研究对象，受力分析可知a受到4个力作用.12345678910111213141513.(2019·

鹰潭一中期中)如图13

所示，一质量不计的弹簧原长为一端固定于质量m＝2

kg的物体上，另一端施一水平拉力F，物体与水面间的动摩擦因数为0.2.

当将弹簧拉长至12

cm

时，物体恰好匀速运动.(＝10

m/s2，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内)(1)弹簧的劲度系数多大？图13答案

200

N/m解析

物体匀速前进时，k(x－x0)＝μmg，则12345678910111213141511

cm

时，物体受(2)

物体静止后，当将弹簧拉长至到的摩擦力大小为多少？答案

2

N解析

F1＝k(x1－x0)＝200×(0.11－0.10)

N＝2

N最大静摩擦力等于滑动摩擦力Ffmax＝μmg＝0.2×2×10

N＝4

N故物体没动，所受静摩擦力Ff1＝F1＝2

N12345678910111213141513

cm

时，物体所受的摩擦力大(3)

当将弹簧拉长至小为多少？答案

4

N解析

弹簧弹力F2＝k(x2－x0)＝200×(0.13－0.10)

N＝6

NF2＞Ffmax，此时物体受到的滑动摩擦力为Ff2＝μmg＝0.2×2×10

N＝4

N.12345678910111213141514.(多选)(2019·山东省实验中学期中)如图14甲所示，A、B两个物体叠放在水平面上，D.B与水平面间的动摩擦因数