高一物理《力的相互作用》复习课Word格式.docx
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六、杆的弹力可能沿杆的方向也可能不沿杆的方向
例6如图所示,杆与物体接触且均处于静止状态,分析杆对物体的弹力。
模块二、摩擦力
滑动摩擦
一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候,要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力,这种力就叫滑动摩擦力。
一、摩擦力产生的条件
1.接触面粗糙;
2.两个物体相互直接接触并互相挤压;
3.两个物体间有相对运动。
要产生滑动摩擦力必须同时具备这三个条件,缺少任何一个条件,都不能产生滑动摩擦力。
例1.如图1,木板B以的对地速度向右滑动,物体A此时以的对地速度向右滑动,A与B接触,且接触面粗糙,问A和B之间有无滑动摩擦力?
分析:
满足接触面粗糙、两个物体相互直接接触并互相挤压,但由于,所以A与B无相对运动,即A与B间无滑动摩擦力。
拓展:
如果,则A与B间有滑动摩擦力。
说明:
确定滑动摩擦力有无时一定要把握好运动和相对运动的关系。
二、物体对接触面的压力
压力即为作用在支持面上且与作用面垂直的力,其大小不一定等于物体的重力,压力可能大于重力,可能小于重力,还可能等于重力,也可能与重力无关。
三、滑动摩擦力的方向判断
滑动摩擦力与相对运动方向相反,所谓“相对运动”是指相对接触的物体,而不是相对于别的物体(比如水平地面)。
例2.如图5所示,质量为2㎏的物体,在的水平面上向右运动,在运动过程中还受到一个水平向左的大小为5N的拉力F的作用,分析物体受到的滑动摩擦力方向。
常见错解:
错误的思路是物体所受外力方向既为此题物体的相对运动方向,相对运动方向向左,滑动摩擦力向右。
正解分析:
物体的相对运动方向与外力F无关,此题中相对运动方向为物体对地的速度方向。
所以,滑动摩擦力向左,与力F同向。
如图所示,A、B两物体叠放在一起,用手托住,让它们静止靠在墙边,然后释放,使它们同时沿竖直墙面下滑,已知mA>
mB,则物体B( )
A.只受一个重力
B.受到重力、摩擦力各一个
C.受到重力、弹力、摩擦力各一个
D.受到重力、摩擦力各一个,弹力两个
解析:
选A.物体A、B将一起做自由落体运动,所以A、B之间无相互作用力,物体B与墙面有接触而无挤压,所以与墙面无弹力,当然也没有摩擦力,所以物体B只受重力,选A.
四、动摩擦因数μ
动摩擦因数,是由相互接触的两个物体的材料及粗糙程度决定的。
与接触面积无关,通常情况下不做特殊说明时动摩擦因数μ<1。
例1.(2010年高考课标全国卷)如图所示,一物块置于水平地面上.当用与水平方向成60°
角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;
当改用与水平方向成30°
角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动.若F1和F2的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为( )
A.
-1B.2-
C.
-
D.1-
选B.当用F1拉物块时,由平衡条件可知:
F1cos60°
=μ(mg-F1sin60°
);
当用F2推物块时,又有F2cos30°
=μ(mg+F2sin30°
),又F1=F2,求得μ=
=2-
,B正确.
五、应用
例4.质量为m的均匀长方形木料放在水平桌面上,木料与水平面间的动摩擦因数为μ,现用水平力F拉木料,如图7所示。
当木料的离开桌面时,桌面对它的摩擦力等于多少?
常见错误:
学生对物体重心的概念不清,理解不深就会误认为,已有探出桌面之外,则对桌面的压力只剩下,故摩擦力大小为。
其实重心是重力的作用点,重力mg是物体每一小部分所受重力的合力。
分析:
木料均匀,其重心在木料的几何中心上,重力的作用线在支承面以内,木料与桌面之间的弹力大小仍为mg。
滑动摩擦力只与正压力和动摩擦因数有关,与接触面积的大小无关,既滑动摩擦力为。
一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时所受到的力叫做静摩擦力,静摩擦力一定发生在相对静止的物体间,相对静止指的是两物体的速度相同。
六、静摩擦力有无的判断思路
例2.如图3所示,A、B、C三木块叠放在水平桌面上,对B木块施加一水平向右的恒力F,三木块共同向右匀速运动,已知三木块的重力都是,分别求出三木块所受的摩擦力。
解析:
先从受力情况最简单的A开始分析,A受力平衡,竖直方向受向下的重力,B对A的支持力,水平方向不受力,如
【受力分析】
物体之所以处于不同的运动状态,是由于它们的受力情况不同.要研究物体的运动,必须分析物体的受力情况.正确分析物体的受力情况,是研究力学问题的关键,是必须掌握的基本功.
模块三、解题思路
如何分析物体的受力情况呢?
主要依据力的概念、从物体所处的环境(有多少个物体接触)和运动状态着手,分析它与所处环境的其它物体的相互联系;
一般采取以下的步骤分析:
1.确定所研究的物体,然后找出周围有哪些物体对它产生作用.
采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力,不要找该物体施于其它物体的力,譬如所研究的物体叫A,那么就应该找出“甲对A”和“乙对A”及“丙对A”的力……而“A对甲”或“A对乙”等的力就不是A所受的力.也不要把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上.
2.要养成按步骤分析的习惯.
先画重力:
作用点画在物体的重心.
次画接触力(弹力和摩擦力):
绕研究对象逆时针(或顺时针)观察一周,看对象跟其他物体有几个接触点(面),对每个接触点(面)若有挤压,则画出弹力,若还有相对运动或趋势,则画出摩擦力.要熟记:
弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直,摩擦力的方向一定沿着接触面与物体相对运动(或趋势)方向相反。
分析完一个接触点(面)后再依次分析其他的接触点(面).
再画其他场力:
看是否有电、磁场力作用,如有则画出场力.(高二学的电磁学涉及到的知识点)
顺口溜:
一重、二弹、三摩擦、再其它。
3.受力分析的注意事项:
初学者对物体进行受力分析时,往往不是“少力”就是“多力”,因此在进行受力分析时应注意以下几点:
(1)只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其他物体所施加的力。
(2)每分析一个力,都应找到施力物体,若没有施力物体,则该力一定不存在.这是防止“多力”的有效措施之一。
检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体,特别是检查一下分析的结果,能否使对象与题目所给的运动状态(静止或加速)相一致,否则,必然发生了多力或漏力现象.
(3)合力和分力不能同时作为物体受到的力。
(4)只分析根据力的性质命名的力(如重力、弹力、摩擦力),不分析根据效果命名的力(如下滑力、上升力等)。
模块四、力动态变化综合知识点
1、隔离法
为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法。
运用隔离法解题的基本步骤:
(1)明确研究对象或过程、状态;
(2)将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从全过程中隔离出来;
(3)画出某状态下的受力图或运动过程示意图;
(4)选用适当的物理规律列方程求解。
2、整体法
当只涉及研究系统而不涉及内部某些物体的受力或者运动时,一般可采用整体法。
运用整体法解题的基本步骤:
(1)明确研究的系统或运动的全过程;
(2)画出系统整体的受力图或者运动全过程的示意图;
(3)选用适当的物理规律列方程求解。
隔离法和整体法常常需要交叉运用,从而优化解题思路和方法,使解题简洁明快
3.正交分解法
先确定研究对象,进行受力分析,然后建立直角坐
标系,将各力分解到x轴和y轴上,再根据Fx合力=0、Fy合力=0,列方程求解.该法多用于三个力以上共点力作用下的物体的平衡.
【例2】如图2-4-5所示,重力为G的物体在水平向右和跟竖直方向成θ角的斜向上绳子的拉力作用下,保持静止状态,试求两绳的拉力.
【点拨】在对实际问题的求解中,可以用合成法,也可以用分解法,用三角形法,还可以用正交分解法.要善于根据题目要求,灵活选择解题方法.一般说来,在研究多个共点力作用的力学问题时,选用正交分解法比较方便。
4.相似三角形法:
【例题1】】绳子一端拴着一小球,另一端绕在钉子上,小球放在一光滑的大半球上静
止,如图2-6-1所示.由于某种原因,小球缓慢地沿球面向下移动,在此过程中,球面的
支持力和绳子的拉力如何变化?
【解析】本题中小球缓慢移动能看成平衡状态.如图2-6-1所示,小球受到3个共点力G、FN、T作用而处于平衡状态,由G、FN、FT三力组成的力矢量三角
【点拨】此方法常用于三力情形,当题中只给出长度而无角度时,常用此方法求解.
5.动静结合法:
(拉密定理)
【例2】如图2-6-3所示,
一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球,当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平面的夹角为α=60°
.两小球的质量比m1/m2为()
【点拨】拉密定理也只适用于三力情形,关键要找出力与力之间的夹角.如果将各力平移到一个三角形中,还可以用正弦定理计算.此外,本题还可以用力的合成与分解、正交分解来计算,自己去做一做.
6.图解法,常用于三力动态平衡,一般是缓慢问题,常常要作出物体所受力的矢量三角形,找到不变量和变量,注意方向变化.
当两个分力成一定的夹角α(α<
180°
)时,增大其中一个分力或使两个分力都增大,合力的变化情况如何呢?
这个问题可以用数学公式推导分析,也可以用函数图像数形结合分析,但最简捷有效的方法是图解法。
为了便于分析合力的变化,设,90°
<
α<
借助辅助参考圆来进行分析。
如图所示,F1、F2的共点在圆心,而且开始时F1、F2的合力为F,大小恰好为圆的半径。
(1)当保持力F2不变,只增大F1时,如图所示,合力,的大小可能出现三种情况:
减小、不变或增大,即
。
我们可以得到这样的结论:
当两个力F1、F1夹角α保持不变,在增大其中一个分力时,它们的合力大小可能减小、不变或增大。
(2)当两个分力F1、F2都增大时,如图所示,合力F的大小也有可能出现三种情况:
减小、不变或增大,即
我们也可以得到这样的结论:
当两个力F1、F2夹角α保持不变,在同时增大两个分力时,它们的合力F大小可能减小、不变或增大。
模块五、与滑轮结合的一类考点
如图2-6-5所示,位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的.已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都μ,两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计,若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动,则F的大小为
()
A.4μmgB.3μmg
C.2μmgD.μmg
【考点】摩擦力、受力分析、整体法和隔离法、物体的平衡的条件等.
模块六、胡克定律
1.用轻弹簧竖直悬挂的质量为m物体,静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30°
,如图2-6-9所示.则物体所受摩擦力()
A.等于零
B.大小为1/2mg,方向沿斜面向下
C.大小为√3/2mg,方向沿斜面向上
D.大小为mg,方向沿斜面向上
【解析】竖直挂时mg=kL,当质量为2m放到斜面上时,摩擦力向上f沿斜面向上,2mgsin30°
=f+kL.解这两个方程可得f=0,故A正确.
2、如下左图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(未拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为
B.
C.
D.
3.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,劲度系数分别为k1、k2的两个轻弹簧沿斜面悬挂着,两弹簧之间有一质量为m1的重物,最下端挂一质量为m2的重物,现用力F沿斜面向上缓慢推动m2,当两弹簧的总长等于两弹簧原长之和时,试求:
(1)m1、m2各上移的距离.
(2)推力F的大小.
(1)没加推力时:
k2x2=m2gsinθ
k2x2+m1gsinθ=k1x1
加上推力后,当两弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时,k1的伸长量与k2的压缩量均为x,对m1受力分析可得:
k1x+k2x=m1gsinθ
所以m1上移的距离
d1=x1-x=
m2上移的距离d2=x2+x+d1=x2+x1
=
+
.
(2)分析m2的受力情况,有:
F=m2gsinθ+k2x=m2gsinθ+
答案:
(1)
(2)m2gsinθ+
作业。
4.(2011年北京西城区抽样测试)如图所示,质量为m=20kg的物体,在粗糙水平面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1,物体同时还受到大小为10N,方向向右的水平拉力F的作用,则水平面对物体的摩擦力(g取10m/s2)( )
A.大小是10N,方向水平向左
B.大小是20N,方向水平向左
C.大小是20N,方向水平向右
D.大小是30N,方向水平向右
选C.物体向左运动,受到向右的滑动摩擦力,大小为Ff=μFN=μmg=20N,与外力F无关,故选C.
5.
某同学用传感器来探究摩擦力,他的实验步骤如下:
①将力传感器接入数据采集器,再连接到计算机上;
②将一质量m=3.75kg的木块置于水平桌面上,用细绳将木块和传感器连接起来;
③打开计算机,使数据采集器工作,然后沿水平方向缓慢地拉动细绳,木块运动一段时间后停止拉动;
④将实验得到的数据经计算机处理后在屏幕上显示出如图所示的图象.下列有关这个实验的几个说法,其中正确的是( )
A.0~6s内木块一直受到静摩擦力的作用
B.最大静摩擦力比滑动摩擦力大
C.木块与桌面间的动摩擦因数为0.08
D.木块与桌面间的动摩擦因数为0.11
BC
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