第三讲-重力弹力摩擦力及受力分析

第一讲重力、弹力和摩擦力及受力情况分析
教师：丘海芬学生：王天一
一、三种力情况分析
（一）重力
1、产生：由于地球的吸引而产生的力
2、大小：G= ，物体的重力大小与物体的运动状态无关。

3、方向：
4、重心：重力的作用点。

重心可以在物体上，也可以不在物体上
问题1：重力是怎样产生？同一物体在地球上不同位置所受的重力相同吗？
例题1：（双选）以下说法正确的是（）
A．同一物体在地面附近向上运动时，受到的重力小，向下运动时受到的重力大
B．同一物体，不论静止还是运动，也不论怎样运动，在地球的同一位置受到的重力都一样
C．地球上的物体只有静止时，才受到重力作用
D．重力的方向总是竖直向下的
变式1：北京时间2010年8月29日晚，中国男篮迎战土耳其男篮世锦赛小组赛第二个对手科特迪瓦队。

易建联在一次进攻中将篮球向空中斜抛出去，篮球在空中划过一道弧线进入篮筐。

若不计空气阻力，篮球
在空中飞行时受力情况是（）
A．只受重力B．受重力和易建联给球的力
C．只受易建联给球的力D．只受篮筐给球的力
（二）弹力
1、产生条件：且
2、如何判断有无弹力
方法1：“假设法”：即假设接触物体撤去，判断研究对象是否能维持现状。

若维持现状则接触物体对研究对象没有弹力；若不能维持现状则有弹力。

方法2：根据“物体的运动状态”分析弹力：即可以先假设有弹力，分析是否符合物体所处的运动状态；或者由物体所处的运动状态反推弹力是否存在。

图1
图5 3、弹力的方向：垂直于两物体的接触面并指向物体 的方向。

（1）压力的方向垂直于支持面指向被压的物体 （2）支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物体
（3）绳子对物体的拉力沿着绳子且指向绳子收缩的方向（同一条绳子内各处的弹力相等） 4、弹力的大小：
（1）同一物体弹性形变越大，产生的弹力就 。

（2）弹簧的弹力可以由胡克定律确定，胡克定律的内容是：在弹性限度内，弹簧的弹力F
和弹簧形变量．．．x 成正比。

公式： （k 为弹簧的劲度系数）
问题2：两物体相互接触就一定会产生弹力吗？弹力是怎样产生的？
例题2：玩具汽车停在模型桥面上，如图1所示，下列说法正确的是（ ）
A ．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
B ．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C ．汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变
D ．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变
变式2：对于如图2所示的两种情况，若都在A 处剪断细绳，在剪断瞬间，关于甲、乙两球的受力情况，下
面说法正确的是（ ） A ．甲、乙两球都只受重力作用 B ．甲球只受重力作用
C ．乙球只受重力作用，甲球受重力和弹力作用
D ．以上说法都不对
例题3：图3所示的四个图中，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
图2
F
O
60°
图4
变式3：（双选）下面图4中，静止的小球m 分别与两个物体（或面）接触，设各接触面光滑，则A 受到两个
弹力的是（ ）
问题3：如何确定弹力的方向？
例题4：如图5画出以下各种情况的A 物体所受的弹力的示意图
变式4：如图6所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重为2N 的小
球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力（ ） A ．大小为2 N ，方向平行于斜面向上 B ．大小为1 N ，方向平行于斜面向上 C ．大小为2 N ，方向垂直于斜面向上 D ．大小为2 N ，方向竖直向上
问题4：如何求解弹簧弹力的大小？
例题5：如图7所示，为一轻弹簧的长度l 和弹力F 大小的关系图线，试由图线确定：
（1）弹簧的原长； （2）弹簧的劲度系数；
（3）弹簧长为0.20 m 时弹力的大小。

A
A
A
A
图5
图6
图7
图
图8
变式5：某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，利用得到的弹力F 和弹簧总长度l 的数据，作出了F －l 图象，如图8所示。

（1）弹簧不发生形变时的长度l 0＝________cm 。

（2）弹簧的劲度系数k ＝________N/m 。

例题6：（双选）如图9所示，A 、B 两物体的重力分别是G A =3 N ，G B =4 N 。

A 用细线悬挂在顶板上，B 放
在水平面上，A 、B 间轻弹簧中的弹力F=2 N ，则细线中的张力F T 及B 对地面的压力F N 的可能值分别是（ ） A ．5 N 和6 N
B ．5 N 和2 N
C ．1 N 和6 N
D ．1 N 和2 N
变式6：（双选）如图10所示，摩擦及绳子、滑轮的质量不计，物体A 重4N ，物体B 重1N ，以下说法
正确的是（ ）
A ．地面对A 的支持力是3N
B ．测力计的读数为2N
C ．物体A 受到地面的支持力为2N
D ．测力计示数为3N
（三）摩擦力
1、产生条件：①不光滑；②有弹力；③有相对运动或相对运动的趋势。

2、如何判断有无相对运动趋势
“假设法”：即假设接触面光滑，看原来相对静止的物体间能否发生相对运动。

若能发生，则两物体间
有相对运动趋势；若不能发生，则物体间无相对运动趋势。

3、摩擦力的方向：摩擦力的方向与接触面 ，且与 方向相反。

4、摩擦力的大小
（1）滑动摩擦力大小：f =μN ，其中的N 表示正压力，其大小不一定等于重力。

（2）静摩擦力大小：要根据物体的受力和运动情况共同确定，其可能的取值范围是0＜f≤f m
注意：静摩擦力大小不能用滑动摩擦力公式f =μN 计算。

如果题目中没有特别说明，可
图9
图15
图
图
图
以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

问题5：如何确定摩擦力的方向？（注意区分静摩擦力和滑动摩擦力）
例题7：（双选）如图11所示，水平地面上的L 形木板M 上放着小木块m ，M 与m 间有一个处于压缩状态的弹
簧，整个装置处于静止状态，下列说法正确的是（ ） A ．M 对m 的摩擦力方向向右 B ．M 对m 的摩擦力方向向左 C ．地面对M 的摩擦力方向向右 D ．地面对M 无摩擦力的作用
变式7：如图12所示，攀岩运动员双手紧握竖直绳匀速攀上和匀速滑下时，所受的摩擦力分别为F 1和F 2，则
下列情况中正确的是（ ） A ．F 1向下，F 2向上，且F 1=F 2 B ．F 1向下，F 2向上，且F 1>F 2 C ．F 1向下，F 2向上，且F 1<F 2 D ．F 1向上，F 2向上，且F 1=F 2
问题6：如何求解摩擦力的大小？（注意区分静摩擦力和滑动摩擦力）
例题8：如图13所示，一小孩用80 N 的水平力推重力为200 N 的木箱，木箱不动；当小孩用100 N 的水平力推木
箱，木箱恰好能被推动。

当木箱被推动之后，小孩只要用90 N 的水平推力就可以使木箱沿地面匀速前进，以下是对上述过程作出的计算和判断，其中正确的是（ ） A ．木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.45 B ．木箱与地面间的最大静摩擦力大小为90 N C ．木箱与地面间的摩擦力大小始终为80 N D ．木箱与地面间的滑动摩擦力大小为100 N
变式8：如图14所示，一质量为m 的木块靠在竖直粗糙的墙壁上，且受到水平力F 的作用，下列说法不正确
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
例题9：（双选）如图15所示，位于斜面上的物块M 在沿斜面向上的力F 作用下处于静止状态，则斜面作用于物
块的静摩擦力的（ ） A ．方向可能沿斜面向上 B ．方向一定沿斜面向下 C ．大小不可能等于零
图
D．大小可能等于F
变式9：如图16所示，物体A重G A＝40 N，物体B重G B＝20 N，A与B、B与地面之间的动摩擦因数相同．用水平绳将物体A系在竖直墙壁上，水平力F向右拉物体B，当F＝30 N时，才能将B匀速拉出。

则接触面间的动摩擦因数多大？
图16
二、受力分析
问题6：如何进行受力分析？它有哪些基本步骤？
1、受力分析的方法：隔离法。

2、受力分析步骤：
（1）选定隔离物体（确定研究对象）；
（2）受力分析（一重二弹三摩擦四其他）；
（3）画好受力图示；
（4）检查是否多力或漏力（利用平衡力和相互作用力原理检查）。

3、注意：“轻绳”、“轻杆”——可不考虑其质量和所受的重力。

“光滑”——即不受摩擦力。

“缓慢”—
—可以认为速度为0，每一个时刻都可认为受力平衡。

（1）在分析研究对象受力时，只考虑其它物体对它的作用力，不考虑它对其它物体的作用力
（2）力的作用是相互的，每一个力对应一个施力物体，不能凭空想象一个力
（3）按力的性质分析力，不按力的替代效果分析力（即不要分析合力、分力等）
图
图21
A （4）对于可以看作质点的物体，可以用一点来代替物体
例题10：体育课上一学生将足球踢向斜台，如图17所示，下列关于足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说
法正确的是（ ） A ．沿v 1的方向 B ．沿v 2的方向
C ．先沿v 1的方向后沿v 2的方向
D ．沿垂直于斜台斜向左上方的方向
变式10：如图18所示，用拇指、食指捏住圆规的一个针脚，另一个有铅笔芯的脚支撑在手掌心位置，使OA
水平，然后在外端挂上一些不太重的物品，这时针脚A 、B 对手指和手掌均有作用力，对这两个作用力方向的判断，下列各图中大致正确的是（ ）
例题11：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19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（ ） A ．3 B ．4 C ．5
D ．6
变式11：如图20所示，A 、B 两物体均处于静止状态，关于
B 物体的受力情况，下列叙述不正确的是（ ） A ．受到三个力，也可能受到四个力 B ．一定受到四个力的作用
C ．必受到地面的静摩擦力作用
D ．必受到地面的支持力作用
三、即时反馈
1、（双选）如图21所示，物体A 静置于水平桌面上，下列关于物体所受作用力的说法中正确的是（ ）
A ．桌面受到的压力就是物体A 的重力
B ．桌面受到的压力是由于它本身发生了微小形变而产生的
C ．桌面由于发生了微小形变而对物体A 产生了垂直于桌面的支持力
图
图
图
图24
A B
D ．物体A 由于发生了微小形变而对桌子产生了垂直于桌面的压力
2、皮带运输机把物体匀速送经高处时，物体受到的摩擦力的方向（ ）
A ．与物体速度同向
B ．与物体速度反向
C ．摩擦力为零
D ．因不知相对运动趋势，故不能判定
3、（双选）如图22所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受到三个力即F 1、F 2和摩擦力作用，木
块处于静止状态，其中F 1=10 N ，F 2=2 N ，若撤去力F 1，则下列说法正确的是（ ） A ．木块受到滑动摩擦力 B ．木块受到静摩擦力
C ．木块所受合力为2 N ，方向向左
D ．木块所受合力为零
4、如图23所示，A 为长木板，在水平面上以速度v 1开始向右运动，同时物块B 在A 的上表面以速度v 2开始向右运动，且A 、B 接触面粗糙，下列判断正确的是（ ） A ．若v 1= v 2，A 、B 之间无摩擦力
B ．若v 1＞v 2，A 受到B 所施加的向右的滑动摩擦力
C ．若v 1＜v 2，B 受到A 所施加的向右的滑动摩擦力
D ．若v 1＞v 2，A 、B 之间无滑动摩擦力
5、如图24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m A ＞m B ，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
6、探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15 N 重物时，弹簧长度为0.16 m ；悬挂20 N 重物时，
弹簧长度为0.18 m ，则弹簧的原长L 0和劲度系数k 分别为（ ） A ．L 0=0.02 m k=500 N/m B ．L 0=0.10 m k=500 N/m C ．L 0=0.02 m k=250 N/m
D ．L 0=0.10 m k=250 N/m
图23
图22
图26
a
b
F
l
O
l 1 l 2
7、水平桌面上一个重200 N 的物体，与桌面间的滑动摩擦系数为0.2（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），
当依次用15 N 、30 N 、80 N 的水平拉力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为（ ） A ．15 N ，30 N ，40 N B ．0，15 N ，15 N C ．0，20 N ，40 N
D ．15 N ，40 N ，40 N
8、如图25所示，斜面小车M 静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁。

若再在斜面上加一物体m ，且M 、m 相对静止，小车后来受力个数为（ ） A ．3 B ．4 C ．5
D ．6
【双基达标】（共4小题，每小题25分，满分100分）
1、关于弹力，下列叙述正确的是（ ）
A ．两物体相互接触，就一定会产生相互作用的弹力
B ．两物体不接触，就一定没有相互作用的弹力
C ．两物体有弹力作用，物体不一定发生形变
D ．只有弹簧才能产生弹力
D ．绳对球的弹力，是球发生形变产生的弹力作用于球的
2、杂技演员有高超的技术，能轻松地顶住从高处落下的坛子，关于他顶坛时头顶受到的压力产生的直接原因是（ ） A ．坛的形变
B ．头的形变
C ．物体受到的重力
D ．人受到的重力
3、一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a 和b ，得到弹力与弹簧长度的图象如图26所示。

下列表述正确的是（ ） A ．a 的原长比b 的长 B ．a 的劲度系数比b 的大 C ．a 的劲度系数比b 的小
D ．测得的弹力与弹簧的长度成正比 4、关于摩擦力，下列说法正确的是（ ）
图25
A．人走路时，脚和地面之间的摩擦力是阻碍人运动的 B．滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反C．受静摩擦力作用的物体一定是静止不动的 D．摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同
【课后巩固】
1、一弹簧的两端各用10N的外力向外拉伸，弹簧伸长了5cm，则该弹簧的劲度系数为（）
A．2N/m B．4N/m C．200N/m D．400N/m
2、（双选）关于摩擦力的产生的说法中，正确的是（）
A．只有相互接触且发生相对运动的物体间才可能产生动摩擦力
B．受滑动摩擦力作用的物体一定会受到弹力作用
C．受弹力作用的物体一定会受到滑动摩擦力
D．受静摩擦力作用的物体一定是静止的。