拓展课Ⅰ受力分析

拓展课Ⅰ受力分析【知识点全掌握】受力分析中存在的问题1．研究对象不明确，分析错误学生在进行力学学习中，往往把施力对象和受力对象相混淆。原因在于学习时，老师在课堂教学中会总结成“一个物体既是施力对象，同时还是受力对象”。这一总结并无差错，但往往会让学生在进行物体受力分析时产生较大困惑。例如:静止于水平面的一个物体A，请作出其受力情况(如图):受力方向判断不准确，分析错误重力：始终竖直向下压力：垂直于受力面，且指向受力面浮力：始终竖直向上摩擦力：与物体相对运动或相对运动的趋势方向相反3．主观臆断受力，分析错误例如:物体A沿着某个斜面往下滑动，请作出其滑动中的受力情况(如图)：4．分析步骤不当，分析错误对于初中学生而言，虽然对重力、弹力、摩擦力等力的概念和内容有较好掌握，但在进行物体受力分析时，总会无从下手，不知道先分析哪个力，再分析哪个力，缺乏条理性，如此就会导致少一些受力或多出受力。受力分析的常用方法1．整体法和隔离法整体法：将相对静止的物体作为一个整体来分析。隔离法：将研究对象与周围物体分隔开来分析。整体法隔离法概念将几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力研究系统内物体之间的相互作用力注意问题分析整体周围其他物体对整体的作用，而不画整体内部物体间的相互作用。分析它受到周围其他物体对它的作用力（1）A和地面之间有摩擦力吗？大小多少？方向如何？（整体法）（2）A和B之间有摩擦力吗？大小多少？方向如何？（隔离法）AAF=10N（图中A、B均静止）A和地面之间有摩擦力吗？大小多少？方向如何？（整体法）A和B之间有摩擦力吗？大小多少？方向如何？（隔离法）AAF=10N（图中A、B均静止）2．假设法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所产生影响来判断该力是否存在。一般用来判断弹力和静摩擦力的有无。AAF（图中A、B均静止）结合物体的运动状态（如平衡状态）和力的作用的相互性进行分析。例三、受力分析的一般步骤1．明确研究对象，即明确要分析的是哪个物体的受力情况。在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体（整体）。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简洁的得到解决。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（即研究对象所受的力），而不分析研究对象施予外界的力。ABCGCFABCGCFCFB′CGBFA′FBBAGAFA3．养成按步骤分析力的习惯，这是防止漏力的有效措施．（1）重力一定有：作用点在物体的重心；（2）弹力看四周：看研究对象与跟其他物体有几个接触点（面），某个点（面）若有挤压，则画出弹力；（3）摩擦力看接触面：注意有弹力的接触面如果是不光滑的，并且有相对运动或相对运动的趋势时，则画出摩擦力；（4）其他外力。对初中物体受力分析步骤进行了一个总结，即“一个中心，四个基本点”。具体而言，就是要明确研究对象，以此为核心，如果研究对象都是错误的，那么受力分析也是错误的；按照“一重二弹三摩擦四其他”的基本步骤对四个基本受力点进行分析。4．画完力后再做检查．（1）检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在。注意寻找施力物体是防止多力的有效措施。（2）分析一下分析的结果能否使物体处于题目中所给的状态，否则必然发生了多力或漏力的现象。合力分力不重复只画受力抛施力【习题巩固】1．如图所示，某同学用40N的水平力将一个重10N的物体A压在竖直墙壁上使其处于静止状态，则物体与墙壁间的摩擦力是（）A．40N B．70N C．10N D．30N【解答】解：物体在竖直方向上受到竖直向下的重力、竖直向上的摩擦力，由于物体静止，所以受到的重力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以物体与墙壁间的摩擦力是10N。故选：C。2．如图所示，单手握住一个重为G的茶杯，茶杯保持静止状态，若小俊握杯的力F的变化如图乙所示，请在图丙中画出茶杯与手之间的摩擦力f的大小变化情况。【解答】解：如图甲所示，茶杯保持静止状态（平衡状态），则茶杯受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力是一对平衡力；由图乙可知，小金握杯的力F逐渐增大，但杯子仍然是静止的，且杯子的重力G不变，所以茶杯与手之间的摩擦力为f＝G不变，如下图所示：3．如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示，以下说法正确的是（）A．2～4s物体做匀速直线运动 B．2～4s物体受到的摩擦力是2N C．t＝6s时，将F撤掉，物体将做匀速直线运动 D．0～2s，物体没有推动，是因为推力小于摩擦力【解答】解：A、由v﹣t图象可知，2s～4s内物体运动的速度均匀增大，做的是匀加速直线运动，不是匀速直线运动，故A错误；B、由v﹣t图象可知，4s～6s内物体运动的速度4m/s不变，即做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力，由F﹣t图象可知，4s～6s内推力的大小为2N，则物体受到的滑动摩擦力为2N；因滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，与物体运动的速度无关，所以，2～4秒物体受到的摩擦力是2N，故B正确；C、t＝6s时，将F撤掉，物体还受摩擦力的作用，将减速运动，故C错误；D、由v﹣t图象可知，0～2s内物体的速度为0，即静止，处于平衡状态，受到的摩擦力和推力是一对平衡力，二力大小相等，故D错误。故选：B。4．如图所示，在粗糙的水平面上叠放着物体A和B，A和B间的接触面粗糙，用F＝10N的拉力拉A做匀速直线运动，则下列说法中正确的是（）A．物体A与B间的摩擦力等于10N B．物体A与地面间的摩擦力等于10N C．物体B受到的力有重力、支持力与摩擦力 D．物体A受到的力有拉力、地面的摩擦力、支持力和B对A的摩擦力【解答】解：A、物体A与B一起做匀速运动，AB间没有相对运动和运动趋势，故AB间没有摩擦力，故A错误。B、用10N的拉力拉A做匀速直线运动，A水平方向受力平衡，故地面给A的摩擦力为10N，故B正确。C、因为物体A与B一起做匀速运动，故物体B受到的力有重力、支持力，故C错误。D、物体A受到的力有拉力、地面的摩擦力、支持力和B对A的压力，故D错误。故选：B。5．如图所示，A、B两物体叠放在水平桌面上受到两个水平拉力而保持静止，已知F1＝8N，F2＝6N，那么物体B受到物体A和水平桌面的摩擦力大小应分别为（）A．8N、3N B．8N、2N C．2N、3N D．3N、5N【解答】解：A在水平向受拉力F1及摩擦力而处于静止状态，故由二力平衡可得，FA＝F1＝8N；由于物体间力的作用是相互的，则B受A的摩擦力为8N；对整体进行分析，则整体在水平方向上受F1、F2及地面对B的摩擦力而处于静止状态，故三力的合力应为零，则摩擦力FB＝F1﹣F2＝8N﹣6N＝2N；故选：B。6．如图甲所示，光滑斜面AB和光滑小圆弧BC与粗糙的水平桌面CDE相连，且DE段比CD段更粗糙，现将一物块P从A点由静止释放，物块沿斜面滑下，到达E点刚好静止，试在图乙中画出物块下滑过程中，摩擦力随时间变化的大致图像。（tB、tC、tD、tE分别表示物块经过B、C、D、E点的时刻）【解答】解：由于ABC段是光滑的，所以物块滑下时受到的滑动摩擦力为0；物块在CD段滑动时受到滑动摩擦力的作用，由于物块在CD段对水平桌面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变；DE段比CD段更粗糙，在压力不变的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，所以DE段的滑动摩擦力要大于CD段的滑动摩擦力；物块在DE段对水平桌面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变；摩擦力随时间变化的大致图像如下所示：7．在物理学中，力和运动正确关系的得出，从亚里士多德到牛顿，历经两千多年。如图甲，水平地面上的物体，在水平向右拉力的作用下，从t＝0s开始，物体的运动情况如图乙。对于这个过程力和运动描述正确的是（）A．该物体从开始一直做匀速直线运动 B．从t＝0s到t＝6s过程中，力F逐渐增大 C．物体做匀速直线运动阶段的速度为2m/s D．t＝1s时，若F＝3N，则地面的滑动摩擦力也为3N【解答】解：A、由图乙可知，物体在0～2s内处于静止状态，2～6s内物体做匀速直线运动，故A错误；B、由图乙可知，2～6s内物体做匀速直线运动，因此物体受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，两个力的大小相等，而滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，所以物体受到的滑动摩擦力不变，即力F大小不变，故B错误；C、由图乙可知，当s＝8m时，t＝6s﹣2s＝4s，此时物体运动的速度：v=st=8mD、由于在1s时处于静止状态，所以当t＝1s，F＝3N时，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以此时物体受到的摩擦力为3N，故D错误。故选：C。8．如图所示一块正方体的磁铁重2N，在大小为F＝3N的拉力下从A点水平直线运动到E点。已知AB＝BC＝DE＝4m，其中AC段接触面的材料是木，DE段接触面的材料是铁，每经过相同时间，用虚线框记录物体位置，根据图像，下列说法错误的是（）（不考虑磁铁与铁块之间在水平方向上的作用力）A．AB段是在做匀速直线运动，所以摩擦力等于3N B．BC段物体在做加速运动，所以摩擦力小于3N C．DE段由于受到磁力作用磁体对接触面压力变大，所以DE段摩擦力一定比AB段要大 D．BC段要比AB段要光滑【解答】解：A、由图知，在AB段，磁铁在相等时间内通过的路程相同，所以磁铁在AB段做匀速直线运动，则磁铁受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，拉力大小是3N，所以磁铁在AB段受到的摩擦力也是3N，故A项说法正确。B、由图知，在BC段，磁铁在相等时间内通过的路程越来越长，所以正方体磁铁在BC段做加速运动，则磁铁受到水平向右的拉力大于摩擦力，拉力大小是3N，所以磁铁在BC段受到的摩擦力小于3N，故B项说法正确。C、由图知，在DE段，磁铁在相等时间内通过的路程逐渐增大，所以磁铁在DE段做加速直线运动，则磁铁受到水平向右的拉力F大于水平向左的摩擦力，比较可知DE段摩擦力比AB段要小，故C项说法错误。D、滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关；由前面解答可知，磁铁在BC段受到的摩擦力小于在AB段受到的摩擦力；磁铁在AC段对接触面的压力大小相同（都等于磁铁的重力），而磁铁在BC段受到的摩擦力较小，所以可知BC段要比AB段要光滑，故D项说法正确。故选：C。（多选）9．如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即F1、F2和摩擦力的作用，木块恰好处于静止状态，其中F1＝15N，F2＝7N，若撤去F1，则有关木块在水平方向受力说法正确的是（）A．摩擦力为7N，方向向左 B．摩擦力为8N，方向向右 C．合力为7N，方向向右 D．合力为零【解答】解：（1）在水平方向共受到三个力F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态，根据平衡知，摩擦力的大小f＝F1﹣F2＝15N﹣7N＝8N，方向向右，故B错误；（2）撤去F1后，外力为7N，小于8N，故木块处于静止状态，故合力为零，此时的静摩擦力与外力F2平衡，其大小为7N，方向与F2相反即水平向左，故C错误，AD正确。故选：AD。10．某商场安装的智能化的电动扶梯如图所示。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站在扶梯上时，它会先慢慢加速，再匀速运转，顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程.下列说法正确的是（）A．以扶梯为参照物，顾客是运动的 B．扶梯加速过程中，顾客对扶梯的压力与扶梯对顾客的支持力是一对相互作用力 C．扶梯加速过程中，顾客受到的惯性保持不变 D．扶梯整个运行过程中，顾客始终受摩擦力的作用【解答】解：A、以扶梯为参照物，顾客与扶梯没有相对位置的变化，顾客是静止的，故A错误；B、顾客对扶梯的压力和扶梯对顾客的支持力大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上，是一对相互作用力，故B正确；C、惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故C错误；D、在慢慢加速的过程中，人增加速度与速度同方向，合力斜向右上方，因而顾客受到的摩擦力；在匀速运动的过程中，顾客处于平衡状态，只受重力和支持力，顾客与电梯间的摩擦力等于零，故D错误。故选：B。11．如图，水平面上叠放着A、B两个物体，在水平方向方F的作用下，相对静止，一起向左做匀速直线运动。已知F＝8N，不考虑空气的阻力，下列说法中正确的是（）①物体A受到的摩擦力是8N；②物体A所受摩擦力的方向水平向左；③物体B上表面所受摩擦力是0N；④物体B下表面所受摩擦力是8N。A．①③ B．②③ C．②④ D．③④【解答】解：对A进行受力分析，A处于匀速直线运动状态，故受力平衡，水平方向没有拉力，物体A受到的摩擦力是0N；由于力的作用是相互，所以B的上部不受A对它的摩擦力，对AB整体进行分析，AB一起向左做匀速直线运动。故受力平衡，水平方向摩擦力与拉力平衡，所以摩擦力等于拉力，故F摩＝F拉＝8N。故选：D。（多选）12．如图所示，A、B两物块叠在一起用竖直向上的力F托起靠在光滑的竖直墙上处于静止状态，则下列关于A、B物体的受力情况的说法正确的是（）A．A受到3个力的作用 B．A与墙壁之间可能存在压力 C．AB之间一定有摩擦力 D．B受到5个力的作用【解答】解：分别对A、B受力分析，如图所示：B受到重力GB、推力F，A对B的弹力N，A对B的静摩擦力f四个力作用，由于B处于静止状态，故这四个力合力为零；对于A物体，受重力GA，B对A的弹力N′，B对A的摩擦力f′三个力作用处于静止状态，故这三个力的合力为零；根据平衡条件可知，A对B的压力N和A对B的静摩擦力f，这两个力水平分量等大反向，故B对A的支持力N′和B对A的静摩擦力f′，这两个力的水平分量也等大反向，水平方向合力为零，所以墙壁对A不存在水平方向的压力，故AC正确，BD错误。故选：AC。13．已知一个物体在另一个物体表面上滑动时，物体所受到的滑动摩擦力与压力成正比，可用公式f＝μN表示，其中μ为接触面之间的动摩擦因数。如图所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，滑轮到P、Q的两段绳子都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，轻绳与滑轮之间的摩擦不计，在水平向右的拉力F作用下，P向右做匀速运动，若μ＝，m＝1kg，则Q受到的摩擦力fQ＝2N；拉力F＝8N。【解答】解：（1）物体对水平面的压力等于物体的重力大小，Q物体所受滑动摩擦力的大小f1＝μNQ＝μGQ＝μmg＝×1kg×10N/kg＝2N，方向水平向右。（2）P物体所受地面滑动摩擦力的大小f2＝μNP＝μ（GP+GQ）＝μ×2mg＝×2×1kg×10N/kg＝4N，方向水平向左。设跨过定滑轮的轻绳拉力大小为F′，对于Q物块，由平衡条件得：F′＝f1＝2N，对木块P受力分析，P受到水平向右的拉力F，地面对P向左的摩擦力，Q对P向左的摩擦力，且力的相互作用可知：fP＝f1＝2N，根据力的平衡条件可得：F＝fP+f2+F′＝2N+4N+2N＝8N。故答案为：2；8。14．科学研究表明两个相互接触的物体之间发生相对滑动时，接触面上产生的滑动摩擦力大小与它们之间压力的大小成正比，可用公式表示为fm＝kF压（k指摩擦系数，为小于1的正数，与材质和粗糙程度有关；F压为物体对接触面的压力大小。）当相互接触的两物体的材料均不变时，k的大小不发生改变；当相互接触的两物体的材料改变时，k的大小将改变。现有三种不同的硬质材料做成的长方体物体A（重量20N）、B（重量10N）和C（重量100N），A、C之间的摩擦系数kA＝，B、C之间的摩擦系数kB未知。将A、C如图甲放在水平地面上时，用水平推力F1恰好使A在C的表面上向右做匀速直线运动。将A、B和C如图乙放在水平地面上时，用大小为8N的水平推力F2恰好使A、B一起在C的表面上向右做匀速直线运动。（1）如图甲，水平推力F1的大小为多少？（2）如图乙，B受到摩擦力的大小为多少？（3）如图丙，将物体C竖直固定在水平地面上，用水平压力F3将A、B重叠压在C的表面上且A、B一起向下做匀速直线运动（A、B间不发生相对滑动），则水平压力F3的大小为多少？（4）如图丁所示，有一根材质均匀的圆柱形钢管水平悬空放置，有一个半径比钢管稍大的圆环A套在钢管上，小培同学在圆环的两侧绑有较长的轻绳，并在另外一端用轻棍固定好。使得圆环A在拉力F的作用下能顺畅的沿着水平方向做匀速直线运动。已知圆环A的质量为6kg，圆环与钢管之间的摩擦系数为k4＝，且圆环还受到一个竖直方向的力F4的作用，若F＝10N，则这个竖直方向的力F4的大小为多少牛？（g取10N/kg）【解答】解：（1）如图甲，长方体物体A对C的压力：FA＝GA＝20N，则A受到的滑动摩擦力：fA＝kAFA＝×20N＝6N，A在C的表面上向右做匀速直线运动，处于平衡状态，所以，水平推力为：F1＝fA＝6N；（2）如图乙，A、B一起在C的表面上向右做匀速直线运动，处于平衡状态，则水平推力F2等于A和B受到的滑动摩擦力的合力，且fA仍为6N，故B受到摩擦力：fB＝F2﹣fA＝8N﹣6N＝2N；（3）在乙图中，B、C之间的摩擦系数：kB如图丙，A、B一起向下做匀速直线运动（A、B间不发生相对滑动），处于平衡状态，则AB受到的滑动摩擦力：fAB＝GA+GB＝20N+10N＝30N，水平压力：F3=（4）圆环的重力为：G＝mg＝6kg×10N/kg＝60N；①当F4向上时，当圆环对钢管的压力方向向上时为F4﹣G，当圆环对钢管的压力方向向下时为G﹣F4；圆环A在拉力F的作用下能顺畅的沿着水平方向做匀速直线运动，则受力平衡，拉力等于滑动摩擦力，此时：F＝f滑′＝k4F压′＝×（F4﹣G）N＝×（F4﹣60N）＝10N，或×（60N﹣F4）＝10N解得，F4＝110N，或F4＝10N②当F4向下时，圆环对钢管的压力为：F4+G，F＝f滑″＝k4F压″＝×（F4+G）＝×（F4+60N）＝10N；解得，F4＝﹣10N（舍去）；综上所述：F4＝110N，或F4＝10N答：（1）如图甲，水平推力F1的大小为6N；（2）如图乙，B受到摩擦力的大小为2N；（3）如图丙，水平压力F3的大小为150N；（4）竖直方向的力F4的大小为110N，或10N。15．当前，市