高一物理人教版必修1學案第三章習題課三物體的受力分析

習題課三物體的受力分析一、重力、彈力和摩擦力(物理觀念——相互作用觀念)1．產生條件和大?。褐亓椓δΣ亮Ξa生條件地球的吸引(1)直接接觸(2)發(fā)生彈性形變(1)接觸面粗糙(2)接觸且擠壓(3)有相對運動或相對運動趨勢大小G＝mg胡克定律：F＝kx靜摩擦力：0<F≤Fmax滑動摩擦力：Ff＝μFN最大靜摩擦力總是略大于滑動摩擦力，但在計算時可認為兩者近似相等。2．彈力方向的判斷：3．摩擦力方向的判斷：類型圖例方向的判斷方法滑動摩擦力滑雪相對運動法:判斷受力物體與相接處物體的相對運動方向,滑動摩擦力方向與其相反靜摩擦力拔河比賽假設法:假設不受靜摩擦力,判斷物體將如何運動,靜摩擦力與該方向相反無論是滑動摩擦力還是靜摩擦力，總是沿著接觸面，并且與接觸面上的彈力方向垂直?！镜淅恳谎b修師傅在給桌面刷漆。他把毛刷置于平整的水平桌面上，并在毛刷把手上加了斜向左下方的作用力，從右向左刷，下列說法正確的是()A．毛刷對桌面有沿桌面向右的摩擦力B．毛刷對桌面有斜向左下方的彈力C．桌面對毛刷有豎直向上的彈力D．桌面對毛刷有沿桌面向左的摩擦力【解題探究】(1)毛刷與桌面的彈力屬于哪種接觸方式，方向如何判斷？提示：面面接觸；垂直于接觸面，指向受力物體。(2)毛刷對桌面的力和桌面對毛刷的力有什么關系？提示：是相互作用力，大小相等、方向相反。【解析】選C。由題意可知，毛刷相對桌面向左運動，所以桌面對毛刷有向右的摩擦力，故D項錯誤；根據牛頓第三定律可知，毛刷對桌面有沿桌面向左的摩擦力，故A項錯誤；毛刷與桌面屬于面面接觸，彈力垂直于接觸面，則毛刷對桌面的彈力豎直向下，故B項錯誤；桌面對毛刷的彈力垂直接觸面指向豎直方向，所以桌面對毛刷有豎直向上的彈力，故C項正確?！究偨Y提升】摩擦力方向判斷的思維流程判斷摩擦力方向時，經常采用假設法，先假設接觸面是光滑的，判斷物體向哪方向滑動(或有向哪方向的運動趨勢)，從而判斷出摩擦力的方向。1．某同學在水平地面上練習立定跳遠，起跳時的姿態(tài)如圖所示，則此時該同學的受力分析圖正確的是()【解析】選B。地面附近的人首先要受到豎直向下的重力，其次，人在地面上要受到地面的支持力，方向垂直于地面向上。立定跳遠時，腳要向后蹬地，腳相對地面有向后的相對運動趨勢，所以將受到地面的向前的摩擦力?？芍耸艿截Q直向下的重力、豎直向上的支持力和水平向前的摩擦力三個力的作用，故B項正確。2．如圖甲所示，用水平力F將質量為0.4kg的物塊壓在豎直墻壁上靜止不動，物塊與墻面間的動摩擦因數為0.4。若力F隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，取g＝10m/s2，認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則下列圖像中，能正確反映物塊所受墻的摩擦力大小F【解析】選B。剛開始時，物體受到的最大靜摩擦力Fm＝μF＝8N，重力G＝mg＝4N，故此時物體處于靜止狀態(tài)，受到大小等于重力的靜摩擦力作用，當最大靜摩擦力等于重力時，μF＝mg，解得壓力F＝10N，時間為2s。綜上所述，0～2s時間內，物體受到的靜摩擦力大小為4N，2～4s的時間內，物體受到滑動摩擦力逐漸減小，故B項正確。【拔高題組】1．(多選)《中國制造2025》是國家實施強國戰(zhàn)略第一個十年行動綱領，智能機器制造是一個重要方向，其中智能機械臂已廣泛應用于各種領域。如圖所示，一機械臂鐵夾豎直夾起一個金屬小球，小球在空中處于靜止狀態(tài)，鐵夾與球接觸面保持豎直，則()A．若增大鐵夾對小球的壓力，小球受到的摩擦力變大B．小球受到的摩擦力與重力大小相等C．機械鐵夾受到的摩擦力方向豎直向下D．若鐵夾水平移動，小球受到的摩擦力變大【解析】選B、C。對小球受力分析可知，小球受重力、兩側鐵夾的彈力以及摩擦力作用，根據平衡條件可知，小球在豎直方向上受到的摩擦力與重力大小相等，方向相反，故B項正確；根據牛頓第三定律可知，機械鐵夾受到的摩擦力方向豎直向下，故C項正確；增大鐵夾對小球的壓力，小球受到的摩擦力仍等于重力，大小不變，故A項錯誤；若水平移動鐵夾，由于小球在豎直方向受力始終平衡，故摩擦力不變，故D項錯誤。2.如圖所示，一傾角為45°的斜面固定于墻角，為使一光滑的鐵球靜止，需加一水平力F，且F通過球心。下列說法正確的是()A．球一定受到墻水平向左的彈力B．球可能受到墻水平向左的彈力C．球一定受到斜面通過鐵球的重心的彈力D．球可能受到斜面垂直于斜面向上的彈力【解析】選B。F的大小合適時，球可以靜止在無墻的斜面上，F增大時墻才會對球有彈力，故A項錯誤，B項正確；斜面必須有斜向上的彈力才能使球不下落，該彈力方向垂直于斜面但不一定通過重心，故C、D項錯誤。二、物體的受力分析(科學思維——科學推理)1．受力分析的四個步驟：2．受力分析常用的兩種方法：整體法隔離法概念將平衡狀態(tài)下的幾個物體作為一個整體來分析的方法將研究對象與周圍物體分隔開的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內物體之間的相互作用力注意問題系統(tǒng)內部的力對整體沒有影響,可不必分析只分析研究對象受到的力,不必分析研究對象作為施力物體的力整體法和隔離法不是孤立的，兩者在題目中經常綜合使用，有時先整體再隔離，有時先隔離再整體。【典例】如圖所示，放在粗糙水平面上的物體A上疊放著物體B。A和B之間有一根處于壓縮狀態(tài)的彈簧。A、B均處于靜止狀態(tài)，下列說法中正確的是()A．B受到向左的摩擦力 B．B對A的摩擦力向右C．地面對A的摩擦力向右 D．地面對A沒有摩擦力【解析】選D。對物體B進行受力分析，豎直方向受重力和支持力，水平方向上受摩擦力和向左的彈力，因為B保持靜止，所以A對B有向右的摩擦力，則B對A的摩擦力向左，故A、B項錯誤；A、B整體在水平方向不受其他外力作用，因此沒有向左或向右的運動趨勢，地面對A沒有摩擦力，故C項錯誤，D項正確。1.(2021·杭州高一檢測)如圖所示，鐵質的棋盤豎直放置，每個棋子都是質量相同的小磁鐵，能吸在棋盤上，不計棋子間的相互作用力，下列說法正確的是()A．棋子共受三個力作用B．棋子所受力中有三個力都是棋盤施加給它的C．磁性越強的棋子所受的摩擦力越大D．棋子對棋盤的壓力大小和棋子的重力成正比【解析】選B。棋盤豎直，因而棋子在豎直方向上受到重力和棋盤的摩擦力，水平方向上有棋盤對棋子的吸引力和彈力，一共四個力作用，其中除重力外，棋子所受其余的三個力都是棋盤施加給它的，故A錯誤，B正確；根據豎直方向上二力平衡知，棋子受到的重力和棋子所受的摩擦力相等，即摩擦力與磁性強弱無關，故C錯誤；棋子對棋盤的壓力大小等于棋盤對棋子的吸引力，與重力無關，故D錯誤。2.如圖所示，在粗糙水平地面上有兩個質量分別為m1和m2的木塊1和2，它們用一根原長為l、勁度系數為k的水平輕彈簧連接(彈簧處于原長)，兩木塊與地面之間的動摩擦因數均為μ，重力加速度為g?，F用一水平力F向右拉木塊1，當兩木塊一起勻速運動時，兩木塊之間的距離為()A．l＋eq\f(μm1g,k) B．l＋eq\f(μ（m1＋m2）g,k)C．l＋eq\f(μm2g,k) D．l＋eq\f(μm1m2g,k（m1＋m2）)【解析】選C。對木塊2受力分析，有kx＝μm2g，彈簧伸長量x＝eq\f(μm2g,k)，木塊之間的距離為l＋x＝l＋eq\f(μm2g,k)，故C項正確。【拔高題組】(多選)如圖所示，有三個相同的物體疊放在一起，置于粗糙的水平地面上，現用水平力F作用在B上，三個物體仍然靜止，下列說法中正確的是()A．B對A有摩擦力作用B．B受到A、C的摩擦力作用C．B受到C的摩擦力作用D．地面對C有摩擦力作用，大小等于F【解析】選C、D。假設B對A有摩擦力作用，則A水平方向受力不能平衡，與題給條件不符，所以B對A無摩擦力作用，故A項錯誤；根據力的相互性可知，A對B也無摩擦力作用，故B項錯誤；假設C對B無摩擦力作用，則B在水平方向上只受力F作用，不可能保持靜止，與題給條件不符，故B受到C的摩擦力作用，故C項正確；由于A、B、C是保持靜止的，那么地面給C的摩擦力大小為F，方向向左，故D項正確。1．(水平1)我國的高鐵技術在世界處于領先地位，高鐵(如圖甲所示)在行駛過程中非常平穩(wěn)，幾乎感覺不到放在桌上的水杯晃動。圖乙為高鐵車廂示意圖，A、B兩物塊相互接觸地放在車廂里的水平桌面上，兩物塊與桌面間的動摩擦因數相同，A的質量比B的質量大，車廂在平直的鐵軌上向右做勻速直線運動，A、B相對于桌面始終保持靜止，下列說法正確的是()A.A受到2個力的作用B．B受到3個力的作用C．A受到桌面對它向右的摩擦力D．B受到A對它向右的彈力【解析】選A。車在平直的鐵軌上向右做勻速直線運動，此時A、B均在向右做勻速直線運動，故A、B均只受重力和支持力作用，水平方向沒有外力，故水平方向均不受摩擦力，同時A、B間也沒有彈力作用，故A項正確。2.(水平1)如圖所示，一位攝影師拍下了蒼鷹的俯沖圖片，假設蒼鷹正沿直線朝斜向右下方勻速運動。用G表示蒼鷹所受的重力，F表示空氣對它的作用力，下列四幅圖中能表示此過程中蒼鷹受力情況的是()【解析】選B。蒼鷹做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，故空氣對它的作用力豎直向上，和重力大小相等，方向相反，故B正確，A、C、D錯誤。3.(水平2)如圖所示，質量為m的木塊在質量為M的木板上滑行，木板與地面間的動摩擦因數為μ1，木塊與木板間的動摩擦因數為μ2，木板一直靜止，則()A．木板受4個力的作用B．木板受到木塊向左的滑動摩擦力C．木板與地面之間的摩擦力為μ1(m＋M)gD．木板與地面之間的摩擦力為μ2mg【解析】選D。木板受重力、木塊的壓力、地面的支持力、木塊給的摩擦力、地面的摩擦力5個力的作用，故A項錯誤；木板相對木塊向左運動，木板受到木塊向右的滑動摩擦力，故B項錯誤；物體m相對M向右滑動，受到向左的滑動摩擦力，大小為f1＝μ2FN＝μ2mg；力的作用是相互的，故m對M有向右的滑動摩擦力，故M有向右滑動的趨勢，受到地面對其向左的靜摩擦力，根據共點力平衡條件，有f2＝f1＝μ2mg，故C項錯誤，D項正確。4.(水平2)如圖，截面為三角形的木塊a上放置一鐵塊b，三角形木塊豎直邊靠在豎直且粗糙的豎直面上，現用豎直向上的作用力F推動木塊與鐵塊一起向上勻速運動，運動過程中鐵塊與木塊始終保持相對靜止，則下列說法正確的是()A．木塊a與鐵塊b間一定存在摩擦力B．木塊與豎直墻面間一定存在水平彈力C．木塊與豎直墻面間一定存在摩擦力D．豎直向上的作用力F大小一定大于鐵塊與木塊的重力之和【解析】選A。鐵塊b勻速運動，則鐵塊b受重力、斜面對它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的摩擦力，故選項A正確；將a、b看成一個整體，豎直方向有F＝Ga＋Gb，故選項D錯誤；a、b這個整體，水平方向不受力，則木塊與豎直墻面間不存在水平彈力，則木板與豎直墻之間也沒有摩擦力，故選項B、C錯誤。5．(水平2)如圖所示，物塊a、b的質量均為m，水平地面和豎