鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 相互作用本章综合与测试随堂练习题

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[学生用书P61]








三种性质力的比较[学生用书P62]


1．重力、弹力、摩擦力的区别与联系





续 表





2.三种性质力是否存在的判断


(1)在地球上的一切物体都受到重力作用．


(2)弹力是被动力．相互接触的物体间不一定有弹力作用．


①对有明显形变的情况，我们可由弹力的产生条件直接判断，如弹簧发生形变，弹簧就会产生弹力．


②对形变不明显的情况通常用假设法判断．


(3)摩擦力是被动力，相互接触的物体间不一定有摩擦力的作用．


①滑动摩擦力是否存在的判断很容易，我们只需根据摩擦力的产生条件就可作出判断．


②判断静摩擦力是否存在的困难之处在于相对运动趋势的确定，所以常用假设法判断静摩擦力是否存在．








如图，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则( )


A．箱子受到的摩擦力方向向右


B．地面对木板的摩擦力方向向左


C．木板对地面的压力大小为3mg


D．若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mg


[解析] 人用力F向右推箱子，对箱子受力分析，受推力、重力、支持力、静摩擦力，根据平衡条件，箱子受到的摩擦力方向向左，与推力平衡，故A错误；对三个对象整体受力分析，受重力和支持力，不受静摩擦力，否则不会静止，故地面对木板没有静摩擦力，故B错误；对三个对象整体受力分析，受重力和支持力，根据平衡条件，支持力等于重力．因为支持力大小等于压力大小，故压力大小等于重力大小，为3mg，故C正确；若人用斜向下的力推箱子，对三个对象整体受力分析，受重力和支持力，故压力依然等于3mg，D错误．


[答案] C


如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是( )





A．M处受到的支持力竖直向上


B．N处受到的支持力竖直向上


C．M处受到的静摩擦力沿MN方向


D．N处受到的静摩擦力沿水平方向


解析：选A.支持力的方向与接触面垂直，所以M处的支持力的方向与地面垂直，即竖直向上，N处支持力的方向与接触面垂直，即垂直MN向上，故选项A正确，B错误；摩擦力的方向与接触面平行，与支持力垂直，故选项C、D错误．


摩擦力突变问题[学生用书P62]


在外部因素或运动状态发生变化时，物体所受摩擦力可能发生突变．具体情况分类如下表：


如图甲所示，A物体放在水平面上，动摩擦因数为0.2，物体A重10 N，设物体A与水平面间的最大静摩擦力为2.5 N，若对A施加一个由零均匀增大到6 N的水平推力F，请在图乙中画出A所受的摩擦力FA随水平推力F变化的图线．





[解析]





水平推力F≤2.5 N之前，物体未动，物体受静摩擦力FA＝F.当F>2.5 N后，FA发生突变，变成滑动摩擦力，其大小为FA滑＝μFN＝μG＝0.2×10 N＝2 N．作出图像如图所示．


[答案] 见解析图








如图所示，把一重力为G的物体，用一个水平的推力F＝kt(k表示恒量，t表示时间)压在竖直的足够高的平整的墙上，从t＝0开始，物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系是图中的( )





解析：选B.首先物体受到的滑动摩擦力为f＝μkt，随时间的增加而从零开始增加．开始时，fG时，物体做减速运动，当速度减为零时，物体处于静止状态，滑动摩擦力变为静摩擦力，大小突变为与重力大小相等，故选项B正确．


物体的受力分析[学生用书P63]


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．受力分析的方法


(1)整体法与隔离法





(2)假设法：是受力分析有效的辅助方法．当不容易确定某力的有无或方向时，可先假设该力有或无(或方向)，看引起的结果是否符合给定的运动状态或形变效果．


4．受力分析的步骤


(1)明确研究对象：即确定受力分析的物体．研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体的组合．


(2)按一定的顺序去分析：先重力，再弹力，摩擦力，最后分析其他力(非接触力)，并画出受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出各力的方向．


(3)检查画出的每一个力能否找出它的施力物体，检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态，否则，必然发生了漏力、多力或错力现象．








如图所示，重力为G的长木板AB，A端靠在光滑墙壁上，AB上又放置一木块m，整个系统处于静止状态，请画出木板AB的受力图．


[解析] 严格按受力分析的步骤进行分析，养成一种好习惯．


(1)明确研究对象是木板AB，把AB木板从图中隔离出来，单独画出．


(2)画出木板AB的重力示意图G.


(3)环绕AB一周，找出其他物体与AB的接触处：木板与墙在A处相接触、与地面在B处相接触、与木块m在C处相接触．一共有三处与外界接触．


(4)在A处，由于墙面是光滑的，那么木板AB在A处只受向右的(支持力)弹力F1作用；在B处，受地面竖直向上的弹力F2(支持力)；假设地面光滑，木板AB将向右滑动，所以地面给木板B端一个向左的摩擦力F3作用；在C处，木块m对木板有一个垂直木板向下的(压力)弹力F4，又因为木块m静止在木板AB上，木块m要受到木板AB向上的静摩擦力作用，所以木板受到木块m施加向下的静摩擦力F5的作用．


[答案] 如图所示








eq \a\vs4\al()


(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，原来内力变成了外力，要画在受力分析图上．


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，受力示意图如图甲′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，受力示意图如图乙′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，受力示意图如图丙′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，受力示意图如图丁′所示．








答案：见解析





种类


项目
重力
弹力
摩擦力
产生原因
地球的吸引
物体之间接触并发生弹性形变
接触物体间互相挤压并发生相对运动或具有相对运动趋势
大小
G＝mg，与物体的质量成正比
由弹性形变的大小决定，弹簧弹力F＝kx
静摩擦力与引起相对运动趋势的外力大小相等；滑动摩擦力f＝μN，由μ和N共同决定
种类


项目
重力
弹力
摩擦力
方向
总是竖直向下
与施力物体的形变方向相反
与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反
联系
重力的大小有时等于弹力的大小，但两者之间没有必然的联系；有摩擦力，一定有弹力，但有弹力，并不一定有摩擦力
分类
说明
案例图示
“静—静” 突变
物体在摩擦力和其他力作用下处于平衡状态，当作用在物体上的其他力发生突变时，如果物体仍能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小或方向将会发生突变



在水平力F作用下物体静止于斜面上，F突然增大时物体仍静止，则所受静摩擦力的大小或方向将突变
“静—动” 突变
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将突变为滑动摩擦力



放在粗糙水平面上的物体，作用在物体上的水平力从零逐渐增大，物体开始滑动，物体受到的地面的摩擦力由静摩擦力突变为滑动摩擦力
“动—静” 突变
在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不受摩擦力作用或滑动摩擦力突变为静摩擦力



滑块以v0冲上斜面做减速运动，当到达某位置静止时，滑动摩擦力突变为静摩擦力
“动—动” 突变
某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生突变



水平传送带的速度v1>v2，滑块受滑动摩擦力的方向水平向右，当传送带突然被卡住时滑块受到的滑动摩擦力方向突变为水平向左
整体法
隔离法
概念
将运动状态相同的几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开的方法
选用原则
研究系统外的物体对系统整体的作用
研究系统内物体之间的相互作用力
注意问题
受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用
一般隔离受力较少且与已知量、未知量关系密切的物体