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第三章相互作用习题课三种性质的力及物体的受力分析★知识点一摩擦力和弹力的分析1．判断弹力方向时应注意以下4点(1)绳中的弹力一定沿着绳且指向绳收缩的方向；(2)弹簧中的弹力方向与形变方向相反；(3)轻杆可以拉物体也可以支撑物体，轻杆的弹力方向可能沿着杆也可能不沿杆；(4)球面接触时，弹力方向与球面的切平面垂直，弹力的作用线必过球心．2．弹力大小的计算方法(1)弹簧的弹力大小：用胡克定律F＝kx来计算，公式ΔF＝kΔx可作为胡克定律的推论使用．(2)处于静止状态或匀速直线运动状态的物体的弹力大小：用物体的平衡条件来计算．|例题展示|【例1】(多选)(2019·广东深圳市高一期中)如图所示，底端置于粗糙水平地面上的杆，其顶端被一根细线用手拉住，杆处于静止状态，细线水平，下列说法正确的是()A．杆对细线的弹力方向为水平向右B．细线对杆的弹力方向垂直杆向左C．杆受到地面的弹力是地面的形变产生的D．地面受到杆的弹力沿杆向左下方[解析]绳子弹力的方向沿着绳子收缩的方向，细线水平，则细线对杆的作用力方向水平向左，所以杆对细线的弹力方向为水平向右，故A项正确，B项错误；杆受到地面弹力的施力物体是地面，杆受到地面的弹力是由于地面的形变产生的，故C项正确；杆受到地面的弹力方向垂直于地面向上，所以地面受到杆的弹力垂直于地面向下，故D项错误．[答案]AC|对点训练|1．下列关于弹力的几种说法，其中正确的是()A．只要两物体接触就一定产生弹力B．静止在水平面上的物体所受重力就是它对水平面的压力C．静止在水平面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变D．只要物体发生形变就一定有弹力产生解析：选C两物体接触并发生弹性形变才会产生弹力，A、D错误；静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，B错误，C正确．2．一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为()A．F2－F1l2－l1B．F2＋F1l2＋l1C．F2＋F1l2－l1D．F2－F1l2＋l1解析：选C根据胡克定律有F1＝k(l0－l1)，F2＝k(l2－l0)，由两式可解得k＝F2＋F1l2－l1，故C正确．3．画出图中静止物体A所受弹力的示意图．解析：支持力、压力的方向都要与接触面垂直并指向被支持或被压的物体，绳中的弹力一定沿着绳且指向绳收缩的方向，A物体所受弹力的示意图如图所示．答案：见解析图★知识点二摩擦力的大小和方向1．判断摩擦力方向应注意以下4点(1)在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键．(2)相对运动(趋势)是指受力物体相对于所接触的物体的运动(趋势)，不一定是相对于地面的运动．(3)摩擦力的方向与相对运动(趋势)方向相反，不是与运动方向相反．(4)具体判断时，可灵活运用假设法、二力平衡法或反推法进行．2．摩擦力大小的计算方法(1)计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．(2)滑动摩擦力用公式Ff＝μFN求解，静摩擦力的大小只能根据物体的运动状态和物体的受力情况来求解．如果物体处于静止状态，或做匀速直线运动时，可利用二力平衡条件求解静摩擦力．(3)计算静摩擦力时，还要注意理解静摩擦力与最大静摩擦力的区别．(4)正压力相同时，最大静摩擦力比滑动摩擦力略大，如不加说明，可以认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，因此最大静摩擦力也可由公式Fmax＝μFN求得．|例题展示|【例2】如图所示，一个M＝2kg的物体放在μ＝0.2的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个m0＝0.1kg的小桶相连．已知M的最大静摩擦力Fm＝4.5N，滑轮上的摩擦不计，g＝10m/s2，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小．(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．[思路点拨]①根据M所受绳的拉力与最大静摩擦力的大小关系判断M是处于静止状态还是运动状态．②改变M的质量的同时会改变M所受的最大静摩擦力．[解析](1)因为m0g＝1N＜Fm，M处于静止状态，所以受静摩擦力作用，由二力平衡得Ff1＝m0g＝1N.(2)在M上再放一个M′＝3kg的物体，M仍静止，故受静摩擦力Ff2＝Ff1＝m0g＝1N.(3)因为(m0＋m1)g＝4.3N＜Fm，故M处于静止状态，所受静摩擦力Ff3＝(m0＋m1)g＝4.3N.(4)因为(m0＋m2)g＝6N＞Fm，故物体M运动，受到滑动摩擦力作用，由公式知Ff4＝μFN＝μMg＝4N.[答案](1)1N(2)1N(3)4.3N(4)4N[易错警示]有关摩擦力问题的两点提醒(1)注意区分滑动摩擦力与静摩擦力，并要注意摩擦力的方向．(2)注意滑动摩擦力的计算公式Ff＝μFN，特别需要注意对产生滑动摩擦力的两个物体之间的正压力FN的分析，不要草率地认为正压力FN的大小就是某个物体的重力大小．|对点训练|4．(多选)置于水平地面上的物体在沿水平方向的拉力作用下，仍处于静止，则物体所受静摩擦力的大小()A．与压力成正比B．等于水平拉力C．小于滑动摩擦力D．在物体上叠放另一物体，该物体受到的静摩擦力不变解析：选BD静摩擦力的产生取决于使物体产生相对运动趋势的外力的作用，也就是等于平行于接触面切线方向的外力的大小，与压力大小无关，故B、D正确．5.装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图所示，则在匀速拖出的过程中()A．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小B．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，拉力逐渐减小C．平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小D．材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人拉力也不变解析：选D工人施加水平拉力，使材料匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间，材料的重心在台面上，故材料对台面的压力不变，故材料受到的支持力不变，故C错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由F＝μFN可知摩擦力是不变的，故A、B错误；因为材料做匀速直线运动，摩擦力不变，所以工人的拉力是不变的，故D正确．6．(2019·山东师大附中第一次学分认定考试)水平桌面上一重为200N的物体，与桌面间的动摩擦因数为0.2，当依次用15N、30N、80N的水平力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A．15N30N40NB．15N30N80NC．0040ND．40N40N40N解析：选A因最大静摩擦力等于滑动摩擦力，故最大静摩擦力为Fm＝μmg＝0.2×200＝40N；当拉力为15N和30N时，物体处于静止，摩擦力分别等于15N、30N；当拉力为80N时，拉力大于最大静摩擦力，物体发生滑动，受到的力为滑动摩擦力，大小为f＝μmg＝0.2×200＝40N.★知识点三物体的受力分析1．受力分析分析物体受到哪些力，并将它们以示意图的形式表示出来，这一过程叫受力分析．2.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系统．(2)按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，逐个分析．(3)以研究对象的重心为作用点，依据各力的方向，画出各力的示意图．(4)检查正误，看是否画有多余的力，是否有遗漏的力．3．如何防止“多力”或“丢力”(1)防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体，若某力有施力物体，则它实际存在，若无施力物体，则它不存在．另外合力与分力不要重复分析．(2)按正确的顺序(即一重、二弹、三摩擦、四其他)进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施．(3)结合物体的运动状态、利用力的相互性进行分析也是确保受力分析正确的有效途径．|例题展示|【例3】画出图中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止在地面上，地面、墙壁光滑；(2)A沿粗糙斜面上滑；(3)A沿粗糙水平面滑行；(4)墙壁光滑，A静止．[解析]题图甲中，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，力的示意图如图甲所示．题图乙中，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，力的示意图如图乙所示．题图丙中，物体A受重力G、支持力FN、水平向左的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、水平面、水平面，力的示意图如图丙所示．题图丁中，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．[答案]见解析[易错警示]受力分析的四点注意(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施加的力．(2)每分析一个力，都应该找到施力物体，这是防止“多力”的有效措施之一．(3)合力和分力不能同时作为物体受到的力．(4)不要把“效果力”和“性质力”混淆重复分析，通常只分析“性质力”，不分析“效果力”．|对点训练|7．如图所示，长方体木块搁在光滑方形槽中，则长方体木块除重力外还受到弹力的个数是()A．1个B．2个C．3个D．4个解析：选C长方体木块搁在光滑方形槽中，与槽接触的地方有三处，并且都有相互作用，故长方体木块除重力外还受到弹力的个数是3个，故C正确．8．(多选)(2019·山西大学附属中学高一期中)如图所示，物体A、B放在物体C上，水平力F作用于A，使A、B、C一起匀速运动，各接触面间的摩擦力的情况是()A．物体C对物体A有向右的摩擦力B．物体B受到三个力作用C．物体C受到三个摩擦力的作用D．物体C对地面摩擦力大小为F解析：选AD对A受力分析，受重力、拉力F、支持力和向右的静摩擦力，物体匀速运动，受力平衡，故C对A的摩擦力向右，故A正确；对B受力分析，由于匀速运动，合力为零，故受两个力为重力和支持力，不受摩擦力，故B错误；物体C受到两个摩擦力的作用：A对C向左的摩擦力和地面向右的摩擦力，故C错误；对整体受力分析，受拉力F、重力、支持力和向右的滑动摩擦力，由平衡条件知物体C对地的摩擦力大小跟F大小相等，故D正确．