物理人教版（浙江版）必修一第三章相互作用习题课物体的受力分析

习题课物体的受力分析[学习目标]1.进一步熟练判定弹力的方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向.2.进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定和大小的计算方法.3.学会对物体进行受力分析的方法.一、弹力有无及方向的判断例1如图1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()图1A.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.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均有弹力作用，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.二、静摩擦力有无及方向的判断四种方法判断静摩擦力的有无：(1)条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势.(2)假设法：假设两物体间无静摩擦力，看物体是否相对滑动，判断思路如下：(3)力的作用效果判断法：如果相互接触的物体间存在摩擦力，则必有相应的作用效果：平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可据此确定有无静摩擦力.(4)相互作用判断法：利用力的相互作用性，若甲对乙有静摩擦力，则乙对甲也有静摩擦力，据此可以判断物体是否受静摩擦力.例2如图2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()图2A.B对A有摩擦力作用B.B受到A、C的摩擦力作用C.B不受C的摩擦力作用D.地面对C有摩擦力作用，大小等于F答案D解析假设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错误，D正确.例3如图3所示，物体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3A.A、B之间无摩擦力B.A受到的摩擦力水平向右C.B受到A的摩擦力水平向右D.地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右答案B解析对A物体分析，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错误，B正确；对B物体分析，由力的作用的相互性知，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错误；对A、B整体分析，由于AB一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故D错误.三、摩擦力的计算例4如图4所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上，已知木块的重力G＝6N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25，求：图4(1)当F＝25N时，木块静止，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？答案(1)6N(2)6N(3)2.5N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，Ff1＝Ff2＝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，Ff3＝μFN，FN＝F所以Ff3＝μF＝0.25×10N＝2.5N.四、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5画出图5中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止，接触面光滑；(2)A沿粗糙斜面上滑；(3)A沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，A静止.图5答案见解析解析(1)物体A受重力G、推力F、支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁；(2)物体A受竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、斜面、斜面；(3)物体A受重力G、支持力FN、滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、水平面、水平面；(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN，施力物体分别是地球、绳子、墙壁.针对训练如图6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()图6A.1个 B.2个C.3个 D.4个答案B解析假设绳1对球有作用力，该作用力的方向斜向左上方，另外，球在竖直方向上还受重力和绳2的拉力，在这三个力的作用下球不可能保持平衡，所以绳1不可能对球施加拉力，小球只受重力和绳2的拉力.故B正确.1.(静摩擦力的方向及有无的判断)如图7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()图7A.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答案A2.(弹力的方向及有无)画出图8(1)～(4)中静止物体A的受力示意图(注意：图中球形物体的接触面光滑).图8答案3.(简单的受力分析问题)物体b在水平推力F作用下，将物体a挤压在竖直墙壁上，如图9所示，a、b处于静止状态，关于a、b两物体的受力分析，下列说法正确的是()图9A.a受到两个摩擦力的作用B.a共受到四个力的作用C.b共受到三个力的作用D.a受到墙壁摩擦力的大小随F的增大而增大答案A解析b共受到四个力的作用：重力、F、a对b向右的弹力和向上的静摩擦力，故C错误.a受到五个力：重力、墙对a向右的弹力和向上的静摩擦力，b对a向左的压力和向下的静摩擦力.故A正确，B错误.由上得知，墙壁对a的摩擦力大小等于a和b的总重力之和，不随F的增大而增大，故D错误.4.(摩擦力大小的计算)如图10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个质量为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10(1)只挂m0处于静止状态时；(2)只挂m0但在M上再放一个M′＝3kg的物体时；(3)只在桶内加入m1＝0.33kg的砂子时；(4)只在桶内加入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＝μFN＝μMg＝4N.课时作业一、单选题1.在立起一根木棍的过程中要经过如图1所示的位置，此时地面对木棍的弹力方向是图中的()图1A.F1的方向B.F2的方向C.F3的方向D.F4的方向答案B解析点面接触的弹力方向垂直于接触面指向被支持的物体，所以地面施予木棍的弹力方向正确的是F2.2.如图2所示，在粗糙的水平地面上有质量为m的物体A，连接在一劲度系数为k的轻弹簧上，物体与地面之间的动摩擦因数为μ，现用一水平力F向右拉弹簧(弹簧未拉动前处于原长)，使物体A做匀速直线运动，则弹簧伸长的长度为(重力加速度为g)()图2A.eq\f(k,F)B.eq\f(mg,k)C.eq\f(k,μmg)D.eq\f(μmg,k)答案D解析设弹簧伸长的长度为x，由胡克定律和二力平衡得kx＝μmg，所以x＝eq\f(μmg,k).故选项D正确.3.如图3所示，木箱A中放一个光滑的铁球B，它们一起静止于斜面上，如果对铁球B(不包括木箱A)进行受力分析，则铁球B受力个数为()图3A.3个 B.4个C.2个 D.1个答案A解析对B球受力分析，受重力、斜面对球垂直斜面向上的支持力和箱子对球平行斜面向上的支持力，三力平衡，故选A.4.(2015·台州中学期中)如图4所示，在研究摩擦力的实验中，用弹簧测力计拉一个放在水平板上的木块，部分实验记录如表所示.则实验中木块受到的()图4实验次序木块状态弹簧测力计读数/N第1次静止0.60………第5次匀速0.50………第10次加速0.90A.静摩擦力恒为0.60NB.静摩擦力可能大于0.60NC.滑动摩擦力为0.90ND.滑动摩擦力一定小于静摩擦力答案B解析当木块保持静止时，静摩擦力的大小随着拉力的变化而变化，选项A错误；当拉力为0.60N时，木块处于静止，静摩擦力大小为0.60N，随着拉力的增大，静摩擦力可能大于0.60N，选项B正确；当弹簧拉力为0.50N时，木块做匀速直线运动，知滑动摩擦力等于0.50N，选项C错误；静摩擦力随着拉力的变化而变化，因此可能大于滑动摩擦力，可能小于滑动摩擦力，也可能等于滑动摩擦力，选项D错误.5.如图5所示，传送带运输机正在把货物从低处匀速运往高处，运送过程中货物与传送带保持相对静止，则下列说法正确的是()图5A.货物具有相对传送带向上运动的趋势B.货物具有相对传送带向下运动的趋势C.货物受传送带的摩擦力沿传送带向下D.传送带没有给货物摩擦力作用答案B解析若货物与传送带间的接触面光滑，则货物不会被传送带“带着”向高处运动，即货物相对传送带有向下运动的趋势，所以货物受传送带的摩擦力方向沿传送带向上.6.如图6所示，不光滑的水平面上并列放置两物块A和B.已知水平面对A的最大静摩擦力为4N，水平面对B的最大静摩擦力为2N，当用F＝3N的水平力从左侧推A时，物体A、B受的摩擦力分别为FfA、FfB，则()图6A.FfA＝1N，FfB＝2NB.FfA＝3N，FfB＝0C.FfA＝4N，FfB＝2ND.因动摩擦因数和A、B的质量未知，故无法计算答案B解析对A：水平方向受到3N向右的推力和3N向左的静摩擦力，没有超过A的最大静摩擦力4N，所以A和B接触而没有挤压，B对A的作用力FBA＝0.对B：没有相对水平面滑动的趋势，水平面对B没有摩擦力，FfB＝0.7.水平的皮带传输装置如图7所示，皮带的速度保持不变，物体被轻轻地放在A端皮带上，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C后滑动停止，随后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端，在传输过程中，该物体受摩擦力的情况是()图7A.在AC段受水平向左的滑动摩擦力B.在AC段受水平向右的滑动摩擦力C.在CB段受水平向右的滑动摩擦力D在CB段受水平向右的静摩擦力答案B解析在AC段物体相对皮带向左滑动，受水平向右的滑动摩擦力；在CB段物体相对皮带没有滑动，物体随皮带一起匀速运动，如果有摩擦力，则物体不可能处于平衡状态，所以不受摩擦力.故只有B项正确.8.如图8所示，A物体沿竖直墙自由下滑，B、C、D物体均静止，各接触面均粗糙.下列说法正确的是()图8A.A物体受到三个力作用B.B物体受到四个力作用C.C物体受到三个力作用D.D物体受到三个力作用答案C解析A物体沿竖直墙自由下滑，“自由”说明物体A与竖直墙之间没有弹力和摩擦力，因此A只受重力作用，故A选项错误；B物体处于静止状态，受到重力、弹力、摩擦力三个力的作用，故B错误；C物体受到重力和两个绳子的拉力，故C正确；D物体处于静止状态，受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用，故D错误.9.如图9是某小组同学为研究动摩擦因数所设计的实验装置.其中A为一质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的木块，Q为木块右端连接的一弹簧测力计.实验时用力将A从B的下方抽出，通过Q的读数即可测出动摩擦因数.若实验条件较为理想，则()图9A.只有将木板A匀速抽出才能从Q上读取稳定读数B.将木板A加速、减速或匀速抽出均能从Q上读取稳定读数C.通过该方法不能测得A与B之间的动摩擦因数D.通过该方法可测得A与地面之间的动摩擦因数答案B解析用力将A从B的下方抽出达到稳定状态时，在水平方向上B所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡，根据滑动摩擦力公式F＝μFN可知，无论木板A是做匀速直线运动还是变速直线运动，都不会改变木块受到的摩擦力大小，木块相对地面总是静止的，均能从Q上读取稳定读数，选项A错误，B正确；当B达到稳定状态时，弹簧测力计的读数与B所受的滑动摩擦力大小相等，B对木板A的压力大小等于B的重力mg，由F＝μFN，得μ＝eq\f(F,mg)，从Q上读取F，则可求得A与B之间的动摩擦因数μ，选项C、D错误.二、非选择题10.如图10甲所示，将完全相同、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取10N/kg)图10(1)此时木块B上表面受到摩擦力Ff1是多少？B的下表面所受的摩擦力Ff2又是多少？(2)桌面与木块之间的动摩擦因数是多少？(3)若将