弹力、摩擦力的分析与求解
弹力的有无及方向判断01例1.在下列各图中,A、B之间一定有弹力的是哪个图?解析：两物体间产生弹力的条件除了相互接触外,还要相互挤压产生弹性形变。丙、丁图中A、B间虽有相互接触,但不一定相互挤压,故甲、乙两图中的小球A、B间一定有弹力。
弹力的有无及方向判断01方法总结1.条件判断法:对于形变比较明显的情况,根据弹力产生的条件判断。2.假设法:对于形变不明显的情况(1)假设无弹力:将与研究对象接触的另一物体去掉,若研究对象能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用;否则,有弹力作用。(2)假设有弹力:假设研究对象受弹力,画出假设状态下的受力分析图,判断受力情况与所处状态是否矛盾,若矛盾,则不存在弹力;若不矛盾,则存在弹力。
3.弹力方向的判定方法:(1)根据形变的方向判断。物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反。(2)根据不同类型弹力的方向特点判断。支持力和压力总是垂直于接触面指向被支持或被压的物体,绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向。弹力的有无及方向判断01
跟踪训练1：在图中画出物体A所受弹力的示意图(已知各接触面都是光滑的).弹力的有无及方向判断01
解析用假设法判断.题图甲中，若拿走B球，A球将向右下运动，说明A、B间有弹力.题图乙中，若拿走A球，B球将向下运动，说明A、B间有弹力；将容器左壁或底拿走，A球则会运动，说明容器左壁或底对A也会有弹力作用；题图丙中，球受到地面的支持力，斜面对球A没有力的作用；题图丁中杆给重物的弹力F并不沿着杆的方向，根据假设法判断F的方向应竖直向上.弹力的有无及方向判断01
跟踪训练2：图中小球处于静止状态,小球与各接触面都光滑,试画出小球所受弹力的示意图。弹力的有无及方向判断01
解析因为各接触面间的形变属于微小形变,所以采用假设法来判断小球所受弹力情况。假设小球与斜面间无弹力,将各图中的斜面或平面去掉,小球运动情况如图。弹力的有无及方向判断01
例2.三个质量均为2kg的相同木块a,b,c和两个劲度系数均为500N/m的相同轻弹簧p,q用轻绳连接如图所示,其中a放在光滑水平桌面上.开始时p弹簧处于原长,木块都处于静止.现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止,取g=10m/s2.则该过程p弹簧的左端向左移动的距离为多少?弹力的大小计算02
弹力的大小计算02
方法总结：解决多弹簧问题的注意点我们在分析涉及多个弹簧间的受力情况问题时要注意分析各个弹簧的形变量以及形变量间的关系,这往往是解题的突破点.弹力的大小计算02
跟踪训练3：一轻质弹簧弹力F和弹簧长度l大小的关系如图所示.求:(1)弹簧的劲度系数;(2)弹簧长为12cm时弹力的大小.弹力的大小计算02
(2)当弹簧长度是12cm时,伸长量x′=12cm-10cm=0.02m,弹力的大小为F′=kx′=200N/m×0.02m=4N.弹力的大小计算02
跟踪训练4：在“探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,王超同学用图像法处理数据时,误把弹簧的总长度作为横坐标描点作图,其他步骤都正确,则作出的下列图像应是()解析:设弹簧原长为l0,由胡克定律知,弹簧长度l与弹力F之间满足F=k(l-l0),即弹力F与弹簧长度l成线性关系,且当l=l0时,F=0,选项C正确.弹力的大小计算02
例3.(多选)如图所示，有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙的水平地面上，现用水平力F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是A.B对A有摩擦力作用B.B受到A、C的摩擦力作用C.B受到C的摩擦力作用D.地面对C有摩擦力作用，大小等于F摩擦力有无及方向的判断03
解析假设B对A有摩擦力作用，则A受力不能平衡，与题给条件不符，所以B对A无摩擦力作用，A错误.根据力的相互性可知，A对B也无摩擦力作用，B错误.假设C对B无摩擦力作用，则B在水平方向上只受力F作用，不可能保持静止，与题给条件不符，故B受到C的摩擦力作用.由于A、B、C是保持静止的，那么地面给C的摩擦力大小为F，方向向左，所以选项C、D正确.摩擦力有无及方向的判断03
一、摩擦力分析中的四个误区1.误认为只有静止的物体才受静摩擦力作用,滑动摩擦力一定产生于运动的物体间静摩擦力产生于两个相对静止的物体间,它们可能都运动;滑动摩擦力产生于两个相对运动的物体间,它们中可能有一个物体静止.例如,汽车加速前进时,相对于车厢静止的箱子随汽车一起运动受到向前的静摩擦力;狗拉雪橇向前运动时,静止的地面受到滑动摩擦力.2.误认为摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反实际上摩擦力与相对运动方向或相对运动趋势方向相反,与物体的运动方向可能相反,可能相同,还可能与物体的运动方向不在一条直线上.摩擦力有无及方向的判断03
3.误认为物体间的压力越大,摩擦力就越大实际上滑动摩擦力、最大静摩擦力与物体间的压力有关,压力越大,则滑动摩擦力和最大静摩擦力就越大,而静摩擦力的大小与物体间的压力无关.4.误认为摩擦力一定是阻力摩擦力阻碍的是物体间的相对运动,摩擦力不一定是阻力,有可能是动力.摩擦力有无及方向的判断03
摩擦力有无及方向的判断03二、判断静摩擦力的方法1.平衡条件法当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向.2.假设法利用假设法进行判断时，可按以下思路进行分析：
3.力的相互作用法：当一物体所受摩擦力方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力情况和相互作用力等大反向的特点进行判定.摩擦力有无及方向的判断03
跟踪训练5：某运动员在100m决赛途中的两个瞬间如图所示,其中图甲、乙分别表示运动员前脚刚好触地和后脚刚好离开地面。用F1、F2分别表示运动员在两个瞬间所受到的摩擦力,则关于F1、F2的方向,以下说法正确的是()A.F1向后,F2向后B.F1向前,F2向前C.F1向前,F2向后D.F1向后,F2向前摩擦力有无及方向的判断03
解析奔跑过程中脚与地面接触时,脚与地面相对静止,受到静摩擦力。题图甲中,脚用力后蹬,相对地面有向后滑的趋势,受到向前的静摩擦力,F1向前,图乙中脚接触地面时有相对地面向前滑的趋势,受到的静摩擦力向后,F2向后。答案C摩擦力有无及方向的判断03
跟踪训练6：(多选)如图所示，物体A、B叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向右做匀速直线运动，下列说法正确的是（）A.A、B之间无摩擦力B.A受到的摩擦力水平向右C.B受到A的摩擦力水平向右D.地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，水平向左CD摩擦力有无及方向的判断03
例4.书桌和书柜分别重500N和1500N,它们与水平地面之间的动摩擦因数相同,一同学用一轻弹簧测力计沿水平方向拉书桌.(1)当测力计的读数为150N时,书桌仍静止,此时书桌受摩擦力多大?(2)当书桌沿水平方向匀速运动时,弹簧测力计的读数为200N,此时书桌与地面间的动摩擦因数多大?(3)该同学用200N的力去拉书柜,能拉动吗?为什么?摩擦力的大小计算04
(3)假设能拉动,则滑动摩擦力为Ff′=μFN′=0.4×1500N=600N>200N因为要拉动书柜所需的水平拉力至少为600N,故不能拉动.解析:(1)书桌受静摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力,则Ff静=F拉1=150N.摩擦力的大小计算04
方法总结对于摩擦力,首先要区分静摩擦力还是滑动摩擦力,物体静止时根据平衡条件求解静摩擦力.滑动摩擦力可以根据摩擦力公式求解,也可以根据平衡条件求解.摩擦力的大小计算04
跟踪训练7：如图所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上，已知木块的重力G＝6N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25，求：(1)当F＝25N时，木块静止，木块受到的摩擦力为多大？(2)当F增大为30N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？(3)当F＝10N时，木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？摩擦力的大小计算04
解析分析木块的受力情况，如图所示.木块静止，根据二力平衡，竖直方向上的静摩擦力等于重力，Ff1＝Ff2＝G＝6N，与压力大小无关.木块沿墙面下滑时，木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力，Ff3＝μFNFN＝F所以Ff3＝μF＝0.25×10N＝2.5N.摩擦力的大小计算04
跟踪训练8：(1)为了能够用弹簧测力计读数表示滑动摩擦力,图示装置的甲、乙两种情况中,木块A是否都要做匀速运动?摩擦力的大小计算04(2)若A,B的重力分别为75N和50N,(甲)图中当A物体被拉动时,弹簧测力计的读数为5N,拉力Fa=10N,求A,B间的动摩擦因数μ.
(2)设A对B的摩擦力为:FfAB,B在水平方向受到弹簧的拉力与摩擦力的作用处于静止,由二力平衡关系可得F=FfAB,故FfAB=5N;由Ff=μFN得μ===0.1.解析:(1)求摩擦力也就是看弹簧的读数,(甲)中B静止,B受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,所以A不一定要匀速运动,而(乙)图中,A是运动的,要使A受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,即A在水平方向需满足二力平衡,则A一定要匀速运动;(甲)种情形不需要.摩擦力的大小计算04
再见
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