高一物理人教版必修1学案第三章习题课三物体的受力分析

习题课三物体的受力分析一、重力、弹力和摩擦力(物理观念——相互作用观念)1．产生条件和大小：重力弹力摩擦力产生条件地球的吸引(1)直接接触(2)发生弹性形变(1)接触面粗糙(2)接触且挤压(3)有相对运动或相对运动趋势大小G＝mg胡克定律：F＝kx静摩擦力：0<F≤Fmax滑动摩擦力：Ff＝μFN最大静摩擦力总是略大于滑动摩擦力，但在计算时可认为两者近似相等。2．弹力方向的判断：3．摩擦力方向的判断：类型图例方向的判断方法滑动摩擦力滑雪相对运动法:判断受力物体与相接处物体的相对运动方向,滑动摩擦力方向与其相反静摩擦力拔河比赛假设法:假设不受静摩擦力,判断物体将如何运动,静摩擦力与该方向相反无论是滑动摩擦力还是静摩擦力，总是沿着接触面，并且与接触面上的弹力方向垂直。【典例】一装修师傅在给桌面刷漆。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，从右向左刷，下列说法正确的是()A．毛刷对桌面有沿桌面向右的摩擦力B．毛刷对桌面有斜向左下方的弹力C．桌面对毛刷有竖直向上的弹力D．桌面对毛刷有沿桌面向左的摩擦力【解题探究】(1)毛刷与桌面的弹力属于哪种接触方式，方向如何判断？提示：面面接触；垂直于接触面，指向受力物体。(2)毛刷对桌面的力和桌面对毛刷的力有什么关系？提示：是相互作用力，大小相等、方向相反。【解析】选C。由题意可知，毛刷相对桌面向左运动，所以桌面对毛刷有向右的摩擦力，故D项错误；根据牛顿第三定律可知，毛刷对桌面有沿桌面向左的摩擦力，故A项错误；毛刷与桌面属于面面接触，弹力垂直于接触面，则毛刷对桌面的弹力竖直向下，故B项错误；桌面对毛刷的弹力垂直接触面指向竖直方向，所以桌面对毛刷有竖直向上的弹力，故C项正确。【总结提升】摩擦力方向判断的思维流程判断摩擦力方向时，经常采用假设法，先假设接触面是光滑的，判断物体向哪方向滑动(或有向哪方向的运动趋势)，从而判断出摩擦力的方向。1．某同学在水平地面上练习立定跳远，起跳时的姿态如图所示，则此时该同学的受力分析图正确的是()【解析】选B。地面附近的人首先要受到竖直向下的重力，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。立定跳远时，脚要向后蹬地，脚相对地面有向后的相对运动趋势，所以将受到地面的向前的摩擦力。可知人受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和水平向前的摩擦力三个力的作用，故B项正确。2．如图甲所示，用水平力F将质量为0.4kg的物块压在竖直墙壁上静止不动，物块与墙面间的动摩擦因数为0.4。若力F随时间t变化的规律如图乙所示，取g＝10m/s2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列图像中，能正确反映物块所受墙的摩擦力大小F【解析】选B。刚开始时，物体受到的最大静摩擦力Fm＝μF＝8N，重力G＝mg＝4N，故此时物体处于静止状态，受到大小等于重力的静摩擦力作用，当最大静摩擦力等于重力时，μF＝mg，解得压力F＝10N，时间为2s。综上所述，0～2s时间内，物体受到的静摩擦力大小为4N，2～4s的时间内，物体受到滑动摩擦力逐渐减小，故B项正确。【拔高题组】1．(多选)《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领，智能机器制造是一个重要方向，其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示，一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状态，铁夹与球接触面保持竖直，则()A．若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力变大B．小球受到的摩擦力与重力大小相等C．机械铁夹受到的摩擦力方向竖直向下D．若铁夹水平移动，小球受到的摩擦力变大【解析】选B、C。对小球受力分析可知，小球受重力、两侧铁夹的弹力以及摩擦力作用，根据平衡条件可知，小球在竖直方向上受到的摩擦力与重力大小相等，方向相反，故B项正确；根据牛顿第三定律可知，机械铁夹受到的摩擦力方向竖直向下，故C项正确；增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力仍等于重力，大小不变，故A项错误；若水平移动铁夹，由于小球在竖直方向受力始终平衡，故摩擦力不变，故D项错误。2.如图所示，一倾角为45°的斜面固定于墙角，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F，且F通过球心。下列说法正确的是()A．球一定受到墙水平向左的弹力B．球可能受到墙水平向左的弹力C．球一定受到斜面通过铁球的重心的弹力D．球可能受到斜面垂直于斜面向上的弹力【解析】选B。F的大小合适时，球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙才会对球有弹力，故A项错误，B项正确；斜面必须有斜向上的弹力才能使球不下落，该弹力方向垂直于斜面但不一定通过重心，故C、D项错误。二、物体的受力分析(科学思维——科学推理)1．受力分析的四个步骤：2．受力分析常用的两种方法：整体法隔离法概念将平衡状态下的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系统内部的力对整体没有影响,可不必分析只分析研究对象受到的力,不必分析研究对象作为施力物体的力整体法和隔离法不是孤立的，两者在题目中经常综合使用，有时先整体再隔离，有时先隔离再整体。【典例】如图所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B。A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧。A、B均处于静止状态，下列说法中正确的是()A．B受到向左的摩擦力 B．B对A的摩擦力向右C．地面对A的摩擦力向右 D．地面对A没有摩擦力【解析】选D。对物体B进行受力分析，竖直方向受重力和支持力，水平方向上受摩擦力和向左的弹力，因为B保持静止，所以A对B有向右的摩擦力，则B对A的摩擦力向左，故A、B项错误；A、B整体在水平方向不受其他外力作用，因此没有向左或向右的运动趋势，地面对A没有摩擦力，故C项错误，D项正确。1.(2021·杭州高一检测)如图所示，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是质量相同的小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子间的相互作用力，下列说法正确的是()A．棋子共受三个力作用B．棋子所受力中有三个力都是棋盘施加给它的C．磁性越强的棋子所受的摩擦力越大D．棋子对棋盘的压力大小和棋子的重力成正比【解析】选B。棋盘竖直，因而棋子在竖直方向上受到重力和棋盘的摩擦力，水平方向上有棋盘对棋子的吸引力和弹力，一共四个力作用，其中除重力外，棋子所受其余的三个力都是棋盘施加给它的，故A错误，B正确；根据竖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，即摩擦力与磁性强弱无关，故C错误；棋子对棋盘的压力大小等于棋盘对棋子的吸引力，与重力无关，故D错误。2.如图所示，在粗糙水平地面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，它们用一根原长为l、劲度系数为k的水平轻弹簧连接(弹簧处于原长)，两木块与地面之间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g。现用一水平力F向右拉木块1，当两木块一起匀速运动时，两木块之间的距离为()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】选C。对木块2受力分析，有kx＝μm2g，弹簧伸长量x＝eq\f(μm2g,k)，木块之间的距离为l＋x＝l＋eq\f(μm2g,k)，故C项正确。【拔高题组】(多选)如图所示，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()A．B对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．地面对C有摩擦力作用，大小等于F【解析】选C、D。假设B对A有摩擦力作用，则A水平方向受力不能平衡，与题给条件不符，所以B对A无摩擦力作用，故A项错误；根据力的相互性可知，A对B也无摩擦力作用，故B项错误；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受到C的摩擦力作用，故C项正确；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，故D项正确。1．(水平1)我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳，几乎感觉不到放在桌上的水杯晃动。图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，两物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是()A.A受到2个力的作用B．B受到3个力的作用C．A受到桌面对它向右的摩擦力D．B受到A对它向右的弹力【解析】选A。车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时A、B均在向右做匀速直线运动，故A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时A、B间也没有弹力作用，故A项正确。2.(水平1)如图所示，一位摄影师拍下了苍鹰的俯冲图片，假设苍鹰正沿直线朝斜向右下方匀速运动。用G表示苍鹰所受的重力，F表示空气对它的作用力，下列四幅图中能表示此过程中苍鹰受力情况的是()【解析】选B。苍鹰做匀速直线运动，处于平衡状态，故空气对它的作用力竖直向上，和重力大小相等，方向相反，故B正确，A、C、D错误。3.(水平2)如图所示，质量为m的木块在质量为M的木板上滑行，木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块与木板间的动摩擦因数为μ2，木板一直静止，则()A．木板受4个力的作用B．木板受到木块向左的滑动摩擦力C．木板与地面之间的摩擦力为μ1(m＋M)gD．木板与地面之间的摩擦力为μ2mg【解析】选D。木板受重力、木块的压力、地面的支持力、木块给的摩擦力、地面的摩擦力5个力的作用，故A项错误；木板相对木块向左运动，木板受到木块向右的滑动摩擦力，故B项错误；物体m相对M向右滑动，受到向左的滑动摩擦力，大小为f1＝μ2FN＝μ2mg；力的作用是相互的，故m对M有向右的滑动摩擦力，故M有向右滑动的趋势，受到地面对其向左的静摩擦力，根据共点力平衡条件，有f2＝f1＝μ2mg，故C项错误，D项正确。4.(水平2)如图，截面为三角形的木块a上放置一铁块b，三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的竖直面上，现用竖直向上的作用力F推动木块与铁块一起向上匀速运动，运动过程中铁块与木块始终保持相对静止，则下列说法正确的是()A．木块a与铁块b间一定存在摩擦力B．木块与竖直墙面间一定存在水平弹力C．木块与竖直墙面间一定存在摩擦力D．竖直向上的作用力F大小一定大于铁块与木块的重力之和【解析】选A。铁块b匀速运动，则铁块b受重力、斜面对它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的摩擦力，故选项A正确；将a、b看成一个整体，竖直方向有F＝Ga＋Gb，故选项D错误；a、b这个整体，水平方向不受力，则木块与竖直墙面间不存在水平弹力，则木板与竖直墙之间也没有摩擦力，故选项B、C错误。5．(水平2)如图所示，物块a、b的质量均为m，水平地面和竖