第二章相互作用

第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力知识一重力1．产生：由于地球的吸引而使物体受到的力．2．大小：与物体的质量成正比，即G＝mg.可用弹簧秤测量重力．3．方向：总是竖直向下．4．重心：其位置与其质量分布和形状有关．(1)重力的方向总是指向地心．( )(2)地面上的物体在赤道上受到的重力最小．( )(3)物体挂在弹簧秤下，弹簧秤的示数一定等于物体的重力．( )知识二弹力1．产生条件(1)两物体相互接触．(2)两物体发生弹性形变．2．方向弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反．几种典型的弹力的方向如下：(1)压力：垂直于接触面而指向被压的物体．(2)支持力：垂直于接触面而指向被支持的物体．(3)细绳的拉力：沿绳指向绳收缩的方向．(4)轻杆的弹力：不一定沿杆，要根据运动状态具体分析．3．大小(1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律：F ＝kx .(2)非弹簧类弹力大小应根据平衡条件或动力学规律求解．如图所示的甲、乙、丙三个小球均处于静止状态，各接触面均光滑，请思考三个小球各受几个弹力作用？并指出弹力的具体方向．[提示] 甲、乙球只受水平面的支持力，方向向上，丙球受两个弹力，一个来自球底接触面，指向球中心，另一个是右侧小球的挤压力，垂直接触面向左．(1)摩擦力的方向一定与物体运动方向相反．( ) (2)运动的物体不可能受到静摩擦力的作用．( ) (3)正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变．( )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．下列关于重力和重心的说法正确的是( ) A ．物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力 B ．物体静止时，对水平支持物的压力就是物体的重力C ．用细线将物体悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上D ．重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物体上3．一根轻质弹簧，当它上端固定、下端悬挂重为G的物体时，长度为L1；当它下端固定在水平地面上，上端压一重为G的物体时，其长度为L2，则它的劲度系数是( )A.GL1B.GL2C.GL1－L2D.2GL1－L2图2－1－14．(2013·上海高考)如图2－1－1，质量m A>m B的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面．让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是( )5．(多选)(2012·山东基本能力)力是物体间的相互作用．下列有关力的图示及表述正确的是( )考点一 [08] 弹力的分析与计算一、弹力有无的判断1．“条件法”：根据弹力产生的两个条件——接触和形变直接判断．图2－1－22．“假设法”或“撤离法”：在一些微小形变难以直接判断的情况下，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．图2－1－2中绳“1”对小球必无弹力，否则小球不能静止在此位置．图2－1－33．“状态法”：根据研究对象的运动状态受力分析，判断是否需要弹力，物体才能保持现在的运动状态．如图2－1－3中车匀加速向右运动，A必然受车厢臂的弹力才能随车向右加速运动．二、弹力方向的判断弹力方向除几种典型情况(压力、支持力、绳力等)外，一般应由其运动状态结合动力学规律确定．三、弹力大小的计算弹力大小除弹簧类弹力由胡克定律计算外，一般也要结合运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律求解．——————[1个示范例]——————画出图2－1－4中物体A受力的示意图．图2－1－4——————[1个预测例]——————图2－1－5如图2－1－5所示，质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上，现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它刚好没有发生形变．已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦．将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变，求a、b两点间的距离．考点二 [9] 静摩擦力的有无及方向判断一、假设法二、状态法：先判断物体的运动状态，再利用二力平衡或牛顿第二定律分析判定静摩擦力的有无和方向．三、用牛顿第三定律判断：“摩擦力总是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向．——————[1个示范例]——————图2－1－6如图2－1－6，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——————[1个预测例]——————图2－1－7(多选)如图2－1－7所示，倾角为θ的斜面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受到地面的摩擦力一定为零C．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依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力为0考点三 [10] 摩擦力大小的计算一、滑动摩擦力的计算滑动摩擦力用公式F＝μF N或力的平衡条件进行分析计算，切记，F N表示正压力，不一定等于重力G.二、静摩擦力的计算1．静摩擦力大小不能用F＝μF N计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，即F m＝μF N.2．静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可能的取值范围是：0＜F f≤F m.——————[1个示范例]——————(多选)(2014·南京模拟)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力规律的实验中，特设计了如图2－1－8甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节传感器高度可使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根细绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部细绳水平)，整个装置处于静止状态．实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图2－1－8乙所示，则结合该图象，下列说法中正确的是图2－1－8A．可求出空沙桶的重力B．可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C．可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D．可判断第50秒后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)——————[1个预测例]——————图2－1－9如图2－1－9所示，质量为m B＝24 kg的木板B放在水平地面上，质量为m A＝22 kg的木箱A放在木板B上．一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，轻绳与水平方向的夹角为θ＝37°.已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1＝0.5.现用水平向右、大小为200 N 的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin 37°≈0.6，cos 37°≈0.8，重力加速度g取10 m/s2)，则木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为( )A．0.3 B．0.4 C．0.5 D．0.6【审题指导】(1)匀速抽出木板B，A、B均处于平衡状态．(2)整体隔离相结合受力分析，列平衡方程．(1)在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析．(2)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的．(3)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，即摩擦力不一定是阻力.有关摩擦力的判断误区——————[1个易错例]——————图2－1－10如图2－1－10所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μ2.当它们从静止开始沿斜面下滑时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为多少？【规范解答】先取PQ为一整体，受力分析如图所示．由牛顿第二定律得：(M＋m)g sin θ－F fQ＝(M＋m)aF fQ＝μ2F NF N＝(m＋M)g cos θ以上三式联立可得a＝g sin θ－μ2g cos θ再隔离P物体，设P受到的静摩擦力为F fP，方向沿斜面向上，对P再应用牛顿第二定律得：mg sin θ－F fP＝ma可得出F fP＝μ2mg cos θ.1．审题方面(1)P、Q相对静止，二者之间的摩擦力为静摩擦力，不能用动摩擦因数μ1计算．(2)P、Q相对静止，未必是平衡状态，不能认为F f＝mg sin θ.2．方法应用方面不能灵活应用整体法和隔离法对研究对象进行受力分析而造成错解图2－1－11(多选)如图2－1－11所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到向右的拉力F的作用向右滑行，长木板处于静止状态．已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2.下列说法正确的是( )A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mgB．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)gC．当F>μ2(m＋M)g时，木板便会开始运动D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动⊙对力的概念的理解1．(2014·南昌二中质检)关于力的概念，下列说法中正确的是( )A．因为力是物体对物体的作用，所以力与物体是相互依存的B．对于受多个力的物体，可以同时找到几个施力物体C．放在桌面上的书本受到桌面对它向上的弹力，这是由书本发生微小形变而产生的D．压缩弹簧时，手先给弹簧一个压力，等弹簧被压缩一段距离后才反过来给手一个弹力⊙受力分析2.图2－1－12如图2－1－12，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平．则在斜面上运动时，B受力的示意图为( )⊙弹力的判断3.图2－1－13如图2－1－13所示，一重为10 N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7.5 N，则AB杆对球的作用力( )A．大小为7.5 NB．大小为10 NC．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⊙弹力、摩擦力的综合应用图2－1－144．(2014·西安五校联考)如图2－1－14所示，A、B两物体叠放在水平地面上，A物体质量m＝20 kg，B物体质量M＝30 kg.处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁，另一端与A物体相连，弹簧处于自然状态，其劲度系数为250 N/m，A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ＝0.5.现有一水平推力F作用于物体B上缓慢地向墙壁移动，当移动0.2 m时，水平推力F的大小为(已知A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s)( ) A．350 N B．300 N C．250 N D．200 N5．如图2－1－15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( )图2－1－15A．4μmg B．3μmgC．2μmg D．μmg。