专题04三大性质力的理解与分析-重难点

专题04三大性质力的理解与分析——重难点知识点一：弹力的分析与计算1．计算弹力大小的三种方法①根据胡克定律进行求解；②根据力的平衡条件进行求解；③根据牛顿第二定律进行求解；2．弹力有无的判断“三法”假设法思路假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变．若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力例证图中细线竖直、斜面光滑，因去掉斜面体，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力，不受斜面的支持力替换法思路用细绳替换装置中的轻杆，看能不能维持原来的力学状态．如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力例证图中轻杆AB、AC，用绳替换杆AB，原装置状态不变，说明杆AB对A施加的是拉力；用绳替换杆AC，原状态不能维持，说明杆AC对A施加的是支持力状态法思路由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡（或牛顿第二定律）列方程，求解物体间的弹力例证升降机以a＝g加速下降或减速上升时物体不受底板的弹力作用1．下列对图中弹力有无的判断，正确的是（）A．小球随车厢（底部光滑）一起向右做匀速直线运动，则车厢左壁对小球有弹力B．小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，则绳对小球有弹力C．小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则b绳对小球有拉力D．小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，倾斜面对球有弹力2．下列情境中关于球所受弹力的描述，正确的是（）A．甲图，反弹出去的排球在空中运动时，受到沿运动方向的弹力B．乙图，竖直细线悬挂的小球静止在斜面上，受到沿细线向上的拉力与斜面的摩擦力C．丙图，静止在墙角的篮球受到竖直向上的支持力D．丁图，静止在杆顶端的铁球受到沿杆向上的弹力变式3．如图所示，球A在光滑斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，以下说法正确的是（）A．球A仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上B．球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上C．球A受两个弹力作用，一个由挡板的向右的形变而产生的，一个由斜面的垂直斜面向上的形变而产生的D．球A受三个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上，一个竖直向下变式4．图中的A、B、C和D球均为光滑球，E球是一足球，一学生将足球踢向斜台，下列说法正确的是（

）

A．A球和斜面之间可能有弹力作用B．B球和与C球间一定有弹力作用C．倾斜的细绳对D球可能有拉力作用D．E球（足球）与斜台作用时斜台给足球的弹方向先沿的方向后沿的方向知识点二：胡克定律的理解1．胡克定律：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比2．胡克定律的几个表达式：①F=kx②拉伸F=k（l-l0）压缩F=k（l0-l）③k=△F/△x3．胡克定律的两种图象：①F-x图象②F-l图象4．弹簧弹力的特点——轻质弹簧两端受力，且所受弹力大小相等，弹力指的是其任意一端受到的力。故求弹力大小时，可对弹簧某一端连接物体受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律计算。5．弹簧长度的变化问题6．弹簧组的变化问题若已知弹簧k1伸长x1,弹簧k2伸长x2；则物体m1上升（x1+x2），物体m2上升x2。例如：系统原处于静止状态，用力拉，使m1刚离开弹簧，m1、m2各上升？原来现在变化量弹簧k1压缩m1g/k1原长伸长m1g/k1弹簧k2压缩（m1g+m2g）/k2压缩m2g/k2伸长m1g/k2m1上升m1g/k1+m1g/km2上升m1g/k27．弹簧串并联（1）弹簧串联：弹力大小相等，伸长量x与k成反比,1/K总=1/k1+1/k2。（2）弹簧并联：弹力大小之和等于总弹力，K总=k1+k2。5．一个弹簧受10N拉力时总长为7cm，受20N拉力时总长为9cm，已知当拉力撤销时弹簧都能恢复原长，则弹簧原长为（）A．8cm B．9cmC．7cm D．5cm6．如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图像．根据图像判断，正确的结论是A．弹簧的原长为6cmB．弹簧的劲度系数为1N/mC．可将图像中右侧的图线无限延长D．该弹簧两端各加2N拉力时，弹簧的长度为10cm7．如图所示，有一根均匀的非密绕轻弹簧和4个等质量的钩码，固定在弹簧底端的m2和固定在弹簧中部的m1各有2个钩码，整个装置保持静止时，m1之上的弹簧长度S1恰好等于m1之下的弹簧长度S2，则（）A．S1部分的原长（无弹力时的长度）比S2部分的原长短B．取m1处的一个钩码移到m2处，S1部分会缩短C．取m2处的一个钩码移到m1处，弹簧总长不变D．将m1处的两个钩码全部移到m2处，S1与S2直接相连，此时弹簧总长会变长变式8．一根轻质弹簧，其劲度系数为500N/m，当它受到10N的拉力时长度为0.12m，问：(1)弹簧不受力时的自然长度为多长？(2)当它受到20N的拉力时长度为多少？变式9．如图甲所示，力F（未画出）变化时弹簧长度不断变化，取水平向左为正方向，得外力F与弹簧长度的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（）A．弹簧原长为5cmB．弹簧的劲度系数为4N/mC．l=10cm时，弹簧对墙壁的弹力方向水平向右D．l=10cm时，弹簧对墙壁的弹力大小为20N变式10．如图所示，两个重量均为1N的相同木块跟两个原长均为10cm、劲度系数均为100N/m的相同轻弹簧拴接在一起，竖直放在水平地面上，两木块均处于静止状态。则上面的木块距离地面的高度是（）A．17cm B．18cm C．19cm D．20cm知识点三：摩擦力的分析与计算1．静摩擦力的分析（1）物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动），利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小．（2）物体有加速度时，若只受静摩擦力，则Ff＝ma.若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力．2．滑动摩擦力的分析滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，应用此公式时要注意以下几点：（1）μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力．（2）滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关．3．静摩擦力的有无和方向的判断方法（1）假设法：利用假设法判断的思维程序如下：（2）状态法：先判断物体的状态（即加速度的方向），再利用牛顿第二定律（F合＝ma）确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向．（3）牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向．11．如图所示，两个相同的长方体A和B叠放在水平桌面上，今用水平力F拉B时，两长方体均保持静止。下列结论正确的是（）A．B给桌面施加了压力，那是因为桌面发生了形变B．B给A施加了支持力，那是因为A发生了形变C．B给A的摩擦力方向水平向左，大小为FD．B给桌面的摩擦力方向水平向右，大小为F12．如图所示，一质量为m的物块用水平轻质细线连接，细线绕过光滑的滑轮后其下悬挂一质量为的物体，物块放在水平传送带上，水平传送带以的速度顺时针匀速转动，物块以初速度向右运动，传送带与物块间的动摩擦因数为。则关于物块m所受的摩擦力f，下列说法不正确的是（）A．若，则，方向向左B．若，则，方向向左C．若，且物块m保持匀速运动，则D．若，且物块m保持匀速运动，则方向向左变式13．如图所示，某人用手握住一个保温杯，则下列说法中正确的是A．若保持保温杯始终静止，则手握得越紧，保温杯受到的摩擦力越大B．握着保温杯匀速向上运动，保温杯所受的摩擦力向上C．握着保温杯匀速向下运动，保温杯所受的摩擦力向下D．握着保温杯水平匀速运动，保温杯不受摩擦力变式14．为研究木板与物块之间的摩擦力，某同学在粗糙的长木板上放置一物块，物块通过细线连接固定在试验台上的力传感器，如图（a）。水平向左拉木板，传感器记录的F-t图像如图（b）。下列说法中正确的是（）A．物块受到的摩擦力方向始终水平向左B．1.0~1.3s时间内，木板与物块间的摩擦力大小与物块对木板的正压力成正比C．1.0~1.3s时间内，物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力D．2.4~3.0s时间内，木板可能做变速直线运动知识点四：共点力合成1.两个共点力的合成|F1－F2|≤F合≤F1＋F2，即两个力大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小；当两力同向时，合力最大．2．三个共点力的合成（1）最大值：三个力共线且同向时，其合力最大，为F1＋F2＋F3.（2）最小值：任取两个力，求出其合力的范围，如果第三个力在这个范围之内，则三个力的合力的最小值为零，如果第三个力不在这个范围内，则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小的力的大小之和．3．几种特殊情况的共点力的合成类型作图合力的计算互相垂直F＝tanθ＝两力等大，夹角为θF＝2F1cosF与F1夹角为两力等大，夹角为120°合力与分力等大F′与F夹角为60°4.力合成的方法（1）作图法（2）计算法若两个力F1、F2的夹角为θ，如图所示，合力的大小可由余弦定理得到：F＝；tanα＝。15．设有五个力同时作用在质点P，它们的大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，如图所示，这五个力中的最小力的大小为F，则这五个力的合力等于（）A．3F B．4F C．5F D．6F16．物体只受共点力4N、6N两个力的作用，则物体的合力范围为（

）A．2N～6N B．2N～10N C．4N～6N D．0N～10N17．两个共点力之间夹角为θ，它们的合力为F，下列说法正确的是（）A．合力F的大小不一定大于的大小B．和F同时作用于同一物体上C．若与大小不变，夹角θ越大，则合力F就越大D．若与大小不变，夹角θ越大，则合力F就越小变式18．如右图所示AB是半圆的直径，O为圆心P点是圆上的一点。在P点作用了三个共点力F1、F2、F3。若F2的大小已知，则这三个力的合力为（）A．F2 B．2F2 C．3F2 D．4F2变式19．两个大小相等的共点力、，当它们间的夹角为时，合力大小为，那么当它们之间的夹角为120°时，合力的大小为（）A． B． C． D．变式20．两个共点力大小不同，不共线，它们的合力大小为，则（）A．同时增大一倍，一定增大一倍 B．同时增加也增加10NC．增大减小一定不变 D．若中的一个增大，可能减小知识点五：力的分解1.力的分解的常见情况已知F1和F2的方向已知F1的大小和F2方向已知F1和F2的大小已知分力F1的方向和F2的大小唯一解唯一解两组解、一组解、无解F2＝Fsinθ或F2>F时，一组解Fsinθ<F2<F时，两组解F2<Fsinθ时，无解2.把力按实际效果分解的一般思路3.实际问题的分解——按力的作用效果分解，常见效果如下：实例分解思路拉力F可分解为水平方向分力F1＝Fcosα和竖直方向分力F2＝Fsinα重力分解为沿斜面向下的力F1＝mgsinα和垂直斜面向下的力F2＝mgcosα重力分解为使球压紧挡板的分力F1＝mgtanα和使球压紧斜面的分力F2＝重力分解为使球压紧竖直墙壁的分力F1＝mgtanα和使球拉紧悬线的分力F2＝重力分解为拉紧AO线的分力F2和拉紧BO线的分力F1，大小都为F1＝F2＝21．如图所示，把一个质量为的木块放在倾角为的斜面上，木块所受重力按实际作用产生了两个效果：一个是使木块沿斜面向下滑动的效果，一个是使木块产生挤压斜面的效果。下列说法正确的是（）A．木块重力可分解成沿斜面向上的力和垂直于斜面向上的力B．垂直于斜面向下的分力就是木块对斜面的压力C．木块重力的分力起源于重力，但这两个分力的性质可以不同D．木块重力沿斜面下滑的分力大小为22．如图所示，物体A放在某一水平面上，A、B均处于静止状态，绳AC水平，绳CD与水平方向成37°角，CD绳上的拉力为15N，已知物体A重60N，A与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.3，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）物体A受到的摩擦力；（2）物体B重力。变式23．将物体所受重力按力的作用效果进行分解，下列图中正确的是（）A． B． C． D．变式24．如图所示，小孩与冰车静止在冰面上，大人用F=20N的恒定拉力，使小孩与冰车沿水平冰面一起滑动。已知拉力方向与水平冰面的夹角θ=37°，小孩与冰车的总质量m=20kg，冰车与冰面间的动摩擦因数μ=0.05，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）小孩与冰车所受的支持力；（2）小孩与冰车在水平方向所受的合外力。参考答案：1．B【详解】A．小球随车厢（底部光滑）一起向右做匀速直线运动，小球受到的重力和小车底部对小球的支持力平衡，车厢左壁对小球无弹力，A错误；B．小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，假设轻绳对小球没有弹力，去掉轻绳，小球会沿斜面下滑，假设不成立，即轻绳对小球有弹力，B正确；C．小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则小球的重力和a绳的拉力平衡，故b绳对小球一定没有拉力，C错误；D．小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，小球的重力和三角槽底部对小球的支持力平衡，倾斜面对小球一定无弹力，D错误。故选B。2．C【详解】A．甲图中，反弹出去的篮球在空中运动时，只受到重力作用，不受沿运动方向的弹力作用，故A错误；B．乙图中，将细线悬挂的小球静止在斜面上时，细线竖直，小球受到沿细线向上的拉力及竖直向下的重力作用，不受斜面的摩擦力，故B错误；C．丙图中，地面与篮球接触，且发生弹性形变，故静止在墙角的篮球受到竖直向上的支持力，故C正确；D．丁图中，静止在杆顶端的铁球，由平衡条件可知，受到竖直向上的弹力，故D错误。故选C。3．B【详解】小球处于静止状态，对挡板和斜面接触挤压，挡板和斜面都产生弹性形变，它们对小球产生弹力，弹力的方向垂直于接触面，所以挡板对小球的弹力方向水平向右，斜面对小球的弹力方向垂直于斜面向上，故小球受两个弹力：一个水平向右，一个垂直斜面向上。一个由挡板的向左的形变而产生的，一个由斜面的垂直斜面向下的形变而产生的。故选B。4．B【详解】A．假设A与斜面有弹力，则水平方向合力不为0，则小球不平衡，假设错误，因此A球和斜面之间没有弹力作用，A错误；B．由平衡条件可知，B球和与C球间有弹力作用，B正确；C．假设倾斜的细绳有拉力，则水平方向合力不为0，不平衡，因此假设错误，故倾斜细绳对D球没有拉力作用，C错误；D．E球（足球）与斜台作用时斜台给足球的弹力方向总是垂直于接触面，故E球（足球）与斜台作用时斜台给足球的弹力方向垂直斜台向左上方方向，D错误。故选B。5．D【详解】弹簧在大小为拉力作用下，其总长为，设弹簧原长为，根据胡克定律公式有：弹簧在大小为拉力作用下，其总长为，据胡克定律公式，有：联立计算得出：所以正确，ABC错误。6．A【详解】A、由图读出，弹簧的弹力F=0时，弹簧的长度为，即弹簧的原长为6cm，故A正确；B、由图读出弹力为，弹簧的长度为，弹簧压缩的长度，由胡克定律得弹簧的劲度系数为，故B错误；C、弹簧都有一定的弹性限度，故长度不能无限拉长，故C错误；D、该弹簧两端各加2N拉力时，弹簧弹力为2N，弹簧伸长2cm，长度为8cm，故D错误；故选A．7．AD【详解】A．弹簧m1之上部分的拉力要与m1之下的所有物体总重平衡，故大小等于m1和m2的总重；而m1之下部分的拉力仅与m2的重力平衡，故大小等于m2的重力。由于m1之上部分受到较大的拉力，所以如果都撤除拉力，则S1部分应该收缩量ΔS1大于S2部分的收缩量ΔS2，由于S1=S2，可见S1'=S1-ΔS1＜S2-ΔS2=S2'即S1部分的原长（无弹力时的长度）比S2部分的原长短，故A正确；B．取m1处的一个钩码移到m2处，S1部分受力情况不变，弹簧不会缩短，故B错误；C．取m2处的一个钩码移到m1处，S1部分受力不变，S2部分受力变小收缩，弹簧总长变短，故C错误；D．将m1处的两个钩码全部移到m2处，S1与S2直接相连，此时S1部分受力情况不变，弹簧S1长度不变，S2部分受力变大，弹簧S2长度变长，故总长变长，故D正确。故选AD。8．(1)0.1m(2)0.14m【详解】（1）根据胡克定律，当弹簧受到拉力时，伸长量不受力时的自然长度为（2）当受到拉力时，伸长量受到20N的拉力时长度为9．D【详解】A．当时，弹簧的长度是原长，由图可知弹簧原长为15cm，故A错误；B．由胡克定律，可得弹簧的劲度系数为故B错误；C．l=10cm时，弹簧处于压缩状态，弹簧对墙壁的弹力方向水平向左，故C错误；D．l=10cm时，弹簧对墙壁的弹力大小为故D正确。故选D。10．A【详解】上面的弹簧的弹力大小等于一个物块的重力大小，下面的弹簧弹力大小等于两个物块的重力大小，则有mg=kx12mg=kx2上面的物块距离地面的高度为h=2l-x1-x2带入数据解得h=0.17m=17cm故选A。11．D【详解】A．B给桌面施加了压力，是因为B发生了形变，故A错误；B．B给A施加了支持力，是因为B发生了形变，故B错误；C．A物体保持静止，可知A物体水平方向不受力，故A、B间不存在摩擦力作用，故C错误；D．AB整体受力平衡，在水平方向上受到水平向右的拉力和桌面对B水平向左的静摩擦力，二力平衡，根据牛顿第三定律可知B给桌面的摩擦力方向水平向右，大小为F，故D正确。故选D。12．AC【详解】A．若，则物块受向右的滑动摩擦力，大小选项A错误；B．若，则物块受向左的滑动摩擦力，大小为选项B正确；CD．若，且物块m保持匀速运动，则受向右的拉力与静摩擦力而平衡，则受静摩擦力方向向左，选项C错误，D正确。此题选择不正确的，故选AC。13．B【详解】A.手握得越紧，保温杯受到的最大静摩擦力越大，静摩擦力不变，静摩擦力等于保温杯的重力，故A错误；B.握着保温杯匀速向上运动，保温杯所受的摩擦力与重力是一对平衡力，所以摩擦力方向向上．故B正确；C.握着保温杯匀速向下运动，保温杯所受的摩擦力与重力是一对平衡力，所以摩擦力方向向上，故C错误；D.握着保温杯匀速运动，保温杯所受的摩擦力与重力是一对平衡力，保温杯仍受摩擦力作用，故D错误．14．ACD【详解】A．木板始终向左运动或者有向左运动的趋势，可得物块对木板的摩擦力始终向右，所以物块受到木板对其的摩擦力方向始终水平向左，故A正确；BC．根据图像可得，在1.0~1.3s时间内物块受到摩擦力在变化，所以可得此时摩擦力为静摩擦力，而静摩擦力的大小与物块对木板的正压力无关，故B错误，C正确；D．2.4~3.0s时间内传感器示数不再变化，说明此时摩擦力已经变为滑动摩擦力，此时木板只要运动就行，可能做变速直线运动，故D正确。故选ACD。15．D【详解】根据平行四边形定则，F1和F4的合力为F3，F2和F5的合力为F3，所以五个力的合力等于3F3，因为F1F根据几何关系知F32F所以五个力的合力大小为6F，方向沿F3方向。故选D。16．B【详解】二力合成时合力F范围可得合力最小值为2N，最大值为10N。故选B。17．AD【详解】A．合力与分力是等效关系，合力F的范围为可知合力不一定大于任一分力，也有可能小于某一分力。故A正确；B．合力和分力在作用效果上相等，不是同时作用在物体上的力。故B错误；CD．由力的合成法则可知，与大小不变，合力F的大小随F1、F2间夹角增大而减小，随F1、F2间夹角减小而增大。故C错误；D正确。故选AD。18．C【详解】根据平行四边形定则，先将F1、F3合成，如图所示可知合力恰好沿直径PO方向，方向与力F2方向相同，大小可以用直径长度表示，即三个力的合力大小为3F2。故选C。19．D【详解】设，当