2019版必修1 第三章 相互作用

1、第三章相互作用一一力練習(xí)與應(yīng)用舉出具體的實(shí)例來(lái)說(shuō)明：(1 )力能夠改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或使物體 產(chǎn)生形變。每一個(gè)力，都有一個(gè)施力物體和一個(gè) 受力物體。畫(huà)出下面幾個(gè)力的圖示，并指出受力物 體和施力物體。(1 )豎直向上飛行的火箭受到的重力，火 箭質(zhì)量為2x 103kg。g取10 N/kg。(2)人對(duì)車(chē)施加的水平向右250 N的推力。(3 )用一根細(xì)繩豎直懸掛一件工藝品，工 藝品對(duì)細(xì)繩的拉力為0.5 N。幾何學(xué)中把三角形三條中線(xiàn)的交點(diǎn)叫作 重心。物理學(xué)中也有重心的概念。均勻的三角 形薄板的 重心是不是與幾何學(xué)上的重心位于同一點(diǎn)上？請(qǐng)你通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)作出判斷。首先作圖把均勻等厚三角形紙板的三條中線(xiàn)的交點(diǎn)

2、C找出來(lái)，然后用細(xì)線(xiàn)懸吊三角形紙板的任意 位置，看懸線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)是否通過(guò)C點(diǎn)。質(zhì)量均勻的鋼管，一端支在光滑的水平地面上另一端被豎直繩懸掛著(圖3.1-9)鋼管受到幾個(gè)力的作用？各力的施力物體是什 么？畫(huà)出鋼管受力的示意圖。物體在力的作用下產(chǎn)生的形變有時(shí)不容易被覺(jué)察，教科書(shū)列舉了兩個(gè)觀(guān)察微小形變的 實(shí)例，你 還能想到用什么方法來(lái)觀(guān)察力作用下 的微小形變？請(qǐng)畫(huà)示意圖說(shuō)明你的方法。某同學(xué)在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼，做實(shí)驗(yàn)研究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。他將實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù) 記錄在表格中。實(shí)驗(yàn)時(shí)彈力始終未超過(guò)彈性限度，g取10 N/kg。表砝碼質(zhì)量與彈簧總長(zhǎng)度砝碼質(zhì)量m / g0305090120彈簧總長(zhǎng)度l /

3、 cm6.07.28.39.510.6 -1.8（1 ）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上作出彈力F跟彈簧伸長(zhǎng)量x 關(guān)系的F-x圖像（圖3.1-10）。（2）根據(jù)F-x圖像計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)。【+1T1,t-l-:-L，T-:-t H:T，i，T-:-i，_TTiiiitt_-HH-H-rFTn-Hh+jT+.T+.a,i-r祥潔a, ,TfTf. TFThrr -二b-i-i-:-:- -i-H-i-h-1-14+t-14.+，+丁工， _，Ttl-L, 卜,卜，r卜， !-_士：+壬.7.小發(fā)明設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)沖水裝置。有一個(gè)排污溝，需要每隔十多分鐘用水沖洗一次。為此，請(qǐng)你應(yīng)用重心的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)沖水裝

4、 置。設(shè)計(jì)的思路是：用一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的容器接住從水龍頭細(xì)細(xì)流出的水，容器中的水裝到一定體積時(shí)， 由于重心位置的變化，容器失去平衡而翻倒容器中的水被全部倒出沖洗排污溝，倒完水的容器又能自動(dòng)恢 復(fù)到原來(lái)的位置重新接水如此往復(fù)。調(diào)節(jié)水龍頭的流量，還可以控制兩次沖水的時(shí)間間隔。請(qǐng)你在圖3.1-11的圓圈中畫(huà)出你構(gòu)思的這個(gè)裝置的圖示。摩擦力【例題】在我國(guó)東北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作為運(yùn)輸工具。一個(gè)有鋼制滑板的雪橇，連同車(chē)上木料 的總質(zhì)量為4.9X103 kg。在水平的冰道上，馬要在水平方向用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)？ g取10 N/kg練習(xí)與應(yīng)用手壓著桌面向前移動(dòng)，會(huì)明顯地感覺(jué)到有阻力阻礙手的

5、移動(dòng)。手對(duì)桌面的壓力越大，阻力越大。試一 試，并說(shuō)明道理。一只玻璃瓶，在下列情況下是否受到摩擦力？如果受到摩擦力，摩擦力朝什么方向？（1）瓶子靜止在粗糙水平桌面上；（2）瓶子靜止在傾斜的桌面上；（3）瓶子被瓶口朝上握在手中靜止；（4）瓶子壓著一張紙條，扶住瓶子把紙條抽出。所受重力為100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力，才能使它從原地開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。木箱 從原地移動(dòng)以后，用30 N的水平推力，就可以使木箱繼續(xù)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。由此可知：木箱與地板之間的最 大靜摩擦力Fmax=；木箱所受的滑動(dòng)摩擦力Ff=，木箱與地板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)U = ; 如果用20 N的水平推力推這個(gè)靜止的木箱

6、，木箱所受的摩擦力大小為。所受重力為500 N的雪橇，在平坦的雪地上用10 N的水平拉力恰好可以拉著空雪橇做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。如果雪橇再載重500 N的貨物，那么，雪橇在該雪地上滑行時(shí)受到的摩擦力是多少？牛頓第三定律一個(gè)物體靜止地放在臺(tái)式彈簧秤上（圖3.3-9），試證明物體對(duì)彈簧秤的壓力大小等于物體所受的重力大小。證明時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出所涉及的力。小強(qiáng)說(shuō)：“我記得在初中學(xué)過(guò)，如果兩個(gè)力的大小相等、方向相反，這兩個(gè)力就會(huì)互相平衡，看 不到作用的效果了。既然作用力和反作用力也是大小相等、方向相反的，它們也應(yīng)該互相平衡呀！ ”應(yīng)該 怎么解答小強(qiáng)的疑問(wèn)？如圖3.3-10，油桶放在汽車(chē)上，汽車(chē)停于水平地面。涉

7、及油桶、汽車(chē)、地球三個(gè)物體之間的作用力和反作用力一共有幾對(duì)？這幾對(duì)力中，油桶受哪幾個(gè) 力？汽車(chē)受哪幾個(gè)力？地球受哪幾個(gè)力？圖 3.3-10如圖3.3-11，粗糙的長(zhǎng)方體木塊A、B疊在一起，放在水平桌面上，B木塊受到一個(gè)水平方向的 力的牽引，但仍然保持靜止。問(wèn)B木塊受到哪幾個(gè)力的作用？AB *力的合成和分解練習(xí)與應(yīng)用有兩個(gè)力，一個(gè)是10 N，一個(gè)是2 N，它們的合力有可能等于5 N、10 N、15 N嗎？合力的 最大值是多少？最小值是多少？有兩個(gè)力，它們的合力為0?，F(xiàn)把其中一個(gè)向東的6 N的力改為向南(大小不變)，它們合力的 大小、方向如何？?jī)蓚€(gè)力互成30角，大小分別是90 N和120 N。通過(guò)

8、作圖求出合力的大小和方向。如果這兩個(gè) 力的大小不變，兩個(gè)力之間的夾角變?yōu)?50，通過(guò)作圖求出合力的大小和方向。-個(gè)豎直向下的180 N的力分解為兩個(gè) 分力，一個(gè)分力 在水平方向上并等于240 N (圖3.4-9)，求另一個(gè)分力的大小 和方向。兩個(gè)力F和F之間的夾角為。，其合力為F。請(qǐng)判斷以下說(shuō)法是否正確，并簡(jiǎn)述理由。 12(1 )合力F總比分力F和F中的任何一個(gè)力都大。(2 )若F和F大小不變，62角越小，則合力F就越大。(3 )若夾角6不變，F(xiàn)大小不變，F(xiàn)增大，則合力F一定增大。如圖3.4-10，傾角為15的斜面上放著一個(gè)木箱，用100 N的拉力F斜向上拉著木箱，F(xiàn)與水平圖 3.4-ID方向

9、成45角。分別以平行于斜面和垂直于斜面的方向?yàn)閤軸和j 軸建立直角坐標(biāo)系，把F分解為沿著兩個(gè)坐標(biāo)軸的分力。試在 圖中作出分力F和F，并計(jì)算它們的大小。如圖3.4-11，把一個(gè)物體放在傾角為6的斜面上，物體受重力G (物體還受到其他力的作用， 圖中沒(méi)有畫(huà)出)?，F(xiàn)在需要沿平行于 斜面方向和垂直于斜面方向?qū)θ矬w的運(yùn)動(dòng)分別進(jìn)行研究，把重力G沿平行于斜面和垂直于斜面方向分解為F和F，求兩個(gè)分力的大小。.,一廣囿 3.4-11共點(diǎn)力的平衡【例題1】某幼兒園要在空地上做一個(gè)滑梯（圖3.5-1甲），根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計(jì)時(shí)，滑板和兒童褲料之間的動(dòng)摩擦因數(shù)取0.4,為使兒童在滑梯游戲時(shí)

10、能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？【例題2】生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來(lái)改變或固定懸吊物的位置。如圖3.5-2,懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成。 角。若懸吊物所受的重力為G，則懸繩AO和水平繩BO所受的拉力各 等于多少？練習(xí)與應(yīng)用如圖3.5-5，物體在五個(gè)共點(diǎn)力的作用下O保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四個(gè)力不變，請(qǐng) 在圖上畫(huà)出這四個(gè)力的合力的大小和AB方向。土圖 3.5-5在光滑墻壁上用網(wǎng)兜把足球掛在A(yíng)點(diǎn)，足球與墻壁的接觸點(diǎn)為B （圖3.5-6）。足球 的質(zhì)量為m，懸繩與墻壁的夾角為a，網(wǎng)兜的質(zhì)量不計(jì)。求懸繩對(duì)足球的拉力 和墻壁對(duì)足球的支持力

11、3.如圖3.5-7,物體所受重力為40 N,用細(xì)繩OC懸于O點(diǎn)，繩OC所能承受的最大拉力為50 N?，F(xiàn)用細(xì)繩AB綁住繩OC的A點(diǎn)，再用緩慢增大的水平力牽引A點(diǎn)，當(dāng)、OA段剛被拉斷時(shí)，繩AB的拉力為多少？、展 B一個(gè)質(zhì)量為500 kg的箱子，在平行于斜面的拉力F作用下，沿傾角為30的斜面勻速上滑（圖 3.5-8）。已知箱子與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，拉力F是多少？A圖 3.5-8將一個(gè)質(zhì)量為4 kg的鉛球放在傾角為45的斜面上，并用豎直擋板擋住，鉛球處于靜止?fàn)顟B(tài)（圖3.5-9）。不考慮鉛球受到的摩擦力，鉛球?qū)醢宓膲毫蛯?duì) 斜面的壓力分別是多少？復(fù)習(xí)與提高A組指出下列說(shuō)法中的錯(cuò)誤：（1）因?yàn)槲?/p>

12、體本身就有重力，所以重力沒(méi)有施力物體；桶水，兩人手臂間的夾角大些省力，還是小 些省力？請(qǐng)通過(guò)推導(dǎo)得出你的結(jié)論。（2）重力的方向總是垂直于接觸面向下的；（3）放在水平桌面上的兩個(gè)球，靠在一起但并不互相擠壓，兩球之間存在彈力；（4）兩物體間如果有相互作用的彈力，就一定存在摩擦力（5）根據(jù)=可知，動(dòng)摩擦因數(shù)口跟滑動(dòng)摩擦力Ff成正比，跟壓力Fn成反。圖3-2如圖3-1, 一架直梯斜靠在光滑的豎直墻壁上，下端放在粗糙的水平地面 上，直梯處于靜止?fàn)顟B(tài)。請(qǐng)畫(huà)出從側(cè)面觀(guān)察時(shí)直梯的受力示意圖。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量紙跟桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的方法，畫(huà)出示意圖，說(shuō)明測(cè)量方法，寫(xiě)出測(cè)量的計(jì)算式。如圖3-2,兩人用同樣大小的力共

13、提一力為10 N，要使繩不會(huì)被拉斷，繩子最短要多長(zhǎng)?生活中經(jīng)常用刀來(lái)劈開(kāi)物體。圖3-3是刀刃的橫截面，F(xiàn)是作用在刀背上的力，若刀刃的橫截面是 等腰三角形，刀刃兩側(cè)面的夾角為。，求刀劈物體時(shí)對(duì)物體側(cè)向推力FN的大 小。如圖3-4，用一根輕質(zhì)細(xì)繩將一幅重力為10 N的畫(huà)框?qū)ΨQ(chēng)懸掛在墻壁上，畫(huà)框上兩個(gè)掛釘間的距離為0.5 m。已知繩能承受的最大拉力為10 N，要使繩不會(huì)被拉斷，繩子最短要 多長(zhǎng)？tHT 掛釗IB組1.如圖3-5，光滑斜面上有一個(gè)重力為100 N的小球被輕繩拴住懸掛在天花板上，已知繩子與豎直方向的夾角為45。，斜面傾角為37。，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)?態(tài)。求繩對(duì)小球拉力的大小和斜面對(duì)小球支

14、持力的大小(sin37= 0.6)2.一臺(tái)空調(diào)外機(jī)用兩個(gè)三角形支架固定在外墻上(圖3-6)，空調(diào)外機(jī)的重心恰好在支架橫梁和斜 梁的連接點(diǎn)O的上方，重力大小為200 N。橫梁AO水平，斜梁BO跟橫梁的夾角為37，sin 37 =0.6。(1)橫梁對(duì)O點(diǎn)的拉力沿OA方向，斜梁對(duì)O點(diǎn)的壓力沿BO方向，這兩 個(gè)力各有多大？ (2)如果把斜梁加長(zhǎng)一點(diǎn)，仍保持連接點(diǎn)O的位置不變， 橫梁仍然水平，這時(shí)橫梁和斜梁對(duì)O點(diǎn)的作用力大小將如何變化？3.木塊A、B分別重50 N和60 N，它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25，夾在A(yíng)、B之間的 輕彈簧被壓縮了 2 cm，彈簧的勁度系數(shù)為400 N/m，系統(tǒng)置于水

15、平地面上靜止不動(dòng)?，F(xiàn)用F = 1 N 的水平拉力作用在木塊B上，如圖3-7所示，求力F作用后木塊A、B所受摩擦力A卬川&4.如圖3-8，重力為G的木塊，恰好能沿傾角為。的斜面勻速下滑，那么要將木塊沿斜面勻速向上推，必須加多大的水平推力F ?圖3-8一根細(xì)線(xiàn)系著一個(gè)小球，細(xì)線(xiàn)上端固定在橫梁上。給小球施加力F，小球平衡后細(xì)線(xiàn)跟豎直方向的 夾角為八如圖3-9所示?，F(xiàn)改變F的方向，但仍然要使小球在圖中位置 保持平衡，即保持。不變，問(wèn)：F可能的方向有哪些？請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)明F 方向的范圍，并簡(jiǎn)述理由。以上F的大小可以任意調(diào)節(jié)。用三根細(xì)線(xiàn)a、b、c將重力均為G的兩個(gè)小球1和2連接，并懸掛如圖3-10所示。兩小球處于靜