重力、弹力和摩擦力课件

第1节重力、弹力、摩擦力【例1】(单选)下列关于力的说法中不正确的是()A．人不借助其他器材也能对自身产生力的作用B．力在任何情况下都是成对出现的C．铅球被抛出时，速度越大，其向前飞行的惯性力越大D．任何一个受力物体，它同时也是一个施力物体对力的概念的理解【解析】①应正确理解“力的作用是相互的”．我们可将人体分解为多个部分，各部分间还是可以发生相互作用的，如“捶胸顿足”中“捶胸”则是如此，选项A说法正确；②力是物体间的相互作用，这“相互性”保证了力是成对出现的，选项B说法正确；③保持物体原有状态的特征是物体的固有特性，而不是一种力，力是指两物体间的相互作用，在这里无法找到与惯性相关联的两相互作用的物体，故选项C的说法错误；④物体间力的作用是相互的，任一物体对其他物体施力的同时，也受到其他物体的作用力，所以选项D说法正确．【答案】C【点评】有关力的概念，一方面要明确究竟什么是力，第二则要知道何为力的“物质性”、“相互性”．【例2】(单选)如图211所示，一被吊着的空心的均匀球壳内装满了细砂，底部有一阀门，打开阀门让细砂慢慢流出的过程中，球壳与细砂的共同重心将会()A．一直下降B．一直不变C．先下降后上升D．先上升后下降对重力的理解图211【解析】在装满细砂时，球壳和细砂的共同重心在球心．随着细砂的流出，球壳的重心不变，但是细砂的重心在下降，二者的共同重心在下降，当砂流完时，重心又回到了球心，可见重心应是先下降后上升，故C正确．【答案】C【点评】重心的位置与物体的形状和质量分布有关，形状和质量分布发生变化时，将会引起重心的变化，注意理解等效思想：重心是物体所受重力的等效作用点．因此重心可以不在物体上．1．对力的相互作用性不理解，错误地认为力可以对于一个物体单独存在；2．错误地认为重力方向一定指向地球的球心；认为物体的重心一定在物体上；3．对于弹力有无的判断出现失误，错误地认为只要两个物体相互接触就一定会有弹力存在；4．不能正确理解摩擦力，错误地认为摩擦力一定阻碍物体的运动，对摩擦力的有无判断出现失误．5．对静摩擦力的有无、方向的判断出现失误，不能正确理解静摩擦力的大小是可变的．【例3】(单选)如图212所示，一个光滑的小球用细线悬吊着，小球的下面与斜面接触，细线保持竖直状态，关于小球受力的个数，下列说法正确的是()A．1B．2个C．3个D．4个图212【易错点】本题的关键是分析斜面对小球有没有弹力．【错解】C【错解原因】认为小球与斜面接触就一定受到斜面对垂直于斜面向上力的作用，因此错误的选择C.【正解】小球悬吊着，小球一定受重力作用，要使小球处于静止状态，必定受到向上力．下面判断接触力．与小球接触的绳和斜面对小球都有弹力吗？可采用两种方法分析：(1)假设法：假设不存在斜面给小球斜向上的弹力，只有绳子向上的拉力，当撤去斜面后，小球仍保持静止，且绳仍保持竖直状态．因此，斜面对小球无弹力．(2)利用平衡条件：如果存在斜面给小球斜向上的弹力，则球受三个力作用将无法保持静止状态．因此，小球只受重力和绳对球竖直向上的拉力．【答案】B【纠错心得】在研究有关弹力问题时，最关键的是判断弹力的有无，其判断可采用假设法、撤离法进行判断，能否正确判断弹力有无是正确解决此类问题的关键．【例4】如图213示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球．试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向．(1)小车静止时；(2)小车以加速度a向右加速运动时；(3)小车向右匀速运动时；(4)小车以加速度a向右减速运动时．题型一弹力大小和方向的判断图213【解析】(1)接触面间的弹力方向是一定垂直于接触面，但固定在杆上的物体所受的弹力大小和方向都是可变的，其方向可能沿杆也可能不沿杆，故需利用平衡条件或牛顿第二定律来判断．小车静止时，根据物体平衡条件知，杆对球产生的弹力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg.222tan.aFmaaFmagg小车以加速度向右运动时，小球所受重力和杆的弹力的合力一定水平向右，此时，弹力的方向一定指向右上方，只有这样，才能保证小球在竖直方向上保持平衡，水平方向上具有向右的加速度，假设小球所受弹力方向与竖直方向的夹角为，如图所示，根据牛顿第二定律合力为，再根据勾股定理得：，2234tan.mgFmagag根据平衡条件知，和①情况相同，杆对球的弹力大小为，方向竖直向上．因为小车的加速度方向向左，所以合力向左，根据牛顿第二定律分析可知，，方向指向左上方，与竖直方向的夹角为【思维拓展】轻杆对物体的作用力不一定在轻杆所在的直线上，要根据运动状态结合平衡条件或牛顿第二定律分析计算．对物体进行受力分析是学习高中物理的一项最基本的也是最重要的能力，而要正确分析物体的受力情况，必须首先掌握重力、弹力、摩擦力等的产生条件和方向．而判断弹力有无，从产生条件往往无法直接判断，此时可采用假设法再结合物体的运动状态(如平衡状态等)根据平衡条件、牛顿第二定律进行判断．跟踪训练1(单选)在图中，a、b两个小球相互间一定有弹力作用的是(其中A、B两图中a、b两球均用轻绳悬挂)()B【解析】弹力产生的条件：发生弹性形变的物体会对与它接触的物体产生力的作用．可见，物体之间有接触但不一定有互相挤压，是否挤压可以用假设法进行判断：撤去其中一物，看另一物是否运动．故A、C、D不对，B正确．【例5】(单选)如图214所示，物块A、B叠放在粗糙水平桌面上，水平外力F作用在B上，使A、B一起沿桌面向右加速运动．设A、B之间的摩擦力为f1，B与桌面间的摩擦力为f2，若外力F逐渐增大，A、B仍能保持相对静止，则()A．f1不变，f2变大B．f1变大，f2不变C．f1和f2都变大D．f1和f2都不变题型二摩擦力大小和方向的判断图214【切入点】本题考查静摩擦力和滑动摩擦力的计算方法．关键是认清A和B之间，B和地面之间是静摩擦还是滑动摩擦．【解析】以A、B整体为研究对象，整体受到重力、地面支持力、水平拉力和地面对B的摩擦力作用(如图所示)，其中滑动摩擦力大小f2=μ(mA+mB)g，不随着拉力的变化而变化．再选A为研究对象，分析A的受力情况：A受到重力、B对A的支持力，受不受摩擦力呢？可根据A的状态进行分析．由于A随B向右做加速运动，其合力向右，而重力和支持力的合力为零，所以A一定受到向右的静摩擦力，大小f1=mAa，当F增大时，加速度a增大，故f1增大．【答案】B【思维拓展】在计算摩擦力大小之前，必须先判断发生的是静摩擦力还是滑动摩擦力．若是滑动摩擦，用f=μFN来计算，注意只要FN一定，μ一定，滑动摩擦力就一定，而与运动的速度、是否受到其他力、接触面积的大小等无关．若是静摩擦力，则不能用f=μFN来计算，只能根据物体所处的状态(平衡或加速)，由平衡条件或牛顿第二定律求解．跟踪训练2(单选)如图215所示，取一段粘胶带绕过甲同学手臂，乙同学拉住胶带的两端，当乙同学像如图所示方向拉动胶带而带动甲同学手臂转动时，如果甲同学手臂与粘胶无相对滑动，关于甲同学手臂正面A点所受静摩擦力的方向，下列说法正确的是()A．向左B．向右C．向上D．向下图215A【解析】当乙同学像如图所示方向拉动胶带而带动甲同学手臂转动时，甲同学手臂正面A点相对于粘胶带向右有运动趋势，故其所受静摩擦力的方向向左．选项A正确．【例6】如图216所示，物体A、B的质量mA=mB=6kg，A和B、B和水平面间的动摩擦因数都等于0.3，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，水平力F=30N.那么，B对A的摩擦力和水平桌面对B的摩擦力各为多大？(g=10m/s2)图216mN230N15N.220.3610N18NTTAAATABBFFABFFABFFmgF假设相对于、相对于桌面均不发生滑动，以滑轮为研究对象，则有绳对、的拉力均为、间的最大静摩擦力【】＞解析，m0.36610N36N15N.30N.BNBABTBATBBFFmmgFABAFFABBFF桌与桌面间的最大静摩擦力＞可见以上假设成立．对应用二力平衡条件，可得对的摩擦力对、和滑轮整体应用二力平衡条件，可得桌面对的摩擦力【思维拓展】本题考查涉及摩擦力大小的计算，运用二力平衡条件，交叉应用隔离法和整体法求解．计算摩擦力时应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力，如果是静摩擦力，一般不能用公式F=μFN计算．本题A、B的运动状态不明确，需先加以讨论．本题在A、B运动状态不明确的情况下，若不假思索即采用公式F=μFN求解，必然会导致错误结果．跟踪训练3(单选)如图217所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板A上滑行，长木板放在水平地面上，一直处于静止状态．若长木板A与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板A间的动摩擦因数为μ2，则长木板A受到地面的摩擦力大小为()A．μ1MgB．μ1(m+M)gC．μ2mgD．μ1Mg+μ2mg图217C【解析】考查两类摩擦和二力平衡．P、A间为滑动摩擦，地、A间为静摩擦，由于P、A间滑动摩擦力为μ2mg，因此根据二力平衡，地、A间静摩擦力也为μ2mg.1.(单选)(2011•海南卷)如图218所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力()A．等于零B．不为零，方向向右C．不为零，方向向左D．不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右图218A【解析】斜劈和物块都受力平衡对斜劈和物块整体受力分析知地面对斜劈的摩擦力为零，选A.2.(双选)(2011•山东卷)如图219所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁．开始时a、b均静止．弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb=0，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间()A．Ffa大小不变B．Ffa方向改变C．Ffb仍然为零D．Ffb方向向右图219AD【解析】对b进行受力分析，剪断前b受重力、支持力、向左弹簧的拉力和绳的拉力由于它所受摩擦力Ffb=0，所以弹簧的拉力和绳的拉力是一对平衡力，当将右侧细绳剪断瞬间，绳的拉力消失，但弹簧的拉力不变，所以b受摩擦力Ffb方向向右，C错误，D正确；由于细绳剪断瞬间，弹簧的弹力不变，所以Ffa大小不变，A正确，B错误．3.(双选)(2011•江苏卷)如图2110所示，倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦．现将质量分别为M、m(Mm)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上．两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有()A．两物块所受摩擦力的大小总是相等B．两物块不可能同时相对绸带静止C．M不可能相对绸带发生滑动D．m不可能相对斜面向上滑动图2110AC【解析】丝绸与斜面间光滑，又因为Mm，所以M与丝绸保持相对静止，且一起下滑，C项正确；若m与丝绸的最大静摩擦力大于mgsinα时，m能与丝绸保持相对静止且沿斜面向上运动，若最大静摩擦力小于mgsinα时，m沿斜面下滑，与丝绸之间为滑动摩擦力，B项错误，D项错误；无论m与丝绸之间为静摩擦力还是滑动摩擦力，摩擦力的大小等于丝绸的张力，也等于丝绸对M的摩擦力，根据牛顿第三定律可知，两物块所受摩擦力总是大小相等，A正确。4.(双选)(2011•东莞广州五校联考)如图2111所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F1=10N，F2=2N.若撤去力F1，则下列说法正确的是()A．木块受到滑动摩擦力B．木块受到静摩擦力C．木块所受合力为2N，方向向左D．木块所受合力为零图2111BD5.(单选)(2011•广东六校联考)在机场，常用输送带运送行李箱．如图2112所示，a为水平输送带，b为倾斜输送带．当行李箱随输送带一起匀速运动时，下列判断中正确的是()A．a、b两种情形中的行李箱都受到两个力作用B．a