（浙江專用）2022-2023高中物理 第三章 相互作用 微型專題 三種性質的力及物體的受力分析學案 新人教版必修1

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1、（浙江專用）2022-2023高中物理 第三章 相互作用 微型專題 三種性質的力及物體的受力分析學案 新人教版必修1 一、彈力有無及方向的判斷 1.條件法：根據物體是否直接接觸并發(fā)生形變來判斷，常用于形變明顯的情況. 2.對于形變不明顯的情況通常有以下三種方法 (1)假設法：可以假設將與所研究物體接觸的其他物體撤去.看所研究物體還能否保持原來的狀態(tài)，若能則無彈力，若不能，則存在彈力. (2)狀態(tài)法：因為物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相吻合，所以可以依據物體的運動狀態(tài)由相應的規(guī)律(如二力平衡等)來判斷物體間的彈力. (3)替換法：可以將硬的形變不明顯的施力物體用軟的易產生明顯形變的物

2、體來替換，若替換后能發(fā)生形變，則表示原接觸處有彈力存在；若替換后不能發(fā)生形變，則表示原接觸處無彈力存在. 例1　如圖所示的四個圖中，M、N兩方形木塊處于靜止狀態(tài)，它們相互之間一定沒有彈力作用的是(　　) 答案　D 解析　D選項中N與M間雖接觸但不存在擠壓，故D中M、N之間一定不存在彈力. 二、靜摩擦力有無及方向的判斷 1.靜摩擦力產生的條件：接觸面間有壓力、接觸面粗糙且有相對運動趨勢. 2.平衡條件法 當相互接觸的兩物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時，可根據二力平衡條件判斷靜摩擦力的存在與否及其方向. 3.假設法 利用假設法進行判斷時，可按以下思路進行分析： 4.

3、力的相互作用法：當一物體所受摩擦力方向不易判斷時，可根據與之相互作用的另一物體所受摩擦力情況和相互作用力等大反向的特點進行判定. 例2　 A、B、C三物塊質量分別為M，m和m0，按如圖1所示的位置放置，繩子不可伸長，且繩子和滑輪的質量、滑輪的摩擦均可不計．若B隨A一起沿水平桌面做勻速運動，則可以斷定(　　) 圖1 A．物塊A與桌面間有摩擦力，大小為m0g B．物塊A與B之間有摩擦力，大小為m0g C．桌面對A，B對A都有摩擦力，兩者方向相同，合力為m0g D．桌面對A，B對A都有摩擦力，兩者方向相反，合力為0 答案　A 解析　B隨A做勻速運動，水平方向不受力的作用，即A

4、與B之間沒有摩擦力．A、B一起做勻速運動，受到水平向右的大小為m0g的拉力，故桌面對A有向左的摩擦力，大小等于拉力，故A項正確． 靜摩擦力的有無和方向，可以根據平衡條件用假設法來進行判斷.選定某靜止或勻速直線運動的物體為研究對象，假設物體受到靜摩擦力作用，若物體能夠保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，則此靜摩擦力存在，并結合其他力判斷靜摩擦力的方向；若物體不能保持平衡狀態(tài)，則不受此靜摩擦力的作用. 針對訓練1　(多選)如圖2所示，物體A、B疊放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向右做勻速直線運動，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.A、B之間無摩擦力 B.A受到的摩擦力水平向

5、右 C.B受到A的摩擦力水平向右 D.地面對B的摩擦力為滑動摩擦力，水平向左 答案　CD 三、摩擦力的計算 例3　如圖3所示，用水平力F將木塊壓在豎直墻壁上，已知木塊的重力G＝6 N，木塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25，求： 圖3 (1)當F＝25 N時，木塊靜止，木塊受到的摩擦力為多大？ (2)當F增大為30 N時，木塊仍靜止，木塊受到的摩擦力為多大？ (3)當F＝10 N時，木塊沿墻面下滑，此時木塊受到的摩擦力為多大？ 答案　(1)6 N　(2)6 N　(3)2.5 N 解析　分析木塊的受力情況，如圖所示. (1)(2)木塊靜止，根據二

6、力平衡，豎直方向上的靜摩擦力等于重力，F(xiàn)f1＝Ff2＝G＝6 N，與壓力大小無關. (3)木塊沿墻面下滑時，木塊與墻壁間的摩擦力為滑動摩擦力， Ff3＝μFN，F(xiàn)N＝F 所以Ff3＝μF＝0.25×10 N＝2.5 N. 四、物體的受力分析 受力分析的一般步驟： (1)明確研究對象，即首先確定我們要分析哪個物體的受力情況，研究對象可以是單個物體(質點、結點)，也可以是兩個(或多個)物體組成的整體. (2)隔離分析：將研究對象從周圍物體中隔離出來，分析周圍有哪些物體對它施加了力的作用. (3)按重力、彈力、摩擦力、其他力的順序，依據各力的方向，畫出各力的示意圖. 例4　畫出圖4

7、中物體A所受力的示意圖，并寫出力的名稱和施力物體：(1)物體A靜止，接觸面光滑；(2)A沿粗糙斜面上滑；(3)A沿粗糙水平面滑行；(4)接觸面光滑，A靜止. 圖4 答案　見解析 解析　(1)物體A受重力G、推力F、支持力FN、墻壁對A向左的彈力FN′，施力物體分別是地球、推A的物體、地面、墻壁；(2)物體A受豎直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑動摩擦力Ff，施力物體分別是地球、斜面、斜面； (3)物體A受重力G、支持力FN、滑動摩擦力Ff，施力物體分別是地球、水平面、水平面；(4)物體A受重力G、拉力FT、彈力FN，施力物體分別是地球、繩子、墻壁. 針

8、對訓練2　如圖5所示，一小球用兩根輕繩掛于天花板上，球靜止，繩1傾斜，繩2恰好豎直，則小球所受的作用力有(　　) 圖5 A.1個　　　　　　 B.2個 C.3個 D.4個 答案　B 解析　假設繩1對球有作用力，該作用力的方向斜向左上方，另外，球在豎直方向上還受重力和繩2的拉力，在這三個力的作用下球不可能保持平衡，所以繩1不可能對球施加拉力，小球只受重力和繩2的拉力.故B正確. 1.(彈力的方向及有無)畫出圖6(1)～(4)中靜止物體A的受力示意圖(注意：圖中球形物體的接觸面光滑). 圖6 答案 2.(簡單的受力分析)如圖7所示，木箱A中放一個光滑的

9、鐵球B，它們一起靜止于斜面上，如果對鐵球B(不包括木箱A)進行受力分析，則鐵球B受力個數(shù)為(　　) 圖7 A．3個 B．4個 C．2個 D．1個 答案　A 解析　對B球受力分析，受重力、斜面對球垂直斜面向上的支持力和箱子對球平行斜面向上的支持力，三力平衡，故選A. 3.(簡單的受力分析)(多選)如圖8所示，A物體沿豎直墻自由下滑，B、C、D物體均靜止，各接觸面均粗糙.下列說法正確的是(　　) 圖8 A.A物體受到三個力作用 B.B物體受到三個力作用 C.C物體受到三個力作用 D.D物體受到三個力作用 答案　BC 解析　A物體沿豎直墻自由下滑，“自由”說

10、明物體A與豎直墻之間沒有彈力和摩擦力，因此A只受重力作用，故A選項錯誤；B物體處于靜止狀態(tài)，受到重力、彈力、摩擦力三個力的作用，故B正確；C物體受到重力和兩個繩子的拉力，故C正確；D物體處于靜止狀態(tài)，受到重力、支持力、繩子的拉力和摩擦力四個力的作用，故D錯誤. 4.(摩擦力大小的計算)如圖9所示，一個質量為M＝2 kg的物體放在粗糙水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，用一條質量不計的細繩繞過定滑輪和一個質量為m0＝0.1 kg的小桶相連，已知：M受到的最大靜摩擦力Fmax＝4.5 N，物體與定滑輪間的細繩水平，滑輪上的摩擦不計，g取10 N/kg，求在以下情況中，M受到的摩擦力的

11、大小. 圖9 (1)只掛m0處于靜止狀態(tài)時； (2)只掛m0但在M上再放一個M′＝3 kg的物體時； (3)只在桶內加入m1＝0.33 kg的砂子時； (4)只在桶內加入m2＝0.5 kg的砂子時. 答案　(1)1 N　(2)1 N　(3)4.3 N　(4)4 N 解析　(1)因為m0g＝1 N

12、3 N. (4)因為(m0＋m2)g＝6 N>Fmax，故物體運動，受到滑動摩擦力作用，所以F4＝μFN＝μMg＝4 N. 一、選擇題 1.在立起一根木棍的過程中要經過如圖1所示的位置，此時地面對木棍的彈力方向是圖中的(　　) 圖1 A.F1的方向 B.F2的方向 C.F3的方向 D.F4的方向 答案　B 解析　點面接觸的彈力方向垂直于接觸面指向被支持的物體，所以地面施予木棍的彈力方向正確的是F2. 2．(2018·寧波市第一學期期末)如圖2所示，某人用一只手緊握一飲料瓶，使瓶子靜止在豎直方向上，對飲料瓶的受力，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．重力、彈

13、力 B．重力、彈力和摩擦力 C．重力和摩擦力 D．重力和托力 答案　B 解析　水平方向，瓶受手對它的壓力，豎直方向，瓶保持靜止，處于平衡狀態(tài)，受重力和靜摩擦力，故B正確，A、C、D錯誤． 3．如圖3所示，在粗糙的水平地面上有質量為m的物體A，連接在一勁度系數(shù)為k的輕彈簧上，物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用一水平力F向右拉彈簧(彈簧未拉動前處于原長)，使物體A做勻速直線運動，則彈簧伸長的長度為(重力加速度為g)(　　) 圖3 A. B. C. D. 答案　D 解析　設彈簧伸長的長度為x，由胡克定律和二力平衡得kx＝μmg，所以x＝.故選項D正確． 4.如圖

14、4所示，一人站在自動扶梯的水平踏板上，隨扶梯斜向上勻速運動，以下說法正確的是(　　) 圖4 A.人受到重力和支持力的作用 B.人受到重力、支持力和向右的摩擦力的作用 C.人受到重力、支持力和向左的摩擦力的作用 D.人受到重力、支持力和與速度方向相同的摩擦力的作用 答案　A 解析　人做勻速直線運動，則人處于平衡狀態(tài)，受重力和支持力，若受摩擦力，一定沿水平方向，但沒有力與摩擦力平衡，故A正確，B、C、D錯誤. 5.靜止的車廂頂部用細線豎直懸掛一小球，如圖5所示，小球下方與一光滑斜面接觸.關于小球的受力，下列說法正確的是(　　) 圖5 A.細線對它一定有拉力作用 B.細

15、線對它可能沒有拉力作用 C.斜面對它可能有支持力作用 D.斜面對它一定有支持力作用 答案　A 解析　小球和光滑斜面接觸，斜面對小球沒有彈力(假設有彈力，小球將受到三個力作用，重力和細線的拉力在豎直方向上，彈力垂直于斜面向上，三個力的合力不可能為零，小球將向右上方運動，與題設條件矛盾，故斜面對小球沒有彈力)，故小球只受到重力和細線對它的拉力兩個力，故選項A正確，B、C、D錯誤. 6.如圖6所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿下端固定著質量為m的小球，小車靜止，下列關于桿對球的彈力的判斷正確的是(　　) 圖6 A.大小為mg，方向沿桿向上 B.大小為mg，方

16、向垂直桿向上 C.大小為mg，方向豎直向上 D.以上說法都不對 答案　C 解析　小車靜止時，根據平衡條件可知，桿對球的彈力F＝mg，方向豎直向上，C正確，A、B、D錯誤. 7.如圖7所示，在研究摩擦力的實驗中，用彈簧測力計拉一個放在水平板上的木塊，部分實驗記錄如表所示.則實驗中木塊受到的(　　) 圖7 實驗次序 木塊狀態(tài) 彈簧測力計讀數(shù)/N 第1次 靜止 0.60 … … … 第5次 勻速 0.50 … … … 第10次 加速 0.90 A.靜摩擦力恒為0.60 N B.靜摩擦力可能大于0.60 N C.滑動摩擦力為0.90

17、 N D.滑動摩擦力一定小于靜摩擦力 答案　B 解析　當木塊保持靜止時，靜摩擦力的大小隨著拉力的變化而變化，選項A錯誤；當拉力為0.60 N時，木塊處于靜止，靜摩擦力大小為0.60 N，隨著拉力的增大，靜摩擦力可能大于0.60 N，選項B正確；當彈簧拉力為0.50 N時，木塊做勻速直線運動，知滑動摩擦力等于0.50 N，選項C錯誤；靜摩擦力隨著拉力的變化而變化，因此可能大于滑動摩擦力，可能小于滑動摩擦力，也可能等于滑動摩擦力，選項D錯誤. 8.如圖8所示，傳送帶運輸機正在把貨物從低處勻速運往高處，運送過程中貨物與傳送帶保持相對靜止，則下列說法正確的是(　　) 圖8 A.貨物具有

18、相對傳送帶向上運動的趨勢 B.貨物具有相對傳送帶向下運動的趨勢 C.貨物受傳送帶的摩擦力沿傳送帶向下 D.傳送帶沒有給貨物摩擦力作用 答案　B 解析　若貨物與傳送帶間的接觸面光滑，則貨物不會被傳送帶“帶著”向高處運動，即貨物相對傳送帶有向下運動的趨勢，所以貨物受傳送帶的摩擦力方向沿傳送帶向上. 9.如圖9所示，不光滑的水平面上并列放置兩物塊A和B.已知水平面對A的最大靜摩擦力為4 N，水平面對B的最大靜摩擦力為2 N，當用F＝3 N的水平力從左側推A時，物體A、B受的摩擦力分別為FfA、FfB，則(　　) 圖9 A.FfA＝1 N，F(xiàn)fB＝2 N B.FfA＝3 N，F(xiàn)f

19、B＝0 C.FfA＝4 N，F(xiàn)fB＝2 N D.因動摩擦因數(shù)和A、B的質量未知，故無法計算 答案　B 解析　對A：水平方向受到3 N向右的推力和3 N向左的靜摩擦力，沒有超過A的最大靜摩擦力4 N，所以A和B接觸而沒有擠壓，B對A的作用力FBA＝0. 對B：沒有相對水平面滑動的趨勢，水平面對B沒有摩擦力，F(xiàn)fB＝0. 10.如圖10是某小組同學為研究動摩擦因數(shù)所設計的實驗裝置.其中A為一質量為M的長直木板，B為木板上放置的質量為m的木塊，Q為木塊右端連接的一水平放置的彈簧測力計.實驗時用水平力將A從B的下方抽出，通過Q的讀數(shù)即可測出動摩擦因數(shù).若實驗條件較為理想，則(　　)

20、圖10 A.只有將木板A勻速抽出才能從Q上讀取穩(wěn)定讀數(shù) B.將木板A加速、減速或勻速抽出均能從Q上讀取穩(wěn)定讀數(shù) C.通過該方法不能測得A與B之間的動摩擦因數(shù) D.通過該方法可測得A與地面之間的動摩擦因數(shù) 答案　B 解析　用力將A從B的下方抽出達到穩(wěn)定狀態(tài)時，在水平方向上B所受的滑動摩擦力與彈簧測力計的拉力平衡，根據滑動摩擦力公式F＝μFN可知，無論木板A是做勻速直線運動還是變速直線運動，都不會改變木塊受到的摩擦力大小，木塊相對地面總是靜止的，均能從Q上讀取穩(wěn)定讀數(shù)，選項A錯誤，B正確；當B達到穩(wěn)定狀態(tài)時，彈簧測力計的讀數(shù)與B所受的滑動摩擦力大小相等，B對木板A的壓力大小等于B的重力

21、mg，由F＝μFN，得μ＝，從Q上讀取F，則可求得A與B之間的動摩擦因數(shù)μ，選項C、D錯誤. 二、非選擇題 11.如圖11甲所示，將完全相同、質量均為4 kg的木塊A和B疊放在水平桌面上，在16 N的水平拉力F1作用下，A、B一起做勻速直線運動.(g取10 N/kg) 圖11 (1)此時木塊B上表面受到摩擦力Ff1是多少？B的下表面所受的摩擦力Ff2又是多少？ (2)桌面與木塊之間的動摩擦因數(shù)是多少？ (3)若將A、B緊靠著放在水平桌面上(如圖乙所示)，用水平推力F2推A使它們一起勻速運動，這時，A對B的彈力有多大？ 答案　(1)0　16 N　(2)0.2　(3)8 N 解

22、析　(1)A做勻速運動，水平方向不受力，所以B上表面Ff1＝0 下表面Ff2＝F1＝16 N. (2)由FN＝(mA＋mB)g Ff2＝μFN 解得μ＝0.2. (3)FNB＝mBg B受的摩擦力FfB＝μmBg＝8 N FAB＝FfB＝8 N. 12.如圖12所示，A物體重力為20 N，B物體重力為10 N，力F豎直向下，A與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，其余摩擦不計，與A相連的細線水平，求(1)(2)兩種情況下物體A受什么摩擦力？大小如何？(假設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) 圖12 (1)F＝0時由靜止釋放B物體； (2)F＝10 N時由靜止釋放B物體； (3

23、)若要使A勻速運動，所加力F的大小是多少？ 答案　(1)滑動摩擦力　8 N　(2)靜摩擦力　10 N (3)5 N 解析　(1)F＝0時，A所受最大靜摩擦力為F靜max＝μmAg＝8 N，此時mBg＞F靜max，故A將運動，A所受摩擦力為滑動摩擦力，大小為F滑＝μmAg＝8 N； (2)當F＝10 N時，A所受最大靜摩擦力為F靜max′＝μ(F＋mAg)＝12 N，此時mBg＜F靜max′，故A靜止，A所受摩擦力為靜摩擦力，大小為F靜＝mBg＝10 N. (3)若A勻速運動，此時滑動摩擦力大小等于B的重力大小，故此時有：μ(mAg＋F)＝mBg，代入數(shù)據得：F＝5 N，故所加力F的大小是5 N.