易错点04 弹力 摩擦力 受力分析(解析版) -备战2023年高考物理易错题

易错点04 弹力摩擦力受力分析

例题1.（2022·福建·模拟预测）人形机器人阿特拉斯（A tla s）可以模仿人类完成自主连续跳跃、空中转体180°等一系列高难度动作。如图所示，某次测试中，该机器人从木箱跳跃到前方矮桌后站稳，则机器人（）

A．从开始起跳到离开木箱的过程中，木箱对其支持力大于其对木箱的压力

B．从开始起跳到离开木箱的过程中，木箱对其摩擦力方向向前

C．从开始起跳到离开木箱的过程中，木箱对其支持力做正功

D．离开木箱后上升到最高点时，其速度为零

【答案】B

【解析】

A．木箱对其支持力大于其对木箱的压力互为相互作用力，故二者大小相等，A错误；B．从开始起跳到离开木箱的过程中，机器人脚对木箱有向后的运动趋势，故木箱对其摩擦力方向向前，B正确；

C．从开始起跳到离开木箱的过程中，木箱对其支持力主要作用于机器人脚上，而机器人脚并没有发生位移，故木箱支持力对机器人不做功。C错误；

D．离开木箱后上升到最高点时，其竖直方向上的分速度为零，水平方向分速度不为零，D 错误。

故选B。

【误选警示】

误选A的原因：错误认为向上跳起时支持力大于压力。支持力和压力是作用力与反作用力，两者始终大小相等。

误选C的原因：错误认为支持力对机器人做功。支持力的作用点没有移动，支持力不做功。

误选D的原因：错误认为最高点速度是零。斜上抛运动，最高点速度等于抛出时初速度的水平分速度。

例题2. （2022·福建省龙岩第一中学模拟预测）木块A 、B 的质量分别为5kg 和6kg ，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25。夹在A 、B 之间的轻质弹簧被压缩了2cm ，弹簧的劲度系数为400N/m ，初始时两木块在水平地面上静止不动。现用与水平方向成60°的拉力F ＝6N 作用在木块B 上，如图所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g ＝10m/s 2，则在力F 作用后（ ）

A ．木块A 所受摩擦力的方向向左

B ．木块A 所受摩擦力大小是12.5N

C ．木块B 所受摩擦力大小是11N

D ．木块B 所受摩擦力大小是15N

【答案】C

【解析】 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，所以A 受到的最大静摩擦为

mA NA 0.255012.5N F F μ==⨯=

B 受到的最大静摩擦为

mB NB 0.256015N F F μ==⨯=

此时弹簧的弹力为

40000.028N F kx ==⨯=弹

弹簧的弹力的大小小于物体受到的最大静摩擦力的大小，物体处于静止状态，根据平衡条件，A 受到的摩擦力大小为8N ，方向向右，B 受到的摩摩擦力也是8N ，方向向左，当与水平方向成60°的拉力

6N F ＝

作用在木块B 上，假设物体B 仍静止，则B 受到的摩擦力为11N ，此时小于最大静摩擦，则B 仍然静止，摩擦力方向向左，施加F 后，弹簧的形变量不变，则A 受力情况不变，A 受到的摩擦力大小仍为8N ，方向向右，C 正确。

故选C 。

【误选警示】

误选A 的原因： 弹簧弹力方向判断出错。二力平衡判断摩擦力方向。

误选B 的原因：木块A 所受最大静摩擦力为12.5N ，此时木块A 所受静摩擦力并没有达到最大静摩擦力。

误选D 的原因：把木块B 所受压力错误认为是木块B 的重力，错误认为木块B 所受最大静摩擦力为15N 。又错误认为木块B 所受摩擦力为最大静摩擦力。

1.判断弹力方向的三种方法

方法一：形变方向法

弹力的方向与施力物体形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上,判断弹力的方向时先明确两物体之间的作用类型,再根据各种类型的特点来判断弹力的方向。 方法二:替换法

用细绳替换装置中的杆,看能否维持原来的状态。如果能维持,则说明这个杆提供的是拉力,否则提供的是支持力。

方法三:状态法

物体的受力必须与物体的运动状态相符合,可根据物体所处的状态,先假设一个弹力的方向,由平衡条件或牛顿第二定律列方程求出弹力。所得结果若为正值,其方向与假设方向相同;若为负值,其方向与假设方向相反。

2.弹力的计算方法

(1)胡克定律kx F =

弹簧弹力的问题分析:其中x 是弹簧的形变量(可能是伸长量,也可能是压缩量), 0l l x -=; k 是弹簧的劲度系数,它是一个反映弹簧形变难易程度的物理量,由弹簧本身(材料、长度、粗细、匝数等)决定。

(2)平衡条件法

对于处于静止状态或匀速直线运动状态的物体,弹力的大小可以根据平衡条件进行求解。 注意:胡克定律只能计算弹簧弹力的大小,而弹簧弹力的方向要根据是被拉伸还是被压缩来确定,其方向总是与弹簧恢复原状的方向相同。

3.计算摩擦力的大小

滑动摩擦力和静摩擦力的计算方法有所不同,因此计算摩擦力时,应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。

(1)静摩擦力的大小

静摩擦力是被动力,其大小无具体计算公式,只能依据力的平衡条件或牛顿运动定律间接求解。静摩擦力的大小介于0和最大静摩擦力之间,即max '

0f f F F <<。

(2)滑动摩擦力的大小

①公式法:N f F F μ=,式中N F 为两物体间的正压力,其大小不一定等于重力。

②状态法:若动摩擦因数μ未知,可利用平衡条件或牛顿第二定律,结合物体的运动状态和其他受力情况间接确定滑动摩擦力的大小。

4.怎样解摩擦力的突变问题

(1)“静—静”突变

物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生突变时,如果物体仍然保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。

(2)"动一静"突变

在摩擦力和其他力作用下,做减速运动的物体突然停止滑行时,物体将静止而不受滑动摩擦力作用,可能受静摩擦力作用,即滑动摩擦力可能“突变”成静摩擦力。

(3)"静一动”突变

物体在静摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态而滑动,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。

(4)“动一动”突变

某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然物体间的正压力变了,则滑动摩擦力的大小将发生“突变”。

5.怎样进行受力分析

(1)受力分析

○1顺序:先场力(重力、静电力、磁场力),后接触力;接触力中必须先弹这几个物体同的作用到的合力方力,后摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力)。

○2画受力图时,只能按力的性质分类画力,不能按作用效果(拉力、压力、单独隔离分析时,莨梯的踏板术向心力等)画力,否则将出现重复。

(2)整体法与隔离法

整体法隔离法

概念将几个物体作为一个整体来

分析的方法将一个物体与周围物体分隔开来分析的方法

选用原则研究系统外的物体对系统整

体的作用力

研究系统内物体之间的相互

作用力

注意问题分析周围其他物体对整体的

作用力分析其他物体对某一物体的

作用力

在未知某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在。

易混点：

1.产生弹力的条件之一是两物体相互接触,但相互接触的物体间不一定存在弹力。(产生弹力的条件是两物体接触并有形变)

2.某个物体受到的弹力作用,不是由这个物体的形变产生的,而是由施加这个弹力的物体的形