学年高一物理教科版必修1学案第二章 第6讲 习题课物体的受力分析文档格式.docx

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（1）物体间相互接触；

（2）发生弹性形变.

2．对于形变不明显的情况，可以利用假设法进行判断：

（1）假设无弹力：

在接触处将与研究对象接触的另一物体去掉，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用；

否则，有弹力作用．

（2）假设有弹力：

假设与研究对象接触的物体对研究对象施加了弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与存在状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力，若不矛盾，则存在弹力．

例1

　判断图1中小球是否受到弹力作用，若受到弹力，请指出其施力物体．

图1

解析　因为各接触面间的形变属于微小形变，所以采用假设法来判断小球是否受斜面的弹力．若将三个图中的斜面去掉，则甲图中小球无法在原位置静止，乙和丙两图中小球仍静止．

因此：

甲图中小球受到斜面的弹力，施力物体是斜面，同时受细绳的弹力，施力物体是细绳；

乙图中小球只受到细绳的弹力，施力物体是细绳，不受斜面的弹力；

丙图中小球只受水平面的弹力，施力物体是水平面，不受斜面的弹力．

答案　见解析

借题发挥　

（1）误认为只要有接触一定存在弹力作用，而忽略了弹力产生的另一个条件——发生弹性形变．

（2）误认为只要有形变就有弹力，而忽略了弹力产生的必要条件——弹性形变．

针对训练　如图所示，各接触面是光滑的，则A、B间可能有弹力作用的是（　　）

A　　　　B　　　　C　　　　　D

答案　BD

解析　利用假设法，撤去B物体之后，A、C选项中的A球均能保持原来的状态，所以A、C选项中两物体间无弹力作用，B、D选项中，撤去B物体之后，A球均不能保持原来的静止状态，所以B、D选项中，两物体间存在弹力．

二、静摩擦力有无及方向的判断

1．静摩擦力产生的条件：

接触面间有压力，粗糙且有相对运动趋势．

2．平衡条件法

当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向．

3．假设法

利用假设法进行判断时，可按以下思路进行分析：

例2

　如图2所示，A、B叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是（　　）

图2

A．A、B之间无摩擦力

B．A受到的静摩擦力水平向右

C．B受到A的静摩擦力水平向左

D．地面对B的滑动摩擦力水平向右

解析　对A物体：

由于A匀速运动，由二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，故A错，B正确；

对B物体：

由力的作用的相互性，B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，故C正确；

对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速直线运动，则地面对B有滑动摩擦力，且水平向右，故D正确．

答案　BCD

三、摩擦力的计算

1．计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．

2．静摩擦力用平衡条件计算，其大小只与平行于接触面方向的力有关，与垂直接触面方向的力无关．静摩擦力在0<

f≤f静max内随外力的变化而变化．

3．滑动摩擦力用f＝μN计算，其中N为接触面受到的正压力．或用平衡条件计算，其大小只与垂直接触面方向的力有关，与沿接触面方向的力无关．

图3

例3

　如图3所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上，已知木块重力G＝6N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25，求：

（1）当F＝25N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为多大？

（2）当F增大为30N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？

（3）当F＝10N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？

（4）当F＝6N时，木块受到的摩擦力为多大？

解析　分析木块的受力情况，如图所示．

（1）

（2）木块静止，根据二力平衡，竖直方向上的静摩擦力等于重力，f＝G＝6N，与压力大小无关．

（3）木块沿墙面下滑时，木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力，

f＝μN

N＝F

所以f＝μF＝0.25×

10N＝2.5N.

（4）当F＝6N时，木块与墙壁间的摩擦力也为滑动摩擦力，所以f＝μF＝0.25×

6N＝1.5N.

答案　

（1）6N　

（2）6N　（3）2.5N　（4）1.5N

四、物体的受力分析

1．明确研究对象，即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体（质点、结点），也可以是两个（或多个）物体组成的整体；

2．隔离分析：

将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用；

3．按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图．

例4

　如图4所示，直角三棱柱A放在水平地面上，光滑球B放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，试分别画出A和B的受力示意图．

图4

解析　隔离A为研究对象，它受到重力、B对它的压力、地面支持力和地面对它的摩擦力，如图甲所示．

再以B为研究对象，它受到重力、三棱柱对它的支持力、墙壁对它的弹力的作用，如图乙所示．

答案　见解析图

弹力有无的判定

1．下列各图中P、Q两球之间不存在弹力的是（所有接触面都是光滑的）（　　）

答案　AB

解析　A图中两球间若有弹力则小球Q将向右运动，所以P、Q间无弹力；

B图中两球间若有弹力则小球将向两边运动，所以P、Q间无弹力；

C图两球间若无弹力则小球P将向下运动，所以P、Q间有弹力；

D图两球间若无弹力则小球P将向右下运动，所以P、Q间有弹力．故选A、B.

静摩擦力有无及方向的判断

图5

2．水平力F作用在物体B上，A、B一起做匀速直线运动，如图5所示，则（　　）

B．A受到的摩擦力水平向右

C．B与地面之间无摩擦力

D．地面对B的摩擦力水平向右

答案　AD

解析　假设B对A有摩擦力，则A受力不平衡，不可能做匀速直线运动，故B对A无摩擦力，故A正确，B错误；

由于A、B一起做匀速直线运动，故把A、B作为一个整体，B相对于地面向左滑动，故地面对B有摩擦力，且方向水平向右，故C错误，D正确．

摩擦力的计算

3．如图6所示，GA＝20N，GB＝10N，A与水平面的滑动摩擦因数μ＝0.4，其余摩擦不计，求下列情况下物体A受什么摩擦力？

大小如何？

（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）

图6

（1）F1＝0时由静止释放B物体；

（2）F2＝10N由静止释放B物体；

（3）若要使A匀速运动，所加的竖直方向的力F的大小是多少？

答案　

（1）滑动摩擦力　8N　

（2）静摩擦力　10N

（3）5N

解析　

（1）F1＝0时，A所受最大静摩擦力为f＝μmAg＝8N，此时mBg＞f，故A将运动，故A所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为f＝μmAg＝8N；

（2）当F2＝10N时，A所受最大静摩擦力为f＝（F2＋mAg）μ＝12N，此时mBg＜f，故A静止，A所受摩擦力为静摩擦力，大小为f＝mBg＝10N．（3）若A匀速运动，此时滑动摩擦力大小等于B的重力大小，故此时有：

μ（mAg＋F）＝mBg，代入数据得：

F＝5N．故所加的竖直方向的力F的大小是5N.

4．如图7所示，在水平拉力F作用下，B、C两球均处于静止状态，AB绳竖直，则C球受几个力的作用？

画出C球的受力示意图．

图7

答案　三　受力示意图见解析图

解析　先分析B球的受力情况如图所示，B受重力GB及AB绳的拉力FAB，BC绳无拉力．再分析C球的受力情况如图所示，C受重力GC、AC绳的拉力FAC及水平拉力F共三个力作用．

（时间：

60分钟）

题组一　弹力有无的判定

1．如图1所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有（　　）

A．1个B．2个

C．3个D．4个

答案　B

2．在图中，a、b表面均光滑，天花板和地面均水平．a、b间一定有弹力的是（　　）

解析　两物体间产生弹力的条件除了相互接触外，还要相互挤压产生弹性形变．A、C、D图中A、B间虽有相互接触，但不一定相互挤压，故选B.

3．如图2所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，处于静止状态．若钢球和各容器都是光滑的，各容器的底部均处于水平面内，则以下说法中正确的是（　　）

A．各容器的侧壁对钢球均无弹力作用

B．各容器的侧壁对钢球均有弹力作用

C．量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用

D．口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用

答案　A

解析　假设容器侧壁对钢球有弹力作用，作出各容器中钢球的受力分析图分别如图a、b、c所示，可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾，所以原假设不成立，各容器的侧壁对钢球均无弹力作用．因此，本题正确选项为A.

题组二　摩擦力的分析与判断

4．如图3所示，物体放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力作用，即F1、F2和摩擦力作用，物块处于静止状态，其中F1＝10N，F2＝2N，若撤去F1，物体仍静止不动，则物块受到的摩擦力是（　　）

A．8N，方向向右B．8N，方向向左

C．2N，方向向右D．2N，方向向左

答案　C

解析　在未撤去力F1之前，物体静摩擦力为8N，因此当撤掉F1，F2不足以推动物体，因此静摩擦力为2N，方向向右，C正确．

5．如图4所示，在水平桌面上放一木块，用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动，则木块所受的摩擦力f随拉力F变化的图像正确的是（　　）

答案　D

解析　当木块不受拉力时（F＝0），桌面对木块没有摩擦力（f＝0）．当木块受到的水平拉力F较小时，木块仍保持静止，但出现向右运动的趋势，桌面对木块产生静摩擦力，其大小与F相等，方向相反．随着水平拉力F不断增大，木块向右运动的趋势增强，桌面对木块的静摩擦力也相应增大，直到水平拉力F足够大时，木块开始滑动，桌面对木块的静摩擦力达到最大值fmax.在这个过程中，由木块水平方向二力平衡条件知，桌面对木块的静摩擦力f始终与拉力F等大反向，即随着F的增大而增大．木块滑动后，桌面对它的阻碍作用是滑动摩擦力，它小于最大静摩擦力，并且在木块继续滑动的过程中保持不变．

6．如图5所示，手用力握住一个竖直的瓶子，瓶子重为250N，当瓶子静止时，瓶子受到______（选填“静”或“滑动”）摩擦力的作用．摩擦力的大小为________N，摩擦力的方向________（选填“竖直向上”“竖直向下”“水平向右”或“水平向左”）．如果在手和瓶子间抹了洗洁精，需要增大手握瓶子的力才能握住瓶子，此时瓶子受到摩擦力大小________（选填“变大”“变小”或“不变”）．

答案　静　250　竖直向上　不变

解析　当瓶子静止时，瓶子受到静摩擦力作用，根据平衡有：

f＝mg＝250N，方向与重力的方向相反，竖直向上．静摩擦力大小与正压力大小无关，增大压力，瓶子所受的静摩擦力不变，仍然等于重力．

题组三　物体的受力分析

7．如图6所示，一人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，以下说法正确的是（　　）

A．人受到重力和支持力的作用

B．人受到重力、支持力和向右的摩擦力的作用

C．人受到重力、支持力和向左的摩擦力的作用

D．人受到重力、支持力和与速度方向相同的摩擦力的作用

解析　人做匀速直线运动，则人处于平衡状态，受重力和支持力，若受摩擦力，一定沿水平方向，没有力与摩擦力平衡，故B、C、D错．

8．如图7所示，用力F去拉叠放在一起的两物体A、B，但没有拉动，两物体仍然静止，则（　　）

A．B受三个力

B．B受两个力

C．A受五个力

D．A受六个力

答案　BC

解析　先隔离B为研究对象，受力分析如图甲所示（A、B间无摩擦力），B受重力、支持力，B项对，A项错；

再隔离A为研究对象，受力分析如图乙所示，A受重力GA，B对A的压力NB′、地面支持力N、水平拉力F，地面对A的摩擦力f五个力作用，C项对，D项错．

9．如图8所示，A、B两物体均静止，关于B物体的受力情况，下列叙述正确的是（　　）

图8

A．可能受到三个力，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

解析　B受到重力、绳的拉力、水平向右的摩擦力和地面支持力四个力的作用．由于B受到地面水平向右的摩擦力则必受到地面的支持力的作用．

图9

10．如图9所示，将一物块分成相等的A、B两部分靠在一起，下端放置在地面上，上端用绳子拴在天花板，绳子处于竖直伸直状态，整个装置静止．则（　　）

A．绳子上拉力可能为零

B．AB之间一定存在弹力

C．地面与物体间可能存在摩擦力

D．AB之间可能存在摩擦力

解析　对A分析，有A所受的重力、B对A的支持力和摩擦力三个力平衡，则绳子拉力为零；

若A只有绳子的拉力与重力，则AB间没有摩擦力存在，AB之间不存在弹力，故A、D正确，B错误；

对整体分析，整体可能受总重力、支持力，拉力．根据整体平衡知，在水平方向方向上地面对B无摩擦力．故C错误．

题组四　综合应用

图10

11．如图10所示，物体A重GA＝40N，物体B重GB＝20N，A与B、B与地的动摩擦因数相同．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＝30N时，才能将B匀速拉出．求接触面间的动摩擦因数多大？

答案　0.30

解析　设接触面间的动摩擦因数为μ，物体A与B间的摩擦力为F1＝μGA.物体B与地面间的滑动摩擦力为F2＝μ（GA＋GB）．将B匀速拉出，拉力大小与两个摩擦力的合力大小应相等，有F＝μGA＋μ（GA＋GB）＝μ（2GA＋GB），即30＝μ（2×

40＋20），解得μ＝0.30

12．如图11甲所示，将完全相同的、质量均为4kg的木块A和B叠放在水平桌面上，在16N的水平拉力F1作用下，A、B一起做匀速直线运动．（g＝10m/s2）

图11

（1）此时木块B上表面受到的摩擦力f1是多少？

B的下表面所受的摩擦力f2又是多少？

（2）桌面与木块之间的动摩擦因数是多少？

（3）若将A、B紧靠着放在水平桌面上，如图乙所示，用水平推力F2推A使它们一起匀速运动，这时，A对B的弹力有多大？

答案　

（1）0　16N　

（2）0.2　（3）8N

解析　

（1）f1＝0，f2＝F1＝16N.

（2）f＝μN，f2＝16＝μ（GA＋GB），μ＝0.2.

（3）A对B弹力F只需要克服B与地面滑动摩擦力f：

FAB＝f＝μN′，N′＝GB＝40N，FAB＝8N.

13．如图12所示，一个质量为M＝2kg的物体放在粗糙水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只质量为m0＝0.1kg的小桶相连，已知：

M受到的最大静摩擦力fmax＝4.5N，细绳水平，滑轮上的摩擦不计，g取10N/kg，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小．

图12

（1）只挂m0处于静止状态时；

（2）只挂m0但在M上再放一个质量M′＝3kg的物体时；

（3）只在桶内加入质量m1＝0.33kg的砂子时；

（4）只在桶内加入质量m2＝0.5kg的砂子时．

答案　

（1）1N　

（2）1N　（3）4.3N　（4）4N

解析　

（1）因为m0g＝1N<

fmax，M处于静止状态，受静摩擦力作用，由二力平衡得f1＝m0g＝1N.

（2）在M上再放一个质量M′＝3kg的物体，M仍静止，仍受静摩擦力f2＝f1＝m0g＝1N.

（3）因为（m0＋m1）g＝4.3N<

fmax，故M处于静止状态，所受静摩擦力f3＝（m0＋m1）g＝4.3N.

（4）因为（m0＋m2）g＝6N>

fmax，故物体运动，受到滑动摩擦力作用，所以f4＝μN＝μMg＝4N．