高一物理《力的相互作用》复习课.docx
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高一物理《力的相互作用》复习课
第三章:
相互作用
本章知识框架搭建
一、如何判断弹力的方向
弹力的产生条件是:
(1)两个物体相互接触;
(2)接触处发生弹性形变。
弹力的方向垂直接触面。
对于绳的弹力一定指向绳收缩的方向,对于杆的弹力可以沿杆的方向也可以不沿杆的方向,现分析如下:
1.杆的一端与墙接触,另一端与地面接触,且处于静止状态,分析杆AB受的弹力。
2杆处在半圆形光滑碗的内部,且处于静止状态,分析杆受的弹力。
3圆柱体静止在地面上,杆与圆柱体接触也处于静止状态,分析杆受的弹力。
4
两条细绳上端固定,下端与物体接触,物体处于平衡状态,分析物体受的弹力。
5杆的弹力可能沿杆的方向也可能不沿杆的方向
杆与物体接触且均处于静止状态,分析杆对物体的弹力。
二、摩擦力
滑动摩擦力
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、滑动摩擦力产生的条件
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Vb的对地速度向右滑动,物体A此时以Va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?
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。
训练:
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
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.(20XX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-
静摩擦力
一、静摩擦力有无得判断
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。
2.静摩擦力大小的求解
1.质量为m的木块受到水平力F的作用,靠在竖直粗糙的墙壁上,,下列说法正确的是( )
A.若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上
B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大
C.若木块沿墙壁向下运动,则墙壁对木块的摩擦力大小为μF
D.若开始时木块静止.当撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块不受滑动摩擦力作用
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,系统静止时弹簧压缩量为2L.斜面倾角为30°,如图所示.则物体所受摩擦力( )
A.等于零
B.
mg,沿斜面向下
C.3mg,沿斜面向上
D.mg,沿斜面向上
3.如图所示,两个等大的水平力F分别作用在物体B、C上。
物体A、B、C都处于静止状态。
各接触面与水平地面平行。
物体A、C间的摩擦力大小为f1,物体B、C间的摩擦力大小为f2,物体C与地面间的摩擦力大小为f3,则:
()
A.
B.
C.
D.
三、受力分析
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).
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)。
1..如图所示,物体A、B、C叠放在水平桌面上,水平力F作用于C物体,使A、B、C以共同速度向右匀速运动,那么关于物体
受几个力的说法正确的是()
A.A受6个,B受2个,C受4个
B.A受5个,B受3个,C受3个
C.A受5个,B受2个,C受4个
D.A受6个,B受3个,C受4个
2.如图所示,一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做匀速直线运动,则下列说法正确的是()
A.物体可能只受两个力作用
B.物体可能受三个力作用
C.物体可能不受摩擦力作用
D.物体一定受四个力
四、共点力平衡问题
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.
4.共点力平衡中的动态分析
题型特点:
(1)物体受到三个力
(2)三个力中一个是恒力;一个力的大小改变,方向不变;一个力的大小和方便都在变化(3)两个变力的合力与恒力等大反向。
解题思路:
(1)明确研究对象
(2)分析物体的受力(3)用力的合成或力的分解作平行四边形(也可简化成矢量三角形)(4)正确找出力的变化方向(5)根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况。
注意几点:
(1)哪个是恒力,那个是方向不变的力,那个是大小和方向不变的力
(2)正确判断力的变化方向及方向变化的范围
(3)
力的方向在变化的过程中,力的大小是否存在极值问题
1、如图所示,把球夹在竖直墙AC和木板BC之间,不计摩擦,球对墙的压力为N1,球对板的压力为N2。
在将板BC逐渐放至水平的过程中,下列说法中,正确的是()
A.N1和N2都增大B.N1和N2都减小
C.N1增大,N2减小D.N1减小,N2增大
2..如图所示,在拉力F的作用下,物体A向右运动过程中,物体B匀速上升,若A对地面压力为N,A所受摩擦力为f,绳子对A的拉力为T,那么在运动过程中,N、f、T的变化情况,下面说法正确的是()
A.N增大、f增大、T增大B.N减小、f减小、T减小
C.N增大、f增大、T不变D.N增大、f减小、T不变
3.如图所示,用绳子牵引小船,设水的阻力不变,在船匀速靠岸的过程中()
A.绳子的拉力不断增大B.绳子拉力不断减小
C.绳子的拉力不变D.无法判断
4.如图所示,使弹簧测力计Ⅱ从图示位置开始沿顺时针方向缓慢转动,在此过程中,保持结点位于O点不变,保持弹簧测力计I的拉伸方向不变,那么,在全过程中关于弹簧测力计I、Ⅱ的读数F1和F2的变化是()
A.F1增大,F2减小B.F1减小,F2先增大后减小
C.F1减小,F2增大D.F1减小,F2先减小后增大
5.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?
6.一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()
五、与滑轮结合的一类考点
1.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
2.如图所示,物体A质量为2kg,与斜面间摩擦因数为0.4若要使A在斜面上静止,物体B质量的最大值和最小值是多少?
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
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
A.
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.
7、小测试:
1.下列说法正确的是( )
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.物体所受重力的等效作用点叫物体的重心
C.磁铁吸引铁钉时,铁不需要接触,说明力可以脱离物体而存在
D.形状规则的物体其重心一定在其几何中心
2.下列说法正确的是( )
A.由F=kx可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比
B.由k=
可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的长度改变量x成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身因素决定的,与弹力F大小和弹簧形变量x大小无关
D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小的形变而产生的
3.关于摩擦力,下列说法正确的是()
A.有摩擦力一定有弹力B.运动的物体不可能受到静摩擦力的作用
C.静摩擦力总是与物体的相对运动趋势的方向相反
D.静摩擦力可以是动力,而滑动摩擦力只能是阻力
4.如图,电灯悬挂于两墙之间,更换水平绳OA使连结点A向上移动而保持O点的位置不变,则A点向上移动时()
A.绳OA的拉力逐渐增大
B.绳OA的拉力逐渐减小
C.绳OA的拉力先增大后减小
D.绳OA的拉力先减小后增大
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
6.如图所示,一个氢气球重16N,空气对它的浮力为22N,由于受到水平风力的作用,使系氢气球的绳子和地面的夹角θ=530,求绳子的拉力和水平风力的大小。
7.如图所示,物体A重40N,物体B重20N,A与B、B与地的动摩擦因数分别是0.4和0.2,
物体B用细绳系住,为将A匀速拉出,求所需施加水平拉力的大小。
8.一个氢气球,质量为200kg,系一根绳子使它静止不动,且绳子竖直,如图所示.当割断绳子后,气球以2m/s2的加速度匀加速上升,求割断绳子前绳子的拉力为多大?
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