18-19习题课2物体的受力分析

1、习题课2物体的受力分析学习目标i进一步熟练判定弹力的方向，能根据平衡法、假设法判定弹 力的有无及方向2.进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力的有无和方向判定，掌 握其大小计算方法.3学会对物体进行受力分析的方法.合作探究攻重难K3J41L. J弹力的大小和方向1. 判断弹力方向时应注意以下 4点(1) 绳中的弹力一定沿着绳且指向绳收缩的方向；(2) 弹簧中的弹力方向与形变方向相反；(3) 轻杆可以拉物体也可以支撑物体，轻杆的弹力方向可能沿着杆也可能不 沿杆；(4) 球面接触时，弹力方向与球面的切平面垂直，弹力的作用线必过球心.2 弹力大小的计算方法(1) 弹簧的弹力大小：用胡克定律F = kx来

2、计算，公式AF = kAx可作为胡克定律的推论使用.(2) 处于静止状态或匀速直线运动状态的物体的弹力大小：用物体的平衡条 件来计算.例 如图1所示，一劲度系数为k2的弹簧竖直地放在桌面上，上面压一 质量为m的物体，另一劲度系数为k1的弹簧竖直地放在物体上面，其下端与物 体的上表面连接在一起，两个弹簧的质量都不计.要想使物体在静止时下面弹簧2承受的压力减小为原来的2,应将上面弹簧的上端 A竖直提高一段距离d,则d应为多大？图1思路点拨：弹簧的上端竖直上移之前和之后物体均处于平衡状态.弹簧的上端竖直上移的距离等于上面弹簧的伸长量与下面弹簧减少的压缩量之和.第3页【解析】 物体处于平衡状态，在竖直

3、方向上所受的合外力为零.当上面的 弹簧没有作用力时，下面弹簧对物体的支持力等于物体的重力， 所以下面弹簧的 压缩量为Axi=mk2g2当上面弹簧提起时，下面弹簧的弹力减小为物体重力的3,设此时弹簧的压缩量为 AX2，贝u k2Ax2=刍，得 Ax2=2mmg下面弹簧两次压缩量之差为 Ax= Axi Ax2 = mk2这说明物体要上升 Ax.当提起A端时，上面弹簧的伸长量为 AX3,产生的弹力大小为晋=kiAxs，所以Ax3 =mg3kiA端上移的距离等于下面弹簧减少的压缩量与上面弹簧伸长量之和.所以 d= Ax+ Ax3=ki + k2 mg3kik2【答案】ki + k2 mg3kik2针对

4、训练i. 画出图中处于静止状态的物体 A受到的重力和弹力.(图中墙壁竖直，所有接触面均光滑)(i)(2)(3)【解析】各物体所受弹力如图所示：【答案】(i)见解析(2)(3)卫宜吐摩擦力的大小和方向 i判断摩擦力方向应注意以下4点(i) 在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键.第2页(2) 相对运动(趋势)是指受力物体相对于所接触的物体的运动(趋势)，不一定 是相对于地面的运动.(3) 摩擦力的方向与相对运动(趋势)方向相反，不是与运动方向相反.(4) 具体判断时，可灵活运用假设法、二力平衡法或反推法讲行.2. 摩擦力大小的计算方法(1) 计算摩擦力时，应先判断是静摩擦

5、力还是滑动摩擦力.(2) 滑动摩擦力用公式Ff= uF求解，静摩擦力的大小只能根据物体的运动状 态和物体的受力情况来求解.如果物体处于静止状态，或做匀速直线运动时，可 利用二力平衡条件求解静摩擦力.(3) 计算静摩擦力时，还要注意理解静摩擦力与最大静摩擦力的区别.(4) 正压力相同时，最大静摩擦力比滑动摩擦力略大，如不加说明，可以认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，因此最大静摩擦力也可由公式Fmax=yF求得.如图2所示，一个M = 2 kg的物体放在 尸0.2的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个 m°= 0.1 kg的小桶相连.已知M的最大 静摩擦力Fm= 4.5

6、N，滑轮上的摩擦不计，g= 10 N/kg，求在以下情况中，M受 到的摩擦力的大小.图2(1) 只挂mo,处于静止状态时；(2) 只挂mo,但在M上再放一个M '二3 kg的物体时；(3) 只在桶内加入m1 = 0.33 kg的砂子时；(4) 只在桶内加入m2= 0.5 kg的砂子时.思路点拨：根据M所受绳的拉力与最大静摩擦力的大小关系判断M是处于静止状态还是运动状态.改变M的质量的同时会改变M所受的最大静摩擦 力.【解析】因为mog= 1 N<Fm，M处于静止状态，所以受静摩擦力作用，由二力平衡得Ff1 = mog= 1 N.(2)在 M上再放一个M ' = 3 kg的

7、物体，M仍静止，故受静摩擦力Ff2 = Ff1=mog= 1 N.(3) 因为(mo+ mi)g = 4.3 N<Fm,故M处于静止状态，所受静摩擦力 Ff3 = (mo+ mi)g = 4.3 N.(4) 因为(mo+ m2)g = 6 N>Fm,故物体M运动，受到滑动摩擦力作用，由公式 知 Ff4=卩 F =卩 Mg= 4 N.【答案】 见解析有关摩擦力问题的两点提醒(1) 注意区分滑动摩擦力与静摩擦力，并要注意摩擦力的方向(2) 注意滑动摩擦力的计算公式Ff二卩F ,特别需要注意对产生滑动摩擦力的 两个物体之间的正压力Fn的分析，不要草率地认为正压力Fn的大小就是某个物 体的

8、重力大小针对训练 2 (多选)如图 3 所示，有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙的水平地面上，现用水平力 F 作用在 B 上，三个物体仍然静止， 下列说法中正确的是 ()【导学号： 84o82o98】图3AB 对 A 有摩擦力作用BB 受到 A、C 的摩擦力作用CB 只受到 C 的摩擦力作用D.地面对C有摩擦力作用，大小等于FCD 假设 B 对 A 有摩擦力作用，则 A 受力不能平衡，与题给条件不符，所以B对A无摩擦力作用，A错误根据力的相互性可知，A对B也无摩擦力 作用， B 错误假设 C 对 B 无摩擦力作用，则 B 在水平方向上只受力 F 作用， 不可能保持静止，与题给条件不符，故 B

9、 受到 C 的摩擦力作用由于 A、B、C 是保持静止的，那么地面给 C的摩擦力大小为F，方向向左，所以选项C、D正第 5 页物体的受力分析受力分析的一般步骤: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.例如图4所示，固定斜面上有一光滑小球，分别与一竖直轻弹簧P和一平行斜面的轻弹簧 Q连接着，小球处于静止状态，则关于小球所受力的个数 不可能的是（）

10、图4A. 1B . 2C. 3D . 4A 设斜面倾角为小球质量为m,假设轻弹簧P对小球的拉力大小恰好 等于mg,则小球受二力平衡；假设轻弹簧Q对小球的拉力等于mgsin 9,小球受 到重力、弹簧Q的拉力和斜面的支持力作用，三力平衡；如果两个弹簧对小球 都施加了拉力，那么除了重力，小球只有再受到斜面的支持力才能保证小球受力 平衡，即四力平衡；小球只受单个力的作用，合力不可能为零，小球不可能处于 静止状态.假设法判断力是否存在在未知某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力 存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在.针对训练3 .如图5所示，水平地面上堆放着原木

11、.关于原木 P在支撑点M、N处受第5页力的方向，下列说法正确的是 ( )图5AM 处受到的支持力竖直向上BN 处受到的支持力竖直向上CM 处受到的静摩擦力沿 MN 方向DN 处受到的静摩擦力沿水平方向A 弹力的方向与接触面切线垂直， M 处支持力方向与地面垂直，即竖直 向上，所以选项A正确；N处的支持力方向垂直 MN向上，所以选项B错误； 摩擦力方向与接触面切线平行，所以选项 C、D 错误随堂自测即时达标(教师独具)1如图 6 所示，长方体木块搁在光滑方形槽中，则长方体木块除重力外还 受到弹力的个数是 ()图6A1 个B2 个C. 3个D . 4个C 长方体木块搁在光滑方形槽中， 与槽接触的地

12、方三处， 并且都有相互作用，故长方体木块除重力外还受到弹力的个数是3个，故C正确.2. 如图7所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度 vi向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度V2向右运动.下列判断正确的是()图7A. 若V1VV2，货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力B. 若V1VV2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力C. 若V1>V2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力D. 若vi>V2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力B 若V1VV2时，货物A相对汽车B向右滑动，货物A受到汽车B所施加的 向左的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向右的

13、滑动摩擦力，选项 A错误，B正确；若V1>V2时，货物A相对汽车B向左滑动，受到汽车B所施加的向 右的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向左的滑动摩擦力，故选项 C、D错误3如图 8 所示，水平传送带上放一物体，当传送带向右以速度 V 匀速传动 时，物体在轻弹簧水平拉力的作用下处于静止状态，此时弹簧的伸长量为Ax;当传送带向右的速度变为2v时，物体处于静止状态时弹簧的伸长量为 Ax' 则关 于弹簧前、后的伸长量，下列说法中正确的是 （）图8A 弹簧伸长量将减小，即 Ax'vAxB 弹簧伸长量将增加，即 Ax'>AxC. 弹簧伸长量不变，即 Ax'=

14、 AxD. 无法比较Ax和Ax'的大小C 两种情况下 m 相对于传送带均向左匀速运动， m 均受传送带向右的滑动摩擦力，其大小均为Ff二卩mg根据二力平衡的条件Fi = F2= Ff =卩mg即kAx=kAx'，故Ax' = Ax，正确的选项为 C.4. 侈选）如图9所示，A、B两物体的重力分别是 Ga= 3 N，Gb = 4 N. A用 细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧的弹力F = 2 N，则细线中 的张力Ft及地面对B的支持力Fn的可能值分别是（）图9A. 5 N 和 6 NB. 5 N 和 2 NC. 1 N 和 6 ND. 1 N 和 2 NBC 如果弹簧处于被拉伸的状态， 它将有收缩到原状的趋势， 会向下拉 A，向上提B,则对物体 A、B,有Ft= Ga+ F= 5 N，Fn = Gb F= 2 N，选项B正确；如果弹簧处于被压缩的状态， 它将有向两端伸长恢复原状的趋势， 会向上推第 9 页A,向下压 B,贝U F ' t= Ga F = 1 N , F' n= Gb + F = 6 N,选项 C 正确.5. 如图10所示，在水平地面上有三个质量分别为 mi、m2、m3的木块1、2、3, 木块1和2、2和3间分别用一原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来， 木块1、2与水平地面间的动摩