力的相互作用力专题复习.docx
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力的相互作用力专题复习
考点知识梳理
一、力的认识
1.力的作用效果
(1)改变物体的运动状态;
(2)使物体发生形变.
2.力的性质
(1)物质性:
力不能脱离物体而存在,没有“施力物体”或“受力物体”的力是不存在的;
(2)相互性:
力的作用是相互的,施力(受力)物体同时也是受力(施力)物体;
(3)矢量性:
力是矢量,既有大小,又有方向,力的运算遵循平行四边形定则或三角形定则.
3.力的图示及示意图
(1)力的图示:
从力的作用点沿力的方向画出的有刻度的有向线段(包括力的三要素).
(2)力的示意图:
受力分析时作出的表示物体受到某一力的有向线段.
二、重力
1.产生:
由于地球对物体的吸引而使物体受到的力.
2.大小:
G=mg.
3.g的特点
(1)在地球上同一地点g值是一个不变的常数;
(2)g值随着维度的增大而增大;
(3)g值随着高度的增大而减小;
4.方向:
竖直向下
5.重心
(1)相关因素
①物体的几何形状;②物体的质量分布.
(2)位置确定
①质量分布均匀的规则物体,重心在其几何中心;
②对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定.
思考:
重力就是地球对物体的万有引力,这个说法对吗?
为什么?
三、弹力
1.弹力
发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力.
(1)产生的两个必要条件
①物体直接接触;②发生弹性形变.
(2)弹力的方向
弹力的方向总是与物体形变的方向相反.
2.胡克定律
(1)内容:
弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.
(2)表达式:
F=kx.
①k是弹簧的劲度系数,单位为N/m;k的大小由弹簧自身的性质决定.
②x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度.
规律方法探究
要点一弹力方向的判断
1.根据物体产生形变的方向判断
物体所受弹力的方向与施力物体形变的方向相反,与自身形变的方向相同.
2.根据物体的运动状态判断
物体的受力必须与物体的运动状态符合,依据物体的运动状态,由共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.
3.几种接触弹力的方向
弹力
弹力的方向
面与面接触的弹力
垂直于接触面,指向受力物体
点与面接触的弹力
过接触点垂直于接触面(或接触面的切面),指向受
力物体
球与面接触的弹力
在接触点与球心连线上,指向受力物体
球与球接触的弹力
垂直于过接触点的公切面,指向受力物体
4.绳和杆的弹力的区别
(1)绳只能产生拉力,不能产生支持力,且绳子弹力的方向一定沿着绳子收缩的方向.
(2)杆既可以产生拉力,也可以产生支持力,弹力的方向可能沿着杆,也可能不沿杆.
例1.画出下列物体A受力的示意图.
例2.
(1)质量均匀的钢管,一端放在水平地面上,另一端被竖直绳悬吊着(如图所示),钢管受到几个力的作用?
各是什么物体对它的作用?
画出钢管受力的示意图.
(2)如图所示,一根筷子放在光滑的碗内,筷子与碗壁、碗边都没有摩擦.画出筷子的受力示意图.
跟踪训练1.画出下图中物体A所受弹力的示意图.(所有接触面均光滑)
跟踪训练2.如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为300的斜面上,杆的另一端固定一个重力为2N的小球,小球处于静止状态时,弹性杆对小球的弹力()
A.大小为2N,方向平行于斜面向上B.大小为1N,方向平行于斜面向上
C.大小为2N,方向垂直于斜面向上D.大小为2N,方向竖直向上
要点二 弹力大小的计算
1.分析判断弹力的方向是计算弹力大小的基础.
2.处于平衡状态的物体所受弹力大小根据平衡方程计算.
3.有加速度的物体所受弹力大小根据牛顿第二定律计算.
例3.两个完全相同的小球A和B,质量均为m,用长度相同的两根细线悬挂在水平天花板上的同一点O,再用长度相同的细线连接A、B两小球,如图所示.然后用一水平向右的力F拉小球A,使三线均处于直线状态,此时OB线恰好位于竖直方向,且两小球都静止,小球可视为质点,则拉力F的大小为( )
A.0B.
mgC.
mgD.Mg
跟踪训练3.如图所示,将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱,其中第3、4块固定在地基上,第1、2块间的接触面是竖直的,每块石块的两个侧面间所夹的圆心角为30°.假定石块间的摩擦力可以忽略不计,则第1、2块石块间的作用力和第1、3块石块间的作用力的大小之比为( )
A.
B.
C.
D.
要点三 弹簧模型
中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型,具有如下几个特性:
(1)弹簧产生的弹力遵循胡克定律F=kx,其中x是弹簧的形变量.
(2)轻:
即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零.由此特点可知,同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等.
(3)弹簧既能受拉力,也能受压力(沿着弹簧的轴线),橡皮绳只能受拉力,不能受压力,分析含弹簧问题时要特别注意.
(4)由于弹簧和橡皮绳受力时,其形变较大,发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变.但是,当弹簧和橡皮绳被剪断时,它们所受的弹力立即消失.
例4.如图所示,质量为m的小球置于倾角为30°的光滑斜面上,劲度系数为k的轻弹簧一端系在小球上,另一端固定在P点,小球静止时,弹簧与竖直方向的夹角为30°,则弹簧的伸长量为( )
A.
B.
C.
D.
B.
跟踪训练4.(2010新课标)一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为( )
A.
B.
C.
D.
物理思想方法“假设法”判断弹力的有无
“假设法”或“撤离法”:
可以先假设有弹力存在,然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合.还可以设想将与研究对象接触的物体“撤离”,看研究对象能否保持原来的状态,若能,则与接触物体间无弹力;若不能,则与接触物体间有弹力.
例5.如图所示,用轻质细杆连接的A、B两物体正沿着倾角为θ的斜面匀速下滑,已知斜面的粗糙程度是均匀的,A、B两物体与斜面的接触情况相同.试判断A和B之间的细杆上是否有弹力.若有弹力,求出该弹力的大小;若无弹力,请说明理由.
跟踪训练5.[多选]如图所示,用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O,并用第三根细线连接A、B两小球,然后用某个力F作用在小球A上,使三根细线均处于直线状态,且OB细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态.则该力可能为图中的( )
A.F1B.F2C.F3D.F4
课堂分组训练
A组力的概念及重力
1.下列关于力及重力的说法中正确的是( )
A.相距一定距离的两磁体间有相互作用力,说明力的作用可以不需要物质传递
B.物体的运动状态没有发生改变,物体也可能受到力的作用
C.形状规则的物体,其重心一定在其几何中心
D.物体重力的大小总是等于它对竖直弹簧秤的拉力
2.[多选]下列说法错误的是( )
A.力是物体对物体的作用
B.只有直接接触的物体间才有力的作用
C.用脚踢出去的足球,在向前飞行的过程中,始终受到向前的力来维持它向前运动
D.甲用力把乙推倒,说明甲对乙的作用力在先,乙对甲的作用力在后
B组弹力的有无及方向的判断
3.如图所示,下列四个图中,所有的球都是相同的,且形状规则质量分布均匀.甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间,乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上,丙球与其右侧的球放在另一个大的球壳内部并相互接触,丁球用两根轻质细线吊在天花板上,且其中右侧一根线是沿竖直方向.关于这四个球的受力情况,下列说法正确的是( )
A.甲球受到两个弹力的作用B.乙球受到两个弹力的作用
C.丙球受到两个弹力的作用D.丁球受到两个弹力的作用
4.如图所示,一重为10N的球固定在支杆AB的上端,今用一段绳子水平拉球,使杆发生弯曲,已知绳的拉力为7.5N,则AB杆对球的作用力( )
A.大小为7.5N
B.大小为10N
C.方向与水平方向成53°角斜向右下方
D.方向与水平方向成53°角斜向左上方
C组弹簧模型
5.如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:
①弹簧的左端固定在墙上;②弹簧的左端受大小也为F的拉力作用;③弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;④弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动.若认为弹簧质量都为零,以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量,则有( )
A.L2>L1B.L4>L3C.L1>L3D.L2=L4
6.如图所示,完全相同的质量为m的A、B两球,用两根等长的细线悬挂在O点,两球之间夹着一根劲度系数为k的轻弹簧,静止不动时,弹簧处于水平方向,两根细线之间的夹角为θ,则弹簧的长度被压缩了( )
A.
B.
C.
D.
课后巩固提升
一、选择题
1.关于力的概念,下列说法正确的是( )
A.一个受力物体可能受到两个施力物体的作用力
B.力可以从一个物体传给另一个物体
C.只有相互接触的物体之间才可能存在力的作用
D.一个受力物体可以不对其他物体施力
2.关于重力,下列说法正确的是( )
A.重力就是地球对物体的吸引力,重力的方向总是和支持面垂直
B.用弹簧测力计或天平都可以直接测出重力的大小
C.重力的大小与运动状态无关,完全失重状态下物体仍然有重力
D.弹簧测力计测物体的重力时,拉力就等于物体的重力,与运动状态无关
3.[多选]如图所示,A、B两物体的重力分别是GA=3N、GB=4N,A用悬绳挂在天花板上,B放在水平地面上,A、B间的轻弹簧上的弹力F=2N,则绳中张力F1和B对地面的压力F2的可能值分别为( )
A.7N和10NB.5N和2NC.1N和6ND.2N和5N
4.(2008广东理基)探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15N重物时,弹簧长度为0.16m;悬挂20N重物时,弹簧长度为0.18m,则弹簧的原长L原和劲度系统k分别为( )
A.L原=0.02m k=500N/mB.L原=0.10m k=500N/m
C.L原=0.02m k=250N/mD.L原=0.10m k=250N/m
5.如图,两木块的的质量分别是m1和m2,两轻弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面的木块压上面的弹簧上,整个系处于平衡状态,现缓慢向上提上面的木块直到它刚离开上面的弹簧,在这个过程中,下面的木块移动的距离为( )
A.
B.
C.
D.
6.如图所示,质量为m的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为θ.设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2,以下结果正确的是( )
A.F1=mgsinθB.F1=
C.F2=mgcosθD.F2=
7.(2011江苏)如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g.若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为( )
A.
B.
C.
mgtanαD.
mgcotα
8.如图所示,两根相距为L的竖直固定杆上各套有质量为m的小球,小球可以在杆上无摩擦地自由滑动,两小球用长为2L的轻绳相连,今在轻绳中点施加一个竖直向上的拉力F,恰能使两小球沿竖直杆向上匀速运动.则每个小球所受的拉力大小为(重力加速度为g)( )
A.
B.mgC.
F/3D.F
9.如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m的小球,下列关于杆对球的作用力F的判断中,正确的是()
A.小车静止时,F=mgsinθ,方向沿杆向上
B.小车静止时,F=mgcosθ,方向垂直杆向上
C.小车向右以加速度a运动时,一定有F=ma/sinθ
D.小车向左以加速度a运动时,
方向斜向左上方,与竖直方向的夹角为
10.如图所示,小车沿水平地面向右做匀加速直线运动,固定在小车上的直杆与水平地面的夹角为θ,杆顶端固定有质量为m的小球.当小车的加速度逐渐增大时,图中杆对小球的作用力变化的受力图正确的是(OO′为沿杆方向)( )
二、非选择题
11.如图为一轻质弹簧的长度L和弹力f大小的关系,试由图线确定:
(1)弹簧的原长________;
(2)弹簧的劲度系数________;
(3)弹簧伸长0.05m时,弹力的大小________.
12.一根大弹簧内套一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长0.2m,它们的下端平齐并固定,另一端自由,如图所示.当压缩此组合弹簧时,测得弹力与弹簧压缩量的关系如图所示.试求这两根弹簧的劲度系数k1和k2.
13.如图所示,质量为2m的物体A经一轻质弹簧与地面上的质量为3m的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮,一端连物体A,另一端连一质量为m的物体C,物体A、B、C都处于静止状态.已知重力加速度为g,忽略一切摩擦.
(1)求物体B对地面的压力;
(2)把物体C的质量改为5m,这时C缓慢下降,经过一段时间系统达到新的平衡状态,这时B仍没离开地面,且C只受重力和绳的拉力作用,求此过程中物体A上升的高度.
2.2 摩擦力
考点知识梳理
一、静摩擦力
1.产生:
两个相互接触的物体,有相对运动趋势时产生的摩擦力.
2.作用效果:
总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用.
3.产生条件:
(1)相互接触且挤压;
(2)有相对运动趋势;(3)接触面粗糙.
4.大小:
随外力的变化而变化,大小在零和最大静摩擦力之间.
5.方向:
与接触面相切,且总是与物体的相对运动趋势方向相反.
6.最大静摩擦力:
静摩擦力的最大值.
思考:
受静摩擦力的物体一定静止吗?
举例说明.
二、滑动摩擦力
1.产生:
两个相互接触的物体发生相对运动时产生的摩擦力.
2.作用效果:
总是起着阻碍物体间相对运动的作用.
3.产生条件:
(1)相互接触且挤压;
(2)有相对运动;(3)接触面粗糙.
4.大小:
滑动摩擦力大小与压力成正比,即:
Ff=μFN.
5.方向:
跟接触面相切,并跟物体相对运动方向相反.
思考:
怎样正确理解“相对”的含义?
规律方法探究
要点一 静摩擦力的有无及方向判断
1.判断静摩擦力方向的方法
(1)假设法:
静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反,利用“假设法”可以判断出物体相对运动趋势的方向;
(2)状态法:
根据二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律,可以判断静摩擦力的方向;
(3)利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断,此法关键是抓住“力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力的方向.
2.若静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间,则二者一定具有相对运动的趋势,如(a)、(b)图中,物体A有相对于传送带和斜面下滑的趋势.
3.静摩擦力的方向一定与相对运动趋势方向相反,如图(c)中,A相对于竖直墙有下滑的趋势,它受到的静摩擦力方向向上.
4.静摩擦力的方向与物体的运动方向可能相同,也可能相反,也可能成任意夹角,如图(d)中手拿瓶子可以向任意一个方向运动.
5.还可以根据物体的运动状态来判断,如图(e)中,物体A受的静摩擦力起着动力作用,使A与B一起加速.即静摩擦力可能是动力,也可能是阻力.
例1.如图所示,甲物体在水平外力F的作用下静止在乙物体上,乙物体静止在水平地面上.现增大外力F,两物体仍然静止,则下列说法正确的是( )
A.乙物体对甲物体的摩擦力一定增大
B.乙物体对甲物体的摩擦力一定沿斜面向上
C.乙物体对水平地面的摩擦力一定增大
D.乙物体对水平地面的压力一定增大
跟踪训练1.如图所示,物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动,关于物体A所受的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相同
B.甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相反
C.甲、乙两图中物体A均不受摩擦力
D.甲图中物体A不受摩擦力,乙图中物体A受摩擦力,方向和F方向相同
跟踪训练2.(2011天津)如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力( )
A.方向向左,大小不变B.方向向左,逐渐减小
C.方向向右,大小不变D.方向向右,逐渐减小
要点二 摩擦力的大小计算
计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力.
1.滑动摩擦力由公式F=μFN计算.计算时关键是对相互挤压力FN的分析(FN跟研究对象受到的垂直于接触面的力密切相关,也跟研究对象在该方向上的运动状态有关).
2.静摩擦力的计算,首先区分是最大值还是非最大值.
(1)最大静摩擦力Fmax:
是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力,它只在这一特定状态下才表现出来.它比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即Fmax=μFN.
(2)非最大静摩擦力F,它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面相互挤压力FN无直接关系,因此F具有大小、方向的可变性,变化性强是它的特点.对具体问题要具体分析研究对象的运动状态,根据物体所处的状态(平衡、加速),由力的平衡条件或牛顿运动定律求解.
例2.如图所示,人重600N,木块A重400N,人与木块、木块v与水平面间的动摩擦因数均为0.2.现人用水平力拉绳,使他与木块一起向右做匀速直线运动,滑轮摩擦不计,求:
(1)人对绳的拉力;
(2)人脚对A的摩擦力的大小和方向.
例3.一块质量均匀分布的长方体木块按如图甲、乙、丙所示的三种方式在同一水平面上运动,其中甲图中木块做匀速运动,乙图中木块做匀加速运动,丙图中木块侧立在水平面上做与甲图相同的运动.则下列关于甲、乙、丙三图中木块所受滑动摩擦力大小关系的判断正确的是( )
A.Ff甲=Ff乙 C.Ff甲=Ff乙=Ff丙D.Ff丙 跟踪训练3.在粗糙的水平面上放一物体A,A上再放一质量为m的物体B,A、B间的动摩擦因数为μ,施加一水平力F作用于A(如图所示),计算下列情况下A对B的摩擦力. (1)A、B一起做匀速运动时; (2)A、B一起以加速度a向右匀加速运动时; (3)力F足够大而使A、B发生相对滑动时; (4)A、B发生相对滑动,且B物体的 伸到A的外面时. 不动,如图所示.则铁块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图象可能正确的是下图中的(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( ) 例5.如图所示,把一重为G的物体,用一水平方向的推力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上,从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下图中的( ) 跟踪训练4.一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图所示,其中F1=10N,F2=2N,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为( ) A.10N,方向向左B.6N,方向向右C.2N,方向向右D.0 课堂分组训练 A组静摩擦力的有无及方向判断 1.如图所示,位于斜面上的木块M在沿斜面向上的力F的作用下处于静止状态,则关于斜面对木块的静摩擦力,说法正确的是( ) A.方向一定沿斜面向上B.方向一定沿斜面向下 C.大小可能等于零D.大小一定等于F 2.用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,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°,如图所示.则物体所受摩擦力( ) A.等于零 B.大小为 mg,方向沿斜面向下 C.大小为 mg,方向沿斜面向上 D.大小为mg,方向沿斜面向上 B组摩擦力的计算 3如图所示,位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q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是μ,两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑轮上的摩擦都不计.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.3μmgC.2μmgD.μmg 4.如图所示,一质量不计的弹簧原长为10cm,一端固定于质量m=2kg的物体上,另一端施一水平拉力F.(g=10m/s2) (1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当弹簧拉长12cm时,物体恰好匀速运动,弹簧的劲度系数多大? (2)若将弹簧拉长11cm时,物体所受到的摩擦力大小为多少? (3)若将弹簧拉长13cm时,物体所受的摩擦力大小为多少? (设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等) C组摩擦力的突变问题 5.物体A的质量为1kg,置于水平地面上,物体与地面的动摩擦因数μ=0.2.从t=0时刻开始,物体以一定初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左、大小恒为F0=1N的作用力.则反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象是(取向右为正方向)( ) 6.(2006北京)木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25,夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m,系统置于水平地面上静止不动.如图所示,现用F=1N的水平拉力作用在木块B上,则下列说法正确的是( ) A.木块A所受摩擦力大小是12.5NB.木块A所受摩擦力大小是11.5N C.木块B所受摩擦力大小是9ND.木块B所受摩擦力大小是7N 课后巩固提升 一、选择题 1.对于相互接触的两个物体之间同一接触面上的弹力和摩擦力,以下说法中正确的是( ) A.有弹力必有摩擦力B.有摩擦力必有弹力 C.摩擦力的大小一定与弹力成正比D.摩擦力的方向与弹力的方向垂直 2.卡车上放一木箱,车在水平路面上运动时,以下说法中正确的是( ) A.车启动时,木箱给卡车的摩擦力向后 B.车做匀速直线运动时,车给木箱的摩擦力向前 C.车做匀速直线运动时,车给木箱的摩擦力为零 D.车突然制动时,木箱获得向前的摩擦力,使木箱向前滑动 3.如图所示,重为G的木棒,可绕光滑轴O自由转动,现将棒搁在表面粗糙的小车上,小车原来静止,如果用水平力F拉动小车,则棒受到的摩擦力方向( ) A.向右B.向左C.等于零D.都有可能 4.[多选]如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,小物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态.则( ) A.B受到C的摩擦力一定不为零 B.C受到水平地面的摩擦力一定为零 C.斜面体C有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力 D.将细绳剪断,若B物体依然静止在斜面上,此时水平面对C的摩擦力为0 5.如图所示,物块A放在倾斜的木板上,已知木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同,则物块和木板间的动摩擦因数为( ) A. B. C.
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