第三章相互作用-力

本章整合第三章内容索引0102知识网络体系构建重点题型归纳整合知识网络体系构建本章知识可分为四个组成部分,第一部分,三种常见的力;第二部分,牛顿第三定律;第三部分,力的合成与分解及其应用;第四部分,共点力的平衡。一、三种常见的力二、牛顿第三定律

三、力的合成与分解及其应用

四、共点力的平衡

重点题型归纳整合一、弹力与摩擦力的对比理解1.弹力有无的判断方法

条件法根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判断发生明显形变的情况(弹簧、橡皮条等)假设法可以假设将与物体接触的另一物体撤去,判断物体还能否保持原来的状态,若能,则无弹力;若不能,则存在弹力状态法因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合,所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力替换法可以将硬的、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,如将侧壁、斜面用海绵来替换,将硬杆用轻弹簧来替换2.判断摩擦力方向应注意的问题(1)在判断摩擦力方向时,弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键。(2)相对运动(趋势)是指物体相对于它所接触的物体的运动(趋势),不一定是相对于地面的运动(趋势)。(3)摩擦力的方向与相对运动(趋势)方向相反,不是与运动(趋势)方向相反。(4)具体判断时,可灵活运用假设法、状态分析法或相互作用分析法进行判断。3.计算摩擦力大小应注意的问题(1)在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还是滑动摩擦力。两者的计算方式完全不同。(2)滑动摩擦力有具体的计算公式,而静摩擦力要借助其他方式(如利用二力平衡条件)求解。(3)滑动摩擦力Ff=μF压中正压力F压并不总是等于物体的重力,要具体问题具体分析。例1(浙江丽水高一期末)如图所示,斜面体A放在水平地面上,平行于斜面的轻弹簧一端与物块B相连,另一端拴在固定于斜面底端的挡板上,弹簧处于压缩状态,压缩量x=3cm,整个系统始终处于静止状态。已知斜面倾角为37°,物块B质量m=1kg,物块B与斜面间动摩擦因数μ=0.5,弹簧劲度系数k=200N/m,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则物块B受到的摩擦力(

)A.大小为0B.大小为4N,方向沿斜面向上C.大小为12N,方向沿斜面向上D.大小为12N,方向沿斜面向下解析

对B受力分析,重力沿斜面方向的分力为mgsin

37°=6

N,压缩的弹簧产生的弹力沿斜面向上,大小为F=kx=6

N,因mgsin

37°=F,则B在斜面上无相对运动趋势,故所受静摩擦力为零。故选A。答案

A1.受力分析的方法:整体法与隔离法项目整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体二、物体的受力分析2.受力分析时需要注意的问题(1)只分析所受的力在进行受力分析时,一定要注意,我们分析的是物体“受到”的力,而不是物体对外施加的力,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”而作用在研究对象上。(2)只分析外力对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成了外力,要画在受力分析图上。(3)合力与分力进行受力分析时,同一物体受到的合力与分力是“等效替代”的关系,不能同时出现。(4)力与物体的运动状态分析物体受力时,要注意物体所处的状态,物体所处的状态不同,其受力情况一般也不相同。如:放在水平传送带上的物体随传送带一起运动时,若传送带加速运动,物体受到的摩擦力向前;若传送带减速运动,物体受到的摩擦力向后;若传送带匀速运动,物体不受摩擦力作用。例2(广东深圳高一期末)现代的激光打印机都是自动进纸的,其进纸原理如图所示。进纸槽里叠放有一叠白纸,进纸时滚轮以竖直向下的力压在第1张白纸上,并沿逆时针方向均匀转动,确保第1张纸与第2张纸相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,滚轮与白纸之间的动摩擦因数为μ1,白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为μ2,则下列说法正确的是(

)A.若要自动进纸则μ1>μ2B.第1张白纸受到的摩擦力向左C.下一张白纸受到上一张白纸的摩擦力一定向左D.进纸过程中任意两张白纸之间均存在静摩擦力解析

若要自动进纸,则滚轮与白纸之间的摩擦力要大于白纸之间的摩擦力,则有μ1>μ2,故A正确;第1张白纸相对于滚轮的运动趋势方向与滚轮的运动方向相反,则受到滚轮的静摩擦力与滚轮的运动方向相同,即受到滚轮的摩擦力向右,故B错误;根据题意,因上一张白纸相对下一张白纸要向右滑动,则上一张白纸受到下一张白纸的摩擦力一定向左,因此下一张白纸受到上一张白纸的摩擦力一定向右,故C错误;第1张纸与第2张纸之间有相对滑动,存在滑动摩擦力,故D错误。答案

A三、平衡中的临界、极值问题1.临界问题(1)问题界定:物体所处平衡状态将要发生变化的状态为临界状态,涉及临界状态的问题为临界问题。(2)问题特点:①当某物理量发生变化时,会引起其他几个物理量的变化。②注意某现象“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。(3)分析方法:基本方法是假设推理法,即先假设某种情况成立,然后根据平衡条件及有关知识进行论证、求解。2.极值问题(1)问题界定:物体平衡的极值问题,一般指在力的变化过程中涉及力的最大值和最小值的问题。(2)分析方法:①解析法:根据物体平衡的条件列出方程,在解方程时,采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值。②图解法:根据物体平衡的条件作出力的矢量图,画出平行四边形或者矢量三角形进行动态分析,确定最大值或最小值。3.临界与极值问题的分析技巧(1)求解平衡中的临界问题和极值问题时,首先要正确地进行受力分析和变化过程分析,找出平衡中的临界点和极值点。(2)临界条件必须在变化中寻找,不能停留在一个状态来研究临界问题,而是要把某个物理量推向极端,即极大或极小,并依此作出科学的推理分析,从而给出判断或结论。例3竖直插销的简化侧视图如图所示,下端部件A可沿水平槽向前推动,部件B可沿竖直槽向上滑动。A、B之间的接触面与水平面成45°角且动摩擦因数为μ,槽与A、B间的摩擦不计。若B的质量为m,为使插销启动,加在A上的水平力F的最小值为(

)解析

为使插销启动,加在A上的水平力F的最小值的临界条件是B恰好受力平衡。对A、B受力分析如图所示,对B有mg+FfABcos

45°=FABsin

45°,对A有F=FfBAsin

45°+FBAcos

45°,FfAB=FfBA=μFAB=μFBA,解得

,所以C正确,A、B、D错误。答案

C1.竖直上抛运动如图1所示，将一物体沿竖直方向以某一速度向上抛出，不计空气阻力的影响，该物体只在重力作用下的运动叫作竖直上抛运动．说明：竖直上抛运动也是一种理想化运动模型，当其他力(空气阻力)远小于重力时，竖直向上抛出的物体的运动也可当作竖直上抛运动处理，如：小球被压缩的弹簧弹出(图2)，运动员原地起跳(图3)等．2．竖直上抛运动的特点(1)运动特点：加速度是重力加速度，a＝g，加速度的大小、方向不变，初速度v0≠0，运动到最高点时的速度v＝0，然后做自由落体运动，上升与下落过程的加速度相同．(2)受力特点：只受重力作用，当其他力远小于重力时，可忽略其他力的作用．(3)运动规律：竖直上抛运动是初速度v0≠0、加速度a＝－g的匀变速直线运动．素养训练1.以初速度v0＝20m/s竖直向上抛一个小球(g取10m/s2)，不计空气阻力，以下说法正确的是(

)A．小球经过4s到达最高点B．小球上升的最大高度为40mC．小球在出发点上方15m时，速度大小为10m/s，方向可能向下D．小球到出发点上方15m时，经过的时间一定是

1s答案：C

2．[湖南师大附中高一月考]某人以10m/s的初速度从地面竖直向上抛出一块小石头，该小石头两次经过旁边小树顶端的时间间隔为1.6s．取g＝10m/s2且不计空气阻力．求：(1)小石头到达最高点所用的时间；(2)小石头能到达的最大高度；(3)旁边小树的高度．答案：(1)1s

(2)5m

(3)1.8m

评价检测·素养达标——突出创新性素养达标1.下列各图中，以竖直向上为正方向，其中表示物体做自由落体运动的是(

)答案：B解析：v的方向向下，为负，且v∝t，易知B正确．2．某同学身高为1.8m，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了1.8m高度的横杆(如图所示)．据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为(取g＝10m/s2)(

)A．2m/sB．4m/sC．6m/s