人教版必修1 第1章 習(xí)題課：物體的受力分析 學(xué)案.doc

學(xué)案5習(xí)題課：物體的受力分析目標(biāo)定位1.進(jìn)一步熟練判定彈力方向，能根據(jù)平衡法、假設(shè)法確定彈力的有無和方向.2.進(jìn)一步熟練掌握靜摩擦力、滑動摩擦力方向的判定和大小的計算方法.3.學(xué)會對物體進(jìn)行受力分析的方法一、彈力有無的判定判斷彈力是否存在的方法假設(shè)法1假設(shè)無彈力：將與研究對象接觸的另一物體去掉，即假設(shè)不存在彈力，看研究對象在該位置是否保持原來的狀態(tài)2假設(shè)有彈力：就是假設(shè)與研究對象接觸的物體對研究對象施加了彈力，畫出假設(shè)狀態(tài)下的受力分析圖，判斷受力情況與存在狀態(tài)是否矛盾，若矛盾，則不存在彈力，若不矛盾，則此彈力存在例1如圖1所示，一小球用兩根輕繩掛于天花板上，球靜止，繩1傾斜，繩2恰好豎直，則小球所受的作用力有()圖1a1個b2個c3個d4個解析假設(shè)繩1對球有作用力，該作用力的方向斜向左上方，另外球在豎直方向上受重力和繩2的拉力，在這三個力的作用下球不可能保持平衡，所以繩1不可能對球施加拉力，小球只受重力和繩2的拉力故b正確答案b二、靜摩擦力有無及方向的判斷靜摩擦力有無及方向的判斷方法1平衡條件法當(dāng)相互接觸的兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)時，可根據(jù)二力平衡條件判斷靜摩擦力的存在與否及其方向2假設(shè)法利用假設(shè)法進(jìn)行判斷時，可按以下思路進(jìn)行分析：例2如圖2所示，物體a、b疊放在水平面上，水平力f作用在a上，使二者一起向左做勻速直線運(yùn)動，下列說法正確的是()圖2aa、b之間無摩擦力ba受到的摩擦力水平向右cb受到a的摩擦力水平向左d地面對b的摩擦力為靜摩擦力，水平向右解析對a物體，由于a勻速運(yùn)動，由二力平衡可知，b對a的摩擦力必與f等大反向，故a錯誤，b正確；對b物體，由力的作用的相互性知，b對a的摩擦力一定與a對b的摩擦力反向，故b受到a的摩擦力水平向左，故c正確；對a、b整體分析，由于ab一起向左勻速運(yùn)動，則地面對b的摩擦力一定為滑動摩擦力，且水平向右，故d錯誤答案bc三、摩擦力的計算摩擦力大小的計算，應(yīng)先分析是靜摩擦力還是滑動摩擦力1靜摩擦力靜摩擦力在0ffmax內(nèi)隨外力的變化而變化，一般根據(jù)平衡條件求解2滑動摩擦力(1)根據(jù)ffn進(jìn)行計算，其中fn為接觸面受到的正壓力(2)根據(jù)平衡條件例3如圖3所示，用水平力f將木塊壓在豎直墻壁上，已知木塊重力g6n，木塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)0.25，求：圖3(1)當(dāng)f25n時，木塊不動，木塊受到的摩擦力為多大？(2)當(dāng)f增大為30n時，木塊仍靜止，木塊受到的摩擦力為多大？(3)當(dāng)f10n時木塊沿墻面下滑，此時木塊受到的摩擦力為多大？(4)當(dāng)f6n時，木塊受到的摩擦力為多大？解析分析木塊的受力情況，如圖所示(1)、(2)木塊靜止，根據(jù)二力平衡，豎直方向上的靜摩擦力等于重力，f1f2g6n，與壓力大小無關(guān)(3)木塊沿墻面下滑時，木塊與墻壁間的摩擦力為滑動摩擦力，f3fnfnf所以f3f0.2510n2.5n.(4)當(dāng)f6n時，木塊與墻壁間的摩擦力也為滑動摩擦力，所以f4f0.256 n1.5 n.答案(1)6 n(2)6 n(3)2.5 n(4)1.5 n四、物體的受力分析受力分析的一般步驟1明確研究對象，即首先確定我們要分析哪個物體的受力情況，研究對象可以是單個物體(質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn))，也可以是兩個(或多個)物體組成的整體；2隔離分析：將研究對象從周圍物體中隔離出來，分析周圍有哪些物體對它施加了力的作用；3按重力、彈力、摩擦力、其他力的順序，依據(jù)各力的方向，畫出各力的示意圖例4如圖4所示，直角三棱柱a放在水平地面上，光滑球b放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，a和b都處于靜止?fàn)顟B(tài)，試分別畫出a和b的受力示意圖圖4解析隔離a為研究對象，它受到重力、b對它的壓力、地面支持力和地面對它的摩擦力，如圖甲所示再以b為研究對象，它受到重力mg、三棱柱對它的支持力fab、墻壁對它的彈力fn的作用，如圖乙所示答案見解析1彈力有無的判斷方法(1)有明顯形變時可根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件判斷；(2)無明顯形變時可根據(jù)假設(shè)法判斷2靜摩擦力有無及方向的判斷方法(1)平衡條件法；(2)假設(shè)法3摩擦力的計算(1)靜摩擦力：根據(jù)平衡條件求解(2)滑動摩擦力：根據(jù)ffn進(jìn)行計算4受力分析的步驟(1)明確研究對象；(2)合理隔離；(3)按由易到難的順序(先重力，再彈力、摩擦力，最后其他力)畫出受力示意圖.1.(彈力有無的判斷)如圖5所示，將一個鋼球分別放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角燒杯中，鋼球與各容器的底部和側(cè)壁相接觸，處于靜止?fàn)顟B(tài)若鋼球和各容器的接觸面都是光滑的，各容器的底面均水平，則以下說法中正確的是()圖5a各容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用b各容器的側(cè)壁對鋼球均有彈力作用c量杯的側(cè)壁對鋼球無彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對鋼球均有彈力作用d口大底小的普通茶杯的側(cè)壁對鋼球有彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用答案a解析鋼球與容器的側(cè)壁接觸，它們之間是否有彈力作用就看接觸處是否發(fā)生彈性形變，但微小形變難以察覺，只能借助假設(shè)法判斷假設(shè)容器側(cè)壁對鋼球無彈力作用，則鋼球受重力和容器底面對它的支持力作用，鋼球?qū)⑻幱陟o止?fàn)顟B(tài)，故鋼球與容器側(cè)壁雖然接觸但沒有發(fā)生彈性形變，容器側(cè)壁對鋼球無彈力作用的假設(shè)成立我們也可以假設(shè)容器側(cè)壁對鋼球有彈力作用，作出各容器中鋼球的受力示意圖分別如圖a、b、c所示，可見三種情況均與鋼球靜止的題設(shè)條件相矛盾，所以原假設(shè)不成立，即各容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用因此，本題正確選項為a.2(靜摩擦力有無及方向的判斷)如圖6所示是工廠傳輸貨物的裝置，物體a在皮帶的帶動下，以速度v沿直線勻速向右運(yùn)動，物體a受到幾個力的作用()圖6a1個b2個c3個d4個答案b解析物體a在豎直方向上受豎直向下的重力g、豎直向上的支持力fn作用；由于物體做勻速直線運(yùn)動，處于平衡狀態(tài)，在水平方向上不受靜摩擦力，因此物體a受兩個力作用3(受力分析)畫出圖(1)(4)中靜止物體a的受力示意圖(注意：圖中球形物體的接觸面光滑)答案4(摩擦力的計算)如圖7所示，物體a重40n，物體b重20n，a與b、a與地面間的動摩擦因數(shù)相同，物體b用水平細(xì)繩系住，當(dāng)水平力f32n時，才能將a勻速拉出，求接觸面間的動摩擦因數(shù)圖7答案0.4解析以物體a為研究對象，物體b對物體a的正壓力fngb地面對a的支持力fn1gafna受b的滑動摩擦力fffna受地面的滑動摩擦力ff1fn1水平方向：fffff1代入數(shù)據(jù)即可得到0.4.題組一彈力有無的判定和大小的計算1如圖1所示，斜面靜置于水平粗糙地面上，斜面與豎直墻之間放置一表面光滑的鐵球，斜面傾角為，球的半徑為r，球與斜面接觸點(diǎn)為a，與豎直墻的接觸點(diǎn)為b.球心是o，球處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()圖1a豎直墻對鐵球的彈力過b點(diǎn)從b點(diǎn)指向o點(diǎn)b斜面對鐵球的彈力豎直向上c斜面對鐵球的彈力過a點(diǎn)從a點(diǎn)指向o點(diǎn)d豎直墻壁對鐵球沒有彈力答案ac解析豎直墻對鐵球的彈力垂直于墻面，即過b點(diǎn)從b點(diǎn)指向o點(diǎn)，斜面對鐵球的彈力垂直于斜面，即過a點(diǎn)從a點(diǎn)指向o點(diǎn)，選項a、c正確2在下列各圖中，a、b之間一定有彈力的是()答案b解析兩物體間產(chǎn)生彈力的條件除了相互接觸外，還要相互擠壓產(chǎn)生彈性形變a、c、d圖中a、b間雖有相互接觸，但不一定相互擠壓，故選b.3如圖2所示，一根彈性桿的一端固定在傾角為30的斜面上，桿的另一端固定一個重為2n的小球，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，則彈性桿對小球的彈力()圖2a大小為2n，方向平行于斜面向上b大小為1n，方向平行于斜面向上c大小為2n，方向垂直于斜面向上d大小為2n，方向豎直向上答案d解析小球受重力和桿的支持力(彈力)作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡可知，桿對小球的彈力與重力等大、反向故d正確題組二靜摩擦力有無及方向的判斷4如圖3所示，用力f拉疊放在一起的兩物體a、b，但沒有拉動，兩物體仍然靜止，則()圖3ab受三個力bb受兩個力ca受五個力da受六個力答案bc解析先隔離b為研究對象，如圖甲所示(a、b間無摩擦力)，b受重力、支持力，b項對，a項錯；再隔離a為研究對象，如圖乙所示，a受重力ga，b對a的壓力fnb、地面支持力fn、水平拉力f，地面對a的摩擦力ff五個力作用，c項對，d項錯5如圖4所示，皮帶運(yùn)輸機(jī)正在把貨物從低處勻速運(yùn)往高處，運(yùn)送過程中貨物與傳送帶保持相對靜止，則下列說法正確的是()圖4a貨物具有相對傳送帶向上的運(yùn)動趨勢b貨物具有相對傳送帶向下的運(yùn)動趨勢c貨物受傳送帶的摩擦力沿傳送帶向上d傳送帶沒有給貨物摩擦力作用答案bc解析若貨物與傳送帶間的接觸面光滑，則貨物不會被傳送帶“帶著”向高處運(yùn)動，即貨物相對傳送帶有向下運(yùn)動的趨勢，所以摩擦力的方向沿傳送帶向上6如圖5所示，在水平桌面上放一木塊，用從零開始逐漸增大的水平拉力f拉著木塊沿桌面運(yùn)動，則木塊所受的摩擦力ff隨拉力f變化的圖象正確的是()圖5答案d解析當(dāng)木塊不受拉力時(f0)，桌面對木塊沒有摩擦力(ff0)當(dāng)木塊受到的水平拉力f較小時，木塊仍保持靜止，但出現(xiàn)向右運(yùn)動的趨勢，桌面對木塊產(chǎn)生靜摩擦力，其大小與f相等，方向相反隨著水平拉力f不斷增大，木塊向右運(yùn)動的趨勢增強(qiáng)，桌面對木塊的靜摩擦力也相應(yīng)增大，直到水平拉力f足夠大時，木塊開始滑動，桌面對木塊的靜摩擦力達(dá)到最大值fmax.在這個過程中，由木塊水平方向二力平衡條件知，桌面對木塊的靜摩擦力ff始終與拉力f等大反向，即隨著f的增大而增大木塊滑動后，桌面對它的阻礙作用是滑動摩擦力，它小于最大靜摩擦力，并且在木塊繼續(xù)滑動的過程中保持不變題組三受力分析7如圖6所示，木箱a中放一個光滑的鐵球b，它們一起靜止于斜面上，如果對鐵球b(不包括木箱a)進(jìn)行受力分析，則鐵球b受力個數(shù)為()圖6a3個b4個c2個d1個答案a解析對b球受力分析，受重力、斜面對球垂直斜面向上的支持力和箱子對球平行斜面向上的彈力，三力平衡，共3個力8如圖7所示，a、b兩物體均靜止，關(guān)于b物體的受力情況，下列敘述正確的是()圖7a可能受到三個力，也可能受到四個力b一定受到四個力的作用c必受到地面的靜摩擦力作用d必受到地面的支持力作用答案bcd解析b受到重力、繩的拉力、水平向右的摩擦力和地面支持力四個力的作用由于b受到向右的摩擦力則必受到地面的支持力的作用9如圖8所示，在水平拉力f作用下，b、c兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，ab繩豎直，則c球受幾個力的作用？畫出c球的受力示意圖圖8答案三受力示意圖見解析圖解析先分析b的受力情況如圖所示，b受重力gb及ab繩的拉力fab，bc繩無拉力再分析c球的受力情況如圖所示，c受重力gc、ac繩的拉力fac及水平拉力f共三個力作用題組四摩擦力的計算10如圖9所示，在粗糙的水平地面上有質(zhì)量為m的物體a，連接在一勁度系數(shù)為k的輕彈簧上，物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用一水平力f向右拉彈簧(彈簧未拉動前處于原長)，使物體a做勻速直線運(yùn)動，則彈簧伸長的長度為(重力加速度為g)()圖9a.b.c.d.答案d解析設(shè)彈簧伸長的長度為x，由胡克定律和二力平衡得kxmg，所以x.故選項d正確11.重為50n的物體，在粗糙水平面上向右運(yùn)動，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2，同時物體還受到一個大小為10n、方向水平向左的拉力f作用，如圖10所示，則水平面對物體的摩擦力的大小和方向是()圖10a10n，水平向左b20n，水平向左c10n，水平向右d20n，水平向右答案a解析物體對水平面的壓力fnmg，所以所受滑動摩擦力大小為fffnmg0.250n10n，方向與相對運(yùn)動方向相反，即水平向左故選項a正確12如圖11所示，不光滑的水平面上并列放置兩物塊a和b.已知水平面對a的最大靜摩擦力為4n，水平面對b的最大靜摩擦力為2n，當(dāng)用f3n的水平力從左側(cè)推a時，物體a、b受的摩擦力分別為ffa、ffb，則()圖11affa1 n，ffb2 nbffa3 n，ffb0cffa4 n，ffb2 nd因動摩擦因數(shù)和a、b的質(zhì)量未知，故無法計算答案b解析對a：水平方向受到3n向右的推力和3n向左的靜摩擦力，沒有超過a的最大靜摩擦力4n，所以a和b接觸而沒有擠壓，b對a的作用力fba0.對b：沒有相對水平面滑動的趨勢，水平面對b沒有摩擦力，ffb0.13如圖12所示，一個質(zhì)量為m2kg的物體放在粗糙水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2，用一條質(zhì)量不計的細(xì)繩繞過定滑輪和一只質(zhì)量為m00.1kg的小桶相連，已知：m受到的最大靜摩擦力fmax4.5n，細(xì)繩水平，滑輪上的摩擦不計，g取10n/kg，求在以下情