第6讲——三种常见的力 物体受力分析(7页)

学案(06)——三种常见的力物体受力分析知识回忆分清重力、弹力、摩擦力产生的条件、大小、方向、作用点．正确地对物体进行受力分析，是解决力学问题的前提和关键．(1)重力产生条件：________________，重力大小：G＝mg(g为重力加速度，它的数值在地球上的________最大，________最小；在同一地理位置，离地面越高，g值______．)一般情况下，在地球表面附近我们认为重力是恒力．重力的方向________，重力作用点——重心：质量均匀分布、有规则形状的物体重心在物体的____________，物体的重心__________在物体上(填“一定”或“不一定”)．质量分布不均或形状不规则的薄板形物体的重心可采用________粗略确定．(2)弹力产生条件：______________________．弹力大小：与形变有关，一般用平衡条件或动力学规律求出弹簧弹力大小．胡克定律：f＝kx式中的k被称为________，它的单位是____，它由__________决定；式中的x是弹簧的____________．弹力的方向：与形变方向相反．轻绳只能产生拉力，方向沿绳子且指向________的方向；坚硬物体的面与面，点与面接触时，弹力方向______接触面(若是曲面则是指其切面)，且指向被压或被支持的物体．球面与球面之间的弹力沿半径方向，且指向受力物体．(3)摩擦力产生条件：两物体接触面________；物体间存在____________；接触物体间有相对运动(________摩擦力)或相对运动趋势(________摩擦力)．摩擦力的方向：滑动摩擦力的方向沿接触面和__________相反，与物体运动方向不一定相同．静摩擦力方向沿接触面与物体的__________相反．可以根据平衡条件或牛顿运动定律判断．滑动摩擦力的大小：f ＝μN，式中的N是指__________，不一定等于物体的重力；式中的μ被称为动摩擦因数，它的数值由________________________决定；静摩擦力的大小：0＜f静≤f m除最大静摩擦力以外的静摩擦力大小与正压力______关，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，与正压力成______比；静摩擦力的大小应根据平衡条件或牛顿运动定律来进行计算．跟踪练习第1题图1．用一个水平推力F＝Kt(K为恒量，t为时间)把一重为G的物体压在竖直的足够高的平整墙上，如图所示，从t＝0开始物体所受的摩擦力f随时间t变化关系是下图中的哪一个()2．L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示．若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力．则木板P的受力个数为()第2题图A．3B．4C．5D．63．如图所示，重为20N的物体在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到一个大小为10N，方向水平向右的恒力作用，则物体所受的摩擦力的大小和方向为()第3题图A．2N，水平向左B．2N，水平向右C．12N，水平向右D．8N，水平向右4．在机场货物托运处，常用传送带运送行李和货物，如图所示，靠在一起的两个质地相同，质量和大小均不同的包装箱随传送带一起上行，下列说法正确的是() A．匀速上行时b受3个力作用B．匀加速上行时b受4个力作用C．若上行过程传送带因故突然停止时，b受4个力作用D．若上行过程传送带因故突然停止后，b受的摩擦力一定比原来大第4题图5．如图所示，有黑白两条毛巾交替折叠放在地面上，白毛巾的中部用线与墙连结着，黑毛巾的中部用手将它拉住，欲将其分离开来，若每条毛巾的质量均为m，毛巾间及其跟地面的摩擦因数均为μ，问将黑毛巾匀速拉出需加多大的力？第5题图6．如图所示，各接解面都是光滑的，则A、B间无弹力作用的是()即时检测1．关于摩擦力，下列说法正确的是()A．相互压紧的粗糙物体间总是有摩擦力的B．摩擦力的方向总是与物体的运动方向在同一直线上C．正压力增大，摩擦力一定增大D．摩擦力的方向与物体的运动方向有时是一致的2．如图所示，P是主动轮，通过皮带带动从动轮Q，A和B、C和D分别是皮带和皮带轮边缘相互接触的点(图中只是示意)，如果皮带不打滑，则()第2题图A．A与B、C与D处于相对静止状态B．B点相对于A点运动趋势的方向与B点运动方向相反C．D点相对于C点运动趋势的方向与D点运动方向相反D．主动轮P受到皮带给的摩擦力是阻力，而从动轮Q受到皮带给的摩擦力是动力3．如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的边长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是()第3题图A．若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力B．若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下C．若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上D．若不计空气阻力，下落过程中，B对A没有压力4．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中弹簧的左端固定在墙上，②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动，若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有()第4题图A．l2＞l1B．l4＞l3C．l1＞l3D．l2＝l45．如图所示，原长分别为L1和L2、劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直地悬挂在天花板下．两弹簧之间有一质量为m1的物体，最下端挂着质量为m2的另一物体．整个装置处于静止状态，这时两个弹簧的总长度为__________．用一个质量为m的平板把下面的物体竖直地缓慢地向上托起，直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，这时平板受到下面物体的压力大小等于__________．第5题图第6题图6．如图有一半径为r＝0.2m的圆柱体绕竖直轴OO′以ω＝9rad/s的角速度匀速转动．今用力F将质量为1kg的物体A压在圆柱侧面，使其以v0＝2.4m/s的速度匀速下降．若物体A 与圆柱面的摩擦因数μ＝0.25，求力F的大小．(已知物体A在水平方向受光滑挡板的作用，不能随轴一起转动．)学案(06)——三种常见的力物体受力分析知识回忆(1)地球的吸引两极赤道越小竖直向下几何中心不一定悬挂法(2)接触和形变劲度系数N/m弹簧的材料、粗细、匝数伸长量收缩垂直于(3)粗糙弹力滑动静相对运动方向相对运动趋势方向正压力接触面材料、性质、粗糙程度无正跟踪练习1.B【解析】设物体与墙壁间的动摩擦因数为μ，则开始时物体受滑动摩擦力F f ＝μF N＝μF＝μkt∝t，所以，图线开始部分为过原点的倾斜直线．开始阶段物体所受滑动摩擦力小于重力，物体沿墙壁向下加速滑动；当物体所受滑动摩擦力大于重力后，物体沿墙壁向下减速滑动，直至静止．此后，物体受静摩擦力F′f＝G.故正确选项为B.2.C【解析】本题考查物体的受力分析，锻炼学生的思维严密性．P物体首先受重力及斜面的支持力作用，然后对P、Q及弹簧组成的系统整体分析，能匀速下滑，说明斜面一定是粗糙的，则物体P要受斜面的摩擦力作用．再隔离Q物体，与重力沿斜面方向的分力平衡的是弹簧的弹力，此时弹簧处于压缩状态，对P也有弹力作用，另外还有Q对P 的压力作用，共5个力．3.B4.A5.3μmg6.C【解析】图中A、B间均保持静止，根据平衡关系及受力分析可知C选项正确．即时检测1.D【解析】摩擦力产生的条件是两个物体间的接触面粗糙，相互间有弹力的作用并存在着相对运动或相对运动趋势，三者必须同时满足，所以A错．摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向或相对运动趋势相反，不一定与物体的运动方向在同一直线上，所以B也错．滑动摩擦力的大小才与正压力成正比，静摩擦力的大小随着使物体有运动趋势的外力的增大而增大，但它们的值总是相等的，在达到最大静摩擦力之前与正压力无关，所以C 也错．2.ACD【解析】主动轮P通过皮带靠摩擦传动带动从动轮Q转动，皮带对P的摩擦力是阻力，对Q的摩擦力是动力，所以选项D正确．同理A也正确．设皮带光滑，P 轮顺时针转动则B点转动方向顺时针、相对于静止的A点运动方向也是顺时针，所以B选项错误．设Q轮光滑，由P通过静摩擦使皮带在Q轮上顺时针转动，D点相对于顺时针转动的C点，运动方向是逆时针、所以选项C正确．全题正确选项是A、C、D.3.BD【解析】先利用整体法确定加速度与重力加速度的大小关系，再利用隔离法分析A、B之间的相互作用情况．若不计空气阻力，则A、B整体的加速度等于重力加速度，物体B 的加速度也等于重力加速度，因此A 对B 没有作用力，同理，B 对A 也没有作用力，故选项A 错D 对；若考虑空气阻力，则上升过程中，A 、B 整体的加速度大于重力加速度，则B 的加速度大于重力加速度，故A 对B 有向下的压力，选项B 对；在下降过程中，A 、B 整体的加速度小于重力加速度，则B 的加速度小于重力加速度，故A 对B 有向上的压力，根据力的相互性，B 对A 有向下的压力，选项C 错，故选B 、D .4.D 【解析】 考查胡克定律的应用及物体平衡的条件．因为四个弹簧上各点受到的拉力都是F ，由胡克定律可知F ＝kx ，则四个弹簧的伸长量x ＝F k都相等． 5.L 1＋L 2＋m 2g k 2＋（m 1＋m 2）g k 1 m 2g ＋k 2m 1g k 1＋k 2【解析】 弹簧L 1伸长量ΔL 1＝(m 1＋m 2)g/k 1；弹簧L 2伸长量ΔL 2＝m 2g/k 2，这时两个弹簧的总长度为L 1＋L 2＋m 2g k 2＋（m 1＋m 2）g k 1.设托起m 2后，L 1的伸长量为ΔL 1′，L 2的压缩量为ΔL 2′，据题意ΔL 1′＝ΔL 2′，由m 1的平衡条件可知：k 1·ΔL 1′＋k 2·ΔL 2′＝m 1g ，解得ΔL 2′＝m 1g/(k 1＋k 2)，这时平板所受到的m 2的压力大小为：F N ＝k 2·ΔL 2′＋m 2g ＝m 2g ＋k 2m 1g k 1＋k 2. 6.50N 【解析】 在水平方向圆柱体有垂直纸面向里的速度，A 相对圆柱体有垂直纸面向外的速度为v′，v′ ＝ ωr ＝ 1.8m /s ；在竖直方向有向下的速度v 0 ＝ 2.4m /s ，A 相对于圆柱体的合速度为v ＝v 0＋v′2＝ 3m /s ，合速度与竖直方向的夹角为θ，则cosθ ＝v 0v ＝45，A 做匀速运动，竖直方向平衡，有F f · cos θ ＝mg ，得F f ＝mg cos θ ＝ 12.5N ，另F f ＝μF N ，F N ＝F ，故F ＝F f μ＝50N .。