高二物理復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 力 受力分析 人教實(shí)驗(yàn)版

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1、高二物理復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 力 受力分析 人教實(shí)驗(yàn)版 一. 本周教學(xué)內(nèi)容： 復(fù)習(xí) 第二章 相互作用——力 受力分析 ［重點(diǎn)、難點(diǎn)解析］ 一、力 重力 彈力 對力的認(rèn)識(shí)應(yīng)從力的物質(zhì)性、相互性、方向性、力的作用效果、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等全面入手去認(rèn)識(shí)。 1. （1）力是物體之間的相互作用，力不能脫離物體而獨(dú)立存在. 力是與物體間的相互作用分不開的，不能無中生有地添加力，有力必然存在施力體和受力體，找不到施力體和受力體的力是不存在的。 （2）力不僅有大小，而且還有方向，力是矢量，可用力的圖示表示。 （3）力的作用效果：使物體發(fā)生形變或改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài). 有力必產(chǎn)生力

2、的作用效果，應(yīng)從力的作用效果上判斷力的存在。 （4）力的單位是牛頓，用N表示。 2. 力的分類，可按力的性質(zhì)分，有重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力、分子力等. 可按力的作用效果分為拉力、壓力、支持力、動(dòng)力、阻力、回復(fù)力、向心力等. 效果不同的力，性質(zhì)可以相同. 性質(zhì)不同的力，效果可以相同。 二、重力 1. 產(chǎn)生原因：地球的吸引. 但不是萬有引力。它是萬有引力的一個(gè)分力，另一個(gè)分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力. 地球上的一切物體都受重力作用。 2. 在已知物體質(zhì)量m的情況下G=mg，在地球上的不同位置，同一物體的重力大小略有不同，重力的大小用彈簧秤測量。 在地球上的不同位置，同一

3、物體的重力大小不同。這是因?yàn)樵诘厍蛏系牟煌恢梦矬w隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力不同：赤道上最大，兩極最??；由于地球是橢圓球，在地球上不同的位置物體受地球的吸引力不同：赤道上最小，兩極最大；物體的重力是吸引力與向心力之差；所以物體的重力隨物體在地球上的緯度的變化而變化，在兩極最大，在赤道上最小，越高越小。 3. 方向：豎直向下，但不是指向地心。 4. 重心：重力的作用點(diǎn)，重心的位置與物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān). 質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心，但物體的重心不一定在物體上，可用懸掛法測定。 三、彈力 1. 產(chǎn)生：彈力是直接接觸的物體間由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力，產(chǎn)生條件是：（1

4、）兩物體直接接觸；（2）物體發(fā)生彈性形變，可見物體所受的彈力是由于施力物體發(fā)生形變產(chǎn)生的，其實(shí)質(zhì)是由電磁力引起的。 2. 方向：總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向相反，跟物體形變的方向相反。 具體是：（1）壓力的方向垂直接觸面指向被壓的物體，支持力的方向垂直接觸面指向被支持的物體。（2）繩的拉力方向沿繩指向繩收縮的方向，但硬桿的受力方向不一定沿桿的方向，應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律來確定。 3. 大?。簭椓Φ拇笮「巫兊拇笮∮嘘P(guān)， 形變越大彈力越大。（1）彈簧在彈性限度內(nèi)彈力大小遵循胡克定律。 （2）一般情況下應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓定律來計(jì)算。

5、 例1. 一木箱放在水平地面上，關(guān)于木箱和地面受力的下列敘述正確的是（ ） A. 地面受到了向下的彈力，是因?yàn)榈孛姘l(fā)生了彈性形變；木箱沒有發(fā)生形變，所以木箱不受彈力 B. 地面受到了向下的彈力，是因?yàn)榈孛姘l(fā)生了彈性形變；木箱受到向上的彈力，是因?yàn)槟鞠湟舶l(fā)生了彈性形變 C. 地面受到了向下的彈力，是因?yàn)槟鞠浒l(fā)生了彈性形變；木箱受到向上的彈力，是因?yàn)榈孛嬉舶l(fā)生了彈性形變 D. 以上說法都不正確 解析：兩個(gè)相互接觸的物體之間發(fā)生了彈性形變，由于要恢復(fù)原狀，從而對跟它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用。甲物體受到彈力的作用，是因?yàn)橐椅矬w發(fā)生了彈性形變而產(chǎn)生的，因此只有C選項(xiàng)正確。本題考查了彈力

6、是由于施力物體發(fā)生了彈性形變，且有恢復(fù)原狀的趨勢而對受力物體產(chǎn)生的作用力，通俗地說：你受力我形變。 答案：C 4、彈力的分析、彈力的計(jì)算——胡克定律 明確彈簧的狀態(tài)及變化，正確地作出清晰的圖示，準(zhǔn)確地確定彈簧的狀態(tài)變化量、位移量是解決問題的關(guān)鍵. （1）在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比（胡克定律），即F=kx，k是彈簧的勁度系數(shù)，表示彈簧本身的一種屬性，它的數(shù)值與彈簧的材料、彈簧的粗細(xì)及彈簧的長度有關(guān)，在其他條件一定時(shí)，彈簧越長，k越小。因此應(yīng)用胡克定律時(shí)一定分清原長l0、現(xiàn)長l、伸長x，它們的關(guān)系是x=l－l0。 （2）除彈簧外，其他物體的彈力大小，通

7、常應(yīng)根據(jù)研究對象的運(yùn)動(dòng)情況，利用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律建立方程求解. 例2. 如圖所示，勁度系數(shù)為、的兩根彈簧中間拴接了一個(gè)質(zhì)量為m的物體，與地面間不拴結(jié)，今在 A點(diǎn)加一向上的作用力使下端剛好離開地面，試求A點(diǎn)上升的距離。 解析：A端原來離地面的距離為 提起后A端離地的距離為 所以A端上升 答案： 5、彈力的有無及方向的判斷 產(chǎn)生彈力的條件是“接觸且有形變”，僅接觸不一定有彈力，關(guān)鍵決定是否有形變. 但“微小形變”很難判斷，一般采用“假設(shè)法”“反證法”由已知運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和其他條件，利用平衡條件或牛頓定律分析推理判斷。 （1）彈性形變是產(chǎn)生彈力的必要條件，相互接觸的物體

8、間不一定存在彈力，只有當(dāng)物體在相互接觸處產(chǎn)生擠壓、拉伸或扭轉(zhuǎn)等彈性形變時(shí)，相互接觸的物體間才會(huì)產(chǎn)生彈力。 （2）在判斷彈力是否存在時(shí)，假設(shè)法是很有效的。以假設(shè)某接觸面消失是否會(huì)引起物體狀態(tài)的變化作為依據(jù)，判斷狀態(tài)是否改變。 （3）彈力的方向與物體形變的方向相反，作用在迫使物體發(fā)生形變的那個(gè)物體上。 ①輕繩受力，只能產(chǎn)生拉力，方向沿繩子且指向繩子收縮的方向。②輕桿受力，有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)形變，輕桿的彈力具有多向性，要根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，利用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律判斷。③輕彈簧受力，有壓縮、拉伸形變，既能產(chǎn)生拉力又能產(chǎn)生壓力，方向沿彈簧的軸線方向。④物體面與面接觸時(shí)，彈力的方向垂直于面（若

9、是曲面則垂直切面），且指向受力物體。 例3. 如圖的四個(gè)小圖中接觸面均光滑，圖中標(biāo)出了彈力的示意圖，則正確的是（ ） A. a、b、d B. b、c C. b、c、d D. a、b、c、d 解析：球A均處于光滑平面B、C之間且均相互接觸，至于A與接觸面有無擠壓則要用到假設(shè)法，在圖a中，假設(shè)B不存在，A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)改變，故只有C對A有作用力；同理可得圖b、圖c兩圖中若撤去B或 C，球A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均將發(fā)生變化，故B、C兩接觸面都受到擠壓。圖d同圖a一樣，B與A之間無相互作用力，故a、b、c、d四圖均對。 答案：D 四、摩擦力 物體的受力分析

10、 l. 靜摩擦力發(fā)生在相對靜止的具有相對運(yùn)動(dòng)趨勢的兩個(gè)物體之間，靜摩擦力的大小可在O～之間變化，一般應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用平衡條件或牛頓定律的知識(shí)求解，靜摩擦力的方向總是與相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反。 2. 滑動(dòng)摩擦力是發(fā)生在相對滑動(dòng)的兩物體間的作用力，計(jì)算用公式為，方向與物體相對運(yùn)動(dòng)的方向相反。 3. 對物體的受力分析一般應(yīng)先確定受力的對象，然后按先重力后彈力再摩擦力的順序進(jìn)行。注意：只分析研究對象的受力而不分析研究對象對其他物體的作用力。另外，要利用作用力的相互性，即受力物體一定也是施力物體，這一點(diǎn)在多個(gè)對象同時(shí)存在時(shí)尤其要注意運(yùn)用。 （一）靜摩擦力的大小計(jì)算和方向的判斷 1. 要緊扣摩擦

11、力產(chǎn)生的條件 （1）接觸面不光滑； （2）相互接觸且擠壓； （3）有相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢，并結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析判斷。 2. 靜摩擦力方向的判斷與計(jì)算 （1）假設(shè)法：假設(shè)沒有摩擦，物體的運(yùn)動(dòng)方向即為運(yùn)動(dòng)趨勢方向，然后根據(jù)“靜摩擦力方向與相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反”判斷出摩擦力方向。 （2）根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由牛頓定律判斷。 （3）靜摩擦力的特點(diǎn) 靜摩擦力的方向總跟接觸面相切，并與相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反，大小與相對運(yùn)動(dòng)趨勢強(qiáng)弱有關(guān)，趨勢越強(qiáng)靜摩擦力越大，但不能超過最大限度——最大靜摩擦力，用表示，。 靜摩擦力大小的具體計(jì)算可由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合動(dòng)力學(xué)知識(shí)求解。 3. 滑動(dòng)摩擦力的

12、特點(diǎn)及計(jì)算 （1）滑動(dòng)摩擦力的方向與接觸面相切，并跟物體相對滑動(dòng)方向相反，注意不是與運(yùn)動(dòng)方向相反，例如皮帶傳送中傳送物所受摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相同，與相對運(yùn)動(dòng)方向相反，如圖所示。 （2）滑動(dòng)摩擦力的大小。 為接觸面間正壓力，為動(dòng)摩擦因數(shù)，決定于接觸面的性質(zhì)。 例4. 如圖所示，一木塊放在水平面上，在水平方向共受三個(gè)力即F1=10 N，F(xiàn)2=2 N和摩擦力的作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，若撤去力F1，則木塊在水平方向受到的合力（ ） A. 10 N，方向向左 B. 6 N，方向向右 C. 2 N，方向向左 D.零 解析：未撤去F1前，木塊靜止，說明

13、木塊所受靜摩擦力F=F1-F2=8 N，方向向左，也說明最大靜摩擦力至少為8 N，當(dāng)撤去F1后，在F2作用下，木塊有向左滑動(dòng)趨勢，地面給木塊的靜摩擦力方向變?yōu)橄蛴?，大小F/= F2=2 N，小于最大靜摩擦力，故木塊仍保持靜止，所受合力為零，因而選項(xiàng)D正確。 （二）深刻領(lǐng)會(huì)“相對”二字的含義，正確理解摩擦力的概念 （1）靜摩擦力產(chǎn)生在相對靜止（有相對運(yùn)動(dòng)趨勢）的兩物體間，但這兩個(gè)物體不一定靜止，它們可能一起運(yùn)動(dòng)，所以，受靜摩擦力作用的物體不一定靜止。 滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生在相對滑動(dòng)的兩物體之間，但受到滑動(dòng)摩擦力作用的物體可能是靜止的。 （2）摩擦力的方向一定與相對運(yùn)動(dòng)的方向相反，或與相對運(yùn)

14、動(dòng)趨勢的方向相反，但摩擦力的方向不一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反. 摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向可能相同，充當(dāng)動(dòng)力，對物體做正功. 例如，在運(yùn)行的傳送帶上放一初速為零的工件A（如下圖），則在工件A未達(dá)到與傳送帶速度相等前，A相對傳送帶向左滑動(dòng)，但相對地仍為向右運(yùn)動(dòng)，所以工件所受滑動(dòng)摩擦力的方向與工件的運(yùn)動(dòng)方向是一致的。此滑動(dòng)摩擦力是動(dòng)力，對工件做正功. 摩擦力的方向可能與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，充當(dāng)阻力，對物體做負(fù)功。摩擦力的方向還可能與運(yùn)動(dòng)方向垂直（例如靜摩擦力提供向心力），等等，總之摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向沒有確定的關(guān)系。 例5. 如圖所示，物塊放在一與水平面夾角為的傳輸帶上，且始終與傳輸

15、帶相對靜止。則下列說法中正確的是（ ） A. 當(dāng)傳輸帶加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度越大，靜摩擦力越大 B. 當(dāng)傳輸帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜摩擦力與壓力成正比 C. 當(dāng)傳輸帶加速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜摩擦力一定沿斜面向下 D. 當(dāng)傳輸帶加速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜摩擦力一定沿斜面向上 解析：A選項(xiàng)物塊的受力如圖所示，由牛頓第二定律 所以. 所以越大，越大，故A正確. B選項(xiàng)物體受力如圖所示，由平衡條件知 ， 與壓力無關(guān)，且靜摩擦力大小與正壓力無關(guān)，故B錯(cuò)誤 當(dāng)傳輸帶向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊受力如圖所示，由牛頓第二定律知 當(dāng)時(shí)，；a>gsinθ時(shí)，為負(fù)，方向沿斜面向下

16、a

17、離是 。 3. 豎直懸掛的彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量為的物體時(shí)，彈簧的長度為；當(dāng)物體質(zhì)量增至?xí)r，彈簧的長度為 （在彈性限度內(nèi)）. 求彈簧的原長和勁度系數(shù)。 4. 如圖所示，兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2，兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為和，上面木塊壓在上面彈簧上（但不拴接），整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài). 現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊，直到它剛離開上面的彈簧。在這過程中下面木塊移動(dòng)的距離為（ ） A. B. C. D. 5. 三個(gè)相同的支座上分別擱放著三個(gè)質(zhì)量和直徑都相同的光滑圓球a、b、c，支點(diǎn) P、Q在同一水

18、平面上，三球的重心、、分別在球心處、球心上方、球心下方. 如圖所示，三球均平衡，支點(diǎn) P對a、b、c的彈力分別為、、。則（ ） A. B. C. D. 6. 如圖所示，在這兩個(gè)面上是否都有彈力?請畫出彈力的示意圖。 7. 一鐵塊被豎直懸掛著的磁性黑板緊緊吸住不動(dòng)，如圖所示，下列說法正確的是（ ） A. 四個(gè)力的作用，其中有三個(gè)力的施力物體是黑板 B. 鐵塊與黑板間在水平方向有兩對相互作用力——相互吸引的磁力和相互推斥的彈力 C. 磁力和彈力是相互平衡的力 D. 磁力大于彈力，黑板才能

19、吸住鐵塊不動(dòng) 8. 如圖所示，一個(gè)被吊著的均勻球殼，其內(nèi)部注滿了水，在球的底部有一個(gè)帶閥門的細(xì)出水口，在打開閥門讓水慢慢流出的過程中，球殼與其中的水的共同重心將會(huì)（ ） A. 一直下降 B. 一直不變 C. 先下降后上升 D. 先上升后下降 9. 以下關(guān)于物體受力的幾種說法正確的是（ ） A. 一物體豎直向上拋出，物體離開手后向上運(yùn)動(dòng)，是由于物體仍受到一個(gè)向上的力作用 B. 甲打乙一拳，乙感覺疼痛，而甲未感覺疼痛，說明甲對乙施加了力，而乙對甲未施加力的作用 C. “風(fēng)吹草低見牛羊”，草受到了力而彎曲，但未見到施力物體，說明沒有施力物體的力也是

20、存在的 D. 磁體吸引鐵釘時(shí)磁鐵不需要與鐵釘接觸，說明不接觸的物體之間也可以產(chǎn)生力的作用 10. 下列說法中正確的是（ ） A. 木塊放在桌面上要受到一個(gè)向上的彈力，這是由于木塊發(fā)生微小的形變而產(chǎn)生的 B. 拿一根細(xì)竹竿撥動(dòng)水中的木頭，木頭受到竹竿的彈力，這是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的 C. 繩對物體的拉力方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向 D. 掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因?yàn)殡娋€發(fā)生微小的形變而產(chǎn)生的 11. 如圖，粗糙的水平面上放著一個(gè)斜面體，斜面體上一個(gè)物體正在勻速下滑時(shí)，斜面體仍處于靜止?fàn)顟B(tài). 則下列關(guān)于斜面體的說法中正確的是（ ） A. 斜面體所

21、受合力為零 B. 斜面體對地面的壓力等于斜面體的重力 C. 斜面體沒有相對地面滑動(dòng)的趨勢 D. 斜面體有相對地面向右滑動(dòng)的趨勢 12. 如圖所示，地面上疊放著A、B兩個(gè)物體，力F分別作用于A、B兩物體上時(shí)，A、B相對靜止. 試分別分析A、B受到的摩擦力的情況。 13. 兩重疊在一起的滑塊，置于固定的傾角為的斜面上，如圖所示，滑塊A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，B與A的動(dòng)摩擦因數(shù)為。已知兩滑塊從斜面由靜止以相同的加速度滑下，滑塊B受到的摩擦力（ ） A. 等于零 B. 方向沿斜面向上 C. 大小等于 D. 大小等于 14. 如圖，某人用5

22、6 N的力沿斜面方向向上推一個(gè)放在粗糙斜面上的物體，物體重200N，斜面傾角為30°，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.3，則物體受到的摩擦力是（ ） A. 34. 6 N B. 40 N C. 44 N D. 100 N 15. 如圖所示，質(zhì)量為m的物體在力F的作用下在天花板上沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是（ ） A. 物體可能受三個(gè)力的作用 B. 物體一定受四個(gè)力的作用 C. 摩擦力 D. 摩擦力 16. 如圖所示，位于斜面上的物塊 M在沿斜面向上的力F作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面作用于物塊的靜摩擦力的情況是

23、（ ） A. 方向可能沿斜面向上 B. 方向可能沿斜面向下 C. 大小可能等于零 D. 大小可能等于F 17. 質(zhì)量為m的物體放在質(zhì)量為M的斜面上，斜面體放在水平粗糙的地面上， m、M均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，當(dāng)在物體m上施加一個(gè)水平力F且F由零增加到的過程中，m和M仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，則在此過程中，下列說法正確的是（ ） A. 斜面體對m的支持力逐漸增大 B. 物體m受到的摩擦力逐漸增大 C. 地面受到的壓力逐漸增大 D. 地面對斜面體的摩擦力由零逐漸增大到F。 18. 如圖所示，三角形木塊放在傾角為θ的斜面上，若木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，

24、則無論作用在木塊上豎直向下的外力F多大，木塊都不會(huì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做“自鎖”，千斤頂?shù)脑砼c之類似，請證明之。 [參考答案] http://www.DearEDU.com 1. BC 2. 3. 4. C 5. A 6. 球與AB面無擠壓，無彈力 7. ABC 8. C 9. D 10. CD 11. AC 12. （1）F作用于A物體時(shí)，A相對B有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢，B相對A有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢，故A受到向左的靜摩擦力，其大小等于F，B受到A給它的向右的靜摩擦力，其大小也等于F. 由于A、B相對靜止，B有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢，因此B受到地面給它的向左的靜摩擦力，大小也等于F，如圖所示。 （2）F作用于B物體上時(shí)，B相對地面有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢，故B受到地面給它的向左的靜摩擦力，大小等于F。而A物體若受到B物體給它的摩擦力，則不可能靜止，故A、B之間沒有摩擦力作用，如圖所示。 13. BC 14. C 15. BD 16. ABCD 17. AD 18. 當(dāng)時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)重力沿斜面向下的分力始終小于滑動(dòng)摩擦力，即，進(jìn)而有 上式在的條件下恒成立，所以無論加多大的力都不會(huì)使木塊滑動(dòng)，從而出現(xiàn)“自鎖”現(xiàn)象。