高中物理 第三章《相互作用》拓展：受力分析學案 新人教版必修1

1、拓展：受力分析班級_姓名_學號_學習目標: 1 掌握對物體進行受力分析的一般順序，能正確地作出物體受力圖。2 理解并初步掌握物體受力分析的一般方法，進一步加深對力的概念和三種基本力的認識。3 能通過對物體受力分析的操作，認識到物體不是孤立的，它與周圍物體是相互聯(lián)系的；同時培養(yǎng)思維的條理性和周密性。學習難點: 1. 在受力分析時防止“漏力”和“添力”。 2. 初步建立“隔離”的思想方法。主要內(nèi)容:一、受力分析的基本知識：受力分析是研究力學問題的關(guān)鍵，是學好力學的基本功為了能正確地全面地分析物體的受力情況，必須具備一定的基礎(chǔ)知識概括起來有兩個方面：1熟悉各種力的物理含義，產(chǎn)生條件及其特征；2掌握力

2、與運動之間的一些基本規(guī)律如二力平衡等二、受力分析的基本方法：1.明確研究對象 在進行受力分析時，研究對象可以是某一個物體，也可以是保持相對靜止的若干個物體（整體）。在解決比較復(fù)雜的問題時，靈活地選取研究對象可以使問題簡潔地得到解決。研究對象確定以后，只分析研究對象以外的物體施予研究對象的力（既研究對象所受的外力），而不分析研究對象施予外界的力。2.隔離研究對象，按順序找力 把研究對象從實際情景中分離出來，按先已知力，再重力，再彈力，然后摩擦力（只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力），最后其它力的順序逐一分析研究對象所受的力，并畫出各力的示意圖。3.只畫性質(zhì)力，不畫效果力 畫受力圖時，只能按力

3、的性質(zhì)分類畫力，不能按作用效果（拉力、壓力、向心力等）畫力，否則將出現(xiàn)重復(fù)。三、受力分析的幾點注意1牢記力不能脫離物體而存在，每一個力都有一個明確的施力者，如指不出施力者，意味著這個力不存在2區(qū)分力的性質(zhì)和力的命名，通常受力分析是根據(jù)力的性質(zhì)確定研究對象所受到的力，不能根據(jù)力的性質(zhì)指出某個力后又從力的命名重復(fù)這個力3結(jié)合物理規(guī)律的應(yīng)用，受力分析不能孤立地進行，在許多情況下要根據(jù)研究對象的運動狀態(tài)，結(jié)合相應(yīng)的物理規(guī)律，才能最后作出正確的判斷【例一】如圖所示，一根均質(zhì)木棒，靠在固定的光滑圓球上處于靜止狀態(tài)，則木棒所受到的作用力是（ D ）（A）重力、地面和球給它的彈力（B）重力、地面給它的靜摩擦力

4、（C）重力、地面給它的靜摩擦力和球給它的支持力（D）重力、地面和球給它的支持力以及地面給它的靜摩擦力【例二】如圖所示，物體A、B各重10N ，水平拉力F1 4N，F(xiàn)22N，物體保持靜止，則A、B間的靜摩擦力大小為_2_N，B與地面間的摩擦力大小為_2_N?！纠咳鐖D2-1-7所示，甲、乙球通過彈簧連接后用繩懸掛于天花板，丙、丁球通過細繩連接后也用繩懸掛天花板若都在A處剪斷細繩，在剪圖2-1-7斷瞬間，關(guān)于球的受力情況，下面說法中正確的是（ ）A甲球只受重力作用B乙球只受重力作用C丙球受重力和繩的拉力作用D丁球只受重力作用【解析】剪斷A處繩的瞬間，因為彈簧的形變較大，所以在極短的時間內(nèi)，形變不

5、發(fā)生變化，彈力仍和剪斷前相同，甲球受重力和向上的彈力作用，其合力為零，乙球受重力和向下的彈力作用；而由于丙、丁的細繩的形變很小，形變發(fā)生變化，彈力和剪斷前不同，丙、丁只受重力作用故選項D正確【答案】D【例四】如圖2-4-3所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上，另一端與斜面體P相連，P與斜放在其上的固定檔板MN接觸且處于靜止狀態(tài)，則斜面體P此時受到的外力的個數(shù)有可能是（ ）A2個 B3個C4個 D5個【解析】以斜面體P為研究對象，很顯然斜面體P受到重力mg和彈簧彈力F1作用，二力共線mgF1mgF1F2F3圖2-4-4（a）（b）若F1=mg，P受力如圖2-4-4（a）所示 若F1mg，擋板M

6、N必對P施加垂直斜面的力F2，F(xiàn)2有水平向左的分量，要P處于平衡狀態(tài)，MN必對P施加平行接觸面斜向下的摩擦力F2，P受力如圖2-4-4（b）所示故選項A、C正確【答案】AC課堂訓練: 1水平桌面上放著一本書，下列有關(guān)書與桌面之間的作用力的說法中，正確的是（ BD ） A 桌面受到的壓力就是書受的重力 B 桌面發(fā)生了形變，對書產(chǎn)生了支持力 C 書發(fā)生了形變，因此書受到了支持力 D 桌面受到的壓力和書受到的支持力，都是彈力2關(guān)于摩擦力的下列敘述中正確的是（ ABD ） A 滑動摩擦力的大小與物體間的正壓力大小成正比 B 滑動摩擦力的大小與接觸面的性質(zhì)有關(guān)，與接觸面積的大小無關(guān) C 靜摩擦力的大小與

7、物體間正壓力的大小成正比 D 最大靜摩擦力隨物體間正壓力的增大而增大3如圖所示，在水平力F作用下，所受重力大小為G的物體保持沿豎直墻壁勻速下滑，物體與墻壁之間的動摩擦因數(shù)為，物體所受摩擦力大小等于（ AD ） A F B F+G C F-G D G課后作業(yè):1放在桌面上的臺燈，對桌面有壓力，其受力物體是桌面，施力物體是臺燈，漂浮在水面上的小木塊受到水的浮力，其施力物體是 水 ，受力物體是小木塊。2某人在地球上重588N，則該人的質(zhì)量為m= 60 Kg；若同一物體在月球表面的重力是在地球表面的1/6，那么，該人在月球表面的重力大小為 98 N，此時，他的質(zhì)量為_60_ Kg 。3在一根彈簧下端懸

8、掛重為15N的重物，靜止時彈簧長20cm,當這根彈簧下端懸掛重21N的重物靜止時，彈簧長25cm，則此彈簧原長為 7.5 cm，勁度系數(shù)為 120 N/m.*4如圖A、B、C是三個相同的物塊疊放在水平桌面上，作用在B上的拉力F=4N，已知A、B、C、桌面間動摩擦因數(shù)為0.15，A、B、C均重10N，物體間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力大小，且A、B相對靜止，則B、C間的摩擦力為_3N_，C與桌面的摩擦力為_3N_。F1F2F3F4OBA圖2-6-65.2007上海，10如圖2-6-6所示，用兩根細線把A、B兩小球懸掛在天花板上的同一點O，并用第三根細線連接A、B兩小球，然后用某個力F作用在小球A

9、上，使三根細線均處于直線狀態(tài)，且OB細線恰好沿豎直方向，兩小球均處于靜止狀態(tài)則該力可能為圖中的（ ）AF1 BF2CF3 DF4【考點】受力分析、隔離法、共點力的平衡等【解析】因OB線處于豎直狀態(tài)，對小球B受力分析，可知道小球AB間的細線沒有彈力，故小球A受到重力、OA細線的拉力及力F三個力的作用處于平衡狀態(tài)，由共點力的平衡條件推論可知，力F的方向位于重力和OA拉力的合力反方向，因此力F可能位于圖中的F2或F3或豎直向上（此時F等于重力，OA線拉力為零）故正確的選項為B、C【答案】BC【點撥】本題關(guān)鍵是通過OB線處于豎直狀態(tài)確定B的受力，從而確定A的受力，然后利用共點力平衡的推論（當物體平衡時

10、，它所受的某一個力與它所受的其余力的合力等值反向）確定F的可能方向PQ圖2-6-2062005天津高考，15如圖2-6-20所示，表面粗糙的固定斜面頂端安有滑輪，兩物塊P、Q用輕繩連接并跨過滑輪（不計滑輪的質(zhì)量和摩擦），P懸于空中，Q放在斜面上，均處于靜止狀態(tài)。當用水平向左的恒力推Q時，P、Q仍靜止不動，則 （D） AQ受到的摩擦力一定變小BQ受到的摩擦力一定變大C輕繩上拉力一定變小 D輕繩上拉力一定不變【解析】以Q為研究對象，由于Q與斜面體仍保持相對靜止，其與斜面體間的靜摩擦力是由物體Q受到的其它力在斜面上的分力大小決定的，也與Q的運動趨勢情況緊密相關(guān)若施加水平力F前，Q有沿斜面向下的運動趨

11、勢，即靜摩擦力沿斜面向上，則施加水平力F后，其受的靜摩擦力大小不能確定；若施加水平力F前，Q有沿斜面向上的運動趨勢，即靜摩擦力沿斜面向下，則施加水平力F后，其受的靜摩擦力將增大，所以選項A、B不對P與Q通過輕繩跨過光滑滑輪相連，因P、Q均靜止，所以輕繩上受的拉力始終等于P的重力，所以選項D正確，選項C錯誤故本題正確答案為D閱讀材料: 摩擦力產(chǎn)生的原因 摩擦力產(chǎn)生的原因是什么呢？早期的研究者已經(jīng)注意到人們所研究的表面都是凹凸不平的粗糙面，即使是高度拋光的表面上，也存在著無數(shù)的微凸體當兩個表面接觸時，這些微凸體互相交嵌，要想使它們發(fā)生相對滑動，必須使一個表面的微凸體沿著另一個表面的微凸體上升做功，

12、或者使微凸體發(fā)生彎折、斷裂，由此產(chǎn)生了摩擦力這就是摩擦的凹凸說，它主要是在17世紀到18世紀不斷發(fā)展完成的但是，在1734年，英國學者德薩古利厄斯（16831744），對于摩擦的機理提出了另一種截然不同的觀點他在考察了凹凸說的理論后指出：當兩個表面制造得比較光滑時，它們理應(yīng)較易滑動，然而實際上金屬或其他物體的平整表面，可以拋得很光而使摩擦增大他認為這種現(xiàn)象只能從兩個物體的表面趨近于接觸時它們分子的吸引力將越來越大來解釋這就是最早提出的摩擦的粘附說本世紀以來，工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，對摩擦理論提出了越來越高的要求到本世紀中期，誕生了新的摩擦粘附理論我們來考察兩個互相接觸的金屬表面不論它們做得多么光滑，

13、從原子尺度看還是粗糙的把這樣兩個表面放在一起，只在微凸體隆起的頂部發(fā)生接觸，在表面的其余部分間會有10-8米或更大的間隙原子力作用在幾個原子直徑的微小距離上，因此，這些間隙實際上把兩個表面的其余部分完全隔開，使它們之間不發(fā)生作用所以接觸面上的法向壓力完全由表面上互相接觸的微凸體頂部來承受當接觸面上的法向壓力很小時，頂部將發(fā)生彈性形變；但是，只要法向壓力超過某一數(shù)值（每個微凸體上約千分之幾牛），金屬的彈性極限就被超過，因而發(fā)生塑性流動，即永久形變，微凸體的頂部發(fā)生塑性屈服，直到實際接觸面積增大到足以承受所加的法向壓力（圖1-43）所以實際接觸面積A只是表觀接觸面積的一小部分，它的大小取決于法向壓

14、力W和金屬的屈服壓強p（p= WA，A=Wp），跟表面粗糙度的關(guān)系不大，而且與表觀接觸面積的大小沒有關(guān)系在兩個表面間相互接觸的微凸體的頂部，一個表面上的原子與另一個表面上的原子非常接近因此，它們處在原子吸引力很強的范圍之內(nèi)，形成接點，粘附在一起如果我們要使兩個表面發(fā)生滑動，必須對其中一個表面施加一個切向力來克服原子間的引力，才能剪斷實際接觸區(qū)生成的接點這個切向力就是摩擦力如果我們所加的力小于這個力，接點將發(fā)生形變而不破壞，因而不會出現(xiàn)滑動如果實際接觸面積為A，剪斷金屬單位面積的接點所需的力為s，那末剪切接點所需的力就等于摩擦力F，即F=As因為A與接觸面間的法向壓力成正比而與物體的大小無關(guān)，所以很明顯，如果給定的任一對表面的s為常量，那末摩擦力F也將與法向壓力成正比，而與物體的大小無關(guān)這就是兩條基本的摩擦定律摩擦力受接點強度s的影響很大任何一種沾染物例如金屬氧化物或潤滑脂膜，都會削弱接點的粘附作用而使接點強度減弱放在空氣中的表面，通常覆蓋有