2019-2020学年高中物理 第二章 力 习题课 三种性质的力及物体的受力分析课件 教科版必修1

习题课三种性质的力及物体的受力分析考点一考点二考点三考点四考点一重力和重心1．重力(1)重力与地球引力的关系重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，但由于地球自转的影响，重力并不等同于地球引力．(2)重力大小G＝mg①同一地点，不同物体重力的大小与其质量成正比．②不同地点，同一物体在地面上所在位置的纬度越高，所受重力越大；在地球上空的位置海拔越高，重力越小．(3)重力方向：重力的方向总是竖直向下，竖直向下不等同于垂直于支撑面向下，也不等同于指向地球球心．(4)重力的大小可以用弹簧测力计测出：物体静止时弹簧测力计对物体的拉力(如图甲)或支持力(如图乙)的大小等于物体受到的重力．注：物体对弹簧测力计的拉力和物体所受的重力是本质上不同的两种力，但它们的大小是相等的．2．重心(1)重心是物体所受重力的等效作用点(等效思想)，重心不是最重的一点，也不是只有这一点才受重力的作用．(2)重心的位置与物体的质量分布和形状都有关，可以在物体上，也可以在物体外．如一个圆形平板的重心在板上，而一个铜环的重心就不在环上．(3)重心的位置与物体所在的位置、放置状态及运动状态无关，但一个物体的质量分布或形状发生变化时，其重心在物体上的位置也发生相应变化．(4)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上；对形状不规则的薄物体，可用支撑法或悬挂法来确定其重心．[典例1]关于物体的重力和重心，下列说法正确的是()A．物体所受重力是由于受到地球吸引而产生的，所以方向总是垂直于地面向下B．同一物体在地球上的不同位置，当用不同弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的，当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同C．物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点D．形状规则的物体(如正方体)，其重心一定在其几何中心处[解析]重力的方向是竖直向下，与水平面垂直，但不一定与地面垂直，A错误；重力的大小取决于物体的质量和重力加速度的大小，与测量工具无关，不同地点重力加速度不同，重力大小不同，无论用同一弹簧测力计，还是用不同弹簧测力计，测量结果均不同，B错误；物体的重心是重力的等效作用点，其位置不仅与其几何形状有关，还与质量分布有关，C正确，D错误．[答案]C[规律总结]理解重力和重心的两个关键(1)重力的方向可以表述为“竖直向下”或“垂直于水平面向下”，但不是“垂直向下”．(2)重力大小取决于物体的质量和所在位置的重力加速度；重心位置取决于物体的质量分布和形状．1．关于重力，下列说法正确的是()A．自由下落的物体不受重力B．重力就是地球对物体的吸引力C．重力的方向总是竖直向下D．重心是物体上最重的点解析：自由下落的物体受到重力作用，A错；重力是由于地球的吸引而产生的力，B错；一个物体的各个部分都要受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心，D错；重力的方向总是竖直向下，C对．答案：C2．下列关于重力的说法，正确的是()A．只有静止的物体才受到重力作用B．一个挂在绳子上的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力C．重力没有施力物体D．在地面上同一地点，质量大的物体受到的重力大解析：任何物体在地球附近都要受到重力作用，选项A错误；一个挂在绳子上的物体，物体对绳子的拉力大小等于它受到的重力的大小，选项B错误；重力的施力物体是地球，选项C错误；根据G＝mg，在地面上同一地点，质量大的物体受到的重力大，选项D正确．答案：D考点二弹力的分析与计算1．产生弹力的条件(1)两个物体直接接触；(2)接触面上发生弹性形变．在上述两个条件中，缺少任何一个都不能产生弹力的作用．2．判断弹力是否存在常用“假设法”假设法就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力，画出假设状态下的受力图，判断受力情况与物体的状态是否矛盾．若矛盾，说明两者之间无弹力；若不矛盾，说明两者之间有弹力．3．弹力的计算(1)一般弹力的计算对于除弹簧外的其他弹性体的弹力大小的计算，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解，比如悬挂在竖直细线上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力和竖直向下的重力作用，根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体的重力大小．(2)弹簧弹力由胡克定律F＝kx计算，应用时应注意：①弹簧发生形变时必须在弹性限度内．②x是弹簧的形变量，不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的实际长度．③如图所示，F­x图像为一条经过原点的倾斜直线，图像斜率表示弹簧的劲度系数，对于同一根弹簧来说，劲度系数是不变的．3．如图所示，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()A．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.答案：A4．(多选)一轻弹簧竖直挂着一质量为1kg物体，物体静止时弹簧伸长了5cm：当用这一轻弹簧在水平桌面上拉着该物体匀速前进时，弹簧伸长了1.5cm，(g取10m/s2)则下列说法正确的是()A．轻弹簧的劲度系数为20N/mB．物体与桌面间的动摩擦因数为0.3C．物体与桌面间的动摩擦因数为0.15D．轻弹簧的劲度系数为200N/m解析：挂着1kg的物体处于静止状态，所以由mg＝k·Δx得10N＝k×0.05m，劲度系数k＝200N/m，D正确；由f＝μmg＝k×0.015m得动摩擦因数μ＝0.3，B正确．答案：BD5．如图所示是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图．(1)弹簧的劲度系数是________N/m.(2)若弹簧原长l0＝10cm，当弹簧所受F＝150N的拉力作用时(在弹性限度内)，弹簧长度为l＝________cm.解析：(1)图像斜率的大小表示劲度系数大小，故有k＝ΔFΔx＝4×1024×10×10－2N/m＝1000N/m.(2)根据F＝kx，得当弹簧所受F＝150N的拉力作用时伸长的长度为x＝Fk＝1501000m＝0.15m＝15cm则弹簧长度为l＝x＋l0＝25cm.答案：(1)1000(2)25考点三摩擦力的分析与计算1．静摩擦力与滑动摩擦力名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对运动的物体间的摩擦力产生条件(1)接触面粗糙(2)接触处有压力(3)两物体间有相对运动趋势(1)接触面粗糙(2)接触处有压力(3)两物体间有相对运动大小0f≤fmf＝μN方向与受力物体相对运动趋势的方向相反与受力物体相对运动的方向相反作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动2.动摩擦因数(1)定义：彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力和正压力的比值μ＝fN.(2)决定因素：接触面的材料和粗糙程度．[典例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取10N/kg，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小．(1)只挂m0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]解此题应注意两点：(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＝1NFm，M处于静止状态，所以受静摩擦力作用，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，故受静摩擦力f2＝f1＝m0g＝1N.(3)因为(m0＋m1)g＝4.3NFm，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＝6NFm，故物体M运动，受到滑动摩擦力作用，由公式知f4＝μN＝μMg＝4N.[答案]见解析6.(多选)如图所示，一物块以初速度v2滑上一水平传送带，水平传送带的速度为v1，且v1v2.突然间传送带被卡住，下列说法正确的是()A．传送带被卡住前，物块受到的滑动摩擦力方向水平向左B．传送带被卡住前，物块受到的滑动摩擦力方向水平向右C．传送带被卡住后，物块受到的滑动摩擦力方向水平向右D．传送带被卡住后，物块受到的滑动摩擦力方向水平向左解析：传送带被卡住前，由于物块初速度v2小于水平传送带的速度v1，故物块相对于水平传送带向左运动，受到水平向右的滑动摩擦力；传送带被卡住后，物块相对水平传送带向右运动，受到水平向左的滑动摩擦力．答案：BD7．如图所示，在水平桌面上放一木块，用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动，则木块所受的摩擦力f随拉力F变化的图像正确的是()解析：当木块不受拉力时(F＝0)，桌面对木块没有摩擦力(f＝0)．当木块受到的水平拉力F较小时，木块仍保持静止，但出现向右运动的趋势，桌面对木块产生静摩擦力，其大小与F相等，方向相反．随着水平拉力F不断增大，木块向右运动的趋势增强，桌面对木块的静摩擦力也相应增大，直到水平拉力F足够大时，木块开始滑动，桌面对木块的静摩擦力达到最大值fmax.在这个过程中，由木块水平方向二力平衡条件知，桌面对木块的静摩擦力f始终与拉力F等大反向，即随着F的增大而增大．木块滑动后，桌面对它的阻碍作用是滑动摩擦力，它小于最大静摩擦力，并且在木块继续滑动的过程中保持不变．答案：D考点四物体的受力分析1．受力分析把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的外力都分析出来，并画出物体所受力的示意图，这个过程就是受力分析．2．受力分析的依据(1)条件判断：根据力的产生条件是否满足来判断物体是否受到某个力的作用；(2)效果判断：根据力的作用效果是否得以体现来判断物体是否受到某个力的作用；(3)相互作用来判断：利用力的作用的相互性，即施力物体同时也是受力物体，从一个物体是否受到的某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的力的作用．3．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，逐一画出各力的示意图．[典例3]画出图中物体A的受力示意图，并写出力的名称和施力物体．[解析]甲：A受重力G、推力F、支持力N、墙壁对A向左的弹力F′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁，受力示意图如图(a)所示．乙：A受竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力N、沿斜面向下的滑动摩擦力f，施力物体分别是地球、斜面、斜面，受力示意图如图(b)所示．丙：A受重力G、支持力N、滑动摩擦力f，施力物体分别是地球、水平面、水平面，受力示意图如图(c)所示．丁：A受重力G、拉力F、弹力N，施力物体分别是地球、绳子、墙壁，受力示意图如图(d)所示．[答案]图见解析[规律总结]物体受力分析的两点注意(1)在进行受力分析时，一定要注意，我们分析的是物体“受到”的力，而不是物体对外施加的力．(2)区分内力和外力：对几个物体组成的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力就变成了外力，要画在受力示意图上．8．如图所示，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()A．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