2018-2019高中物理 第三章 研究物體間的相互作用 微型專題 兩種性質(zhì)的力及物體的受力分析學(xué)案 粵教版必修1.doc
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微型專題 兩種性質(zhì)的力及物體的受力分析 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.進(jìn)一步熟練判定彈力的方向,能根據(jù)平衡法、假設(shè)法確定彈力的有無和方向. 2.進(jìn)一步熟練掌握靜摩擦力、滑動摩擦力方向的判定和大小的計算方法.3.學(xué)會對物體進(jìn)行受力分析的方法. 一、彈力有無及方向的判斷 1.條件法:根據(jù)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(shè)法:可以假設(shè)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(jù)物體的運動狀態(tài)由相應(yīng)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(chǎn)生明顯形變的物體來替換,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 在圖1中畫出物體A所受彈力的示意圖. 圖1 答案 如圖 解析 用假設(shè)法判斷.甲圖中,若拿走B球,A球?qū)⑾蛴疫\動,說明A、B間有彈力;乙圖中,若拿走A球,B球?qū)⑾蛳逻\動,說明A、B間有彈力;將容器左壁或底拿走,A球會運動,說明容器左壁和底部對A也會有彈力作用;丙圖中桿給重物的彈力F為支持力,方向沿桿向上;丁圖中桿給重物的彈力F并不沿著桿的方向,根據(jù)假設(shè)法判斷F的方向應(yīng)豎直向上. 在分析乙圖中A、B間是否有彈力時,先將A移走,判斷出A對B有彈力,根據(jù)力的作用是相互的,可知B對A有彈力. 二、靜摩擦力有無及方向的判斷 1.靜摩擦力產(chǎn)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(dāng)相互接觸的兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時,可根據(jù)二力平衡條件判斷靜摩擦力的存在與否及其方向. 3.假設(shè)法 利用假設(shè)法進(jìn)行判斷時,可按以下思路進(jìn)行分析: 例2 (多選)如圖2所示,有三個相同的物體疊放在一起,置于粗糙的水平地面上,現(xiàn)用水平力F作用在B上,三個物體仍然靜止,下列說法中正確的是( ) 圖2 A.B對A有摩擦力作用 B.B受到A、C的摩擦力作用 C.B只受到C的摩擦力作用 D.地面對C有摩擦力作用,大小等于F 答案 CD 解析 假設(shè)B對A有摩擦力作用,則A受力不能平衡,與題目所給條件不符,所以B對A無摩擦力作用,A錯誤;根據(jù)力的相互性可知,A對B也無摩擦力作用,B錯誤;假設(shè)C對B無摩擦力作用,則B在水平方向上只受力F作用,不可能保持靜止,與題目所給條件不符,故B受到C的摩擦力作用.由于A、B、C是保持靜止的,那么地面給C的摩擦力大小為F,方向向左,所以選項C、D正確. 在分析C對B的摩擦力時,也可以將A、B看成一個整體,因A、B整體保持靜止,說明C對B的摩擦力與F大小相等、方向相反. 針對訓(xùn)練1 (多選)如圖3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3 A.A、B之間無摩擦力 B.A受到的摩擦力水平向右 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 【考點】靜摩擦力 【題點】靜摩擦力的方向及有無判斷 三、摩擦力的計算 1.計算摩擦力時,應(yīng)先判斷是靜摩擦力還是滑動摩擦力. 2.靜摩擦力用平衡條件計算,其大小只與平行于接觸面方向的力有關(guān),與垂直接觸面方向的力無關(guān).靜摩擦力在0<f≤fmax內(nèi)隨外力的變化而變化. 3.滑動摩擦力用f=μFN計算,其中FN為接觸面受到的正壓力.或用平衡條件計算,其大小只與垂直接觸面方向的力有關(guān),與平行接觸面方向的力無關(guān).也可用平衡條件計算. 例3 如圖4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4 (1)當(dāng)F=25 N時,木塊靜止,木塊受到的摩擦力為多大? (2)當(dāng)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(dāng)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(jù)二力平衡,豎直方向上的靜摩擦力等于重力,f1=f2=G=6 N,與壓力大小無關(guān). (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, f3=μFN FN=F=10 N 所以f3=μF=0.2510 N=2.5 N. 摩擦力的變化過程比較復(fù)雜,有些問題會涉及圖象問題,分析解答此類問題關(guān)鍵要分析清楚摩擦力的變化情況,涉及靜摩擦力的大小變化、方向變化,靜摩擦力與滑動摩擦力之間的轉(zhuǎn)化,需要根據(jù)題意作出正確判斷. 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(zhì)點、結(jié)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(jù)各力的方向,畫出各力的示意圖. 例4 畫出圖5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沿粗糙的固定斜面上滑;(3)A沿粗糙水平面滑行;(4)接觸面光滑,A靜止. 圖5 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f,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f,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. 【考點】受力分析 【題點】簡單的受力分析問題 針對訓(xùn)練2 (多選)如圖6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6 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?fàn)顟B(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?fàn)顟B(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. 【考點】受力分析 【題點】簡單的受力分析問題 1.(彈力方向的判斷)分別畫出圖7中小球的受力示意圖.(圖甲中小球在彈簧和細(xì)繩的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),乙中小球用細(xì)繩掛著靜止在桌角上,丙中小球固定在桿上) 圖7 答案 如圖所示 2.(摩擦力的理解及計算)如圖8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8 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 N D.滑動摩擦力一定小于靜摩擦力 答案 B 解析 當(dāng)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(dāng)拉力為0.60 N時,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),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(dāng)彈簧拉力為0.50 N時,木塊做勻速直線運動,因此滑動摩擦力等于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. 3.(物體的受力分析)如圖9所示,在水平桌面上疊放著木塊P和Q,水平力F推動兩個木塊一起做勻速直線運動,下列說法正確的是( ) 圖9 A.P受3個力,Q受3個力 B.P受3個力,Q受4個力 C.P受2個力,Q受5個力 D.P受4個力,Q受6個力 答案 C 解析 兩木塊一起做勻速直線運動,P不受摩擦力,只受到重力和Q的支持力;以P、Q整體為研究對象,由平衡條件可知Q必定受到地面的摩擦力作用,Q共受到5個力(重力、壓力、支持力、摩擦力、推力). 【考點】受力分析 【題點】簡單的受力分析問題 4.(摩擦力大小的計算)如圖10所示,一個質(zhì)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(zhì)量不計的細(xì)繩繞過定滑輪和一個質(zhì)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(xì)繩水平,滑輪上的摩擦不計,g取10 N/kg,求在以下情況中,M受到的摩擦力的大小. 圖10 (1)只掛m0處于靜止?fàn)顟B(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(nèi)加入m1=0.33 kg的砂子時; (4)只在桶內(nèi)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- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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