人教版物理必修一3.5力的合成ppt课件.ppt

第三章 相互作用 学案 5 　习题课：物体的受力分析 目标定位 1. 进一步熟练判定弹力方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向 . 2. 进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定和大小的计算方法 . 3. 学会对物体进行受力分析的方法 . 知识探究 自我检测 一、弹力有无的判定 判断弹力是否存在的方法 —— 假设法 1 . 假设无弹力：将与研究对象接触的另一物体去掉，即假设不存在弹力，看研究对象在该位置是否保持原来的状态 . 知识探究 2 . 假设有弹力：就是假设与研究对象接触的物体对研究对象施加了弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与存在状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力，若不矛盾，则此弹力存在 . 例 1 　如图 1 所示，一小球用两根轻绳挂于天花板 上，球静止，绳 1 倾斜，绳 2 恰好竖直，则小球所 受的作用力有 ( 　　 ) A . 1 个　　　　 B . 2 个 C . 3 个 D . 4 个 图 1 解析　 假设绳 1 对球有作用力，该作用力的方向斜向左上方，另外球在竖直方向上受重力和绳 2 的拉力，在这三个力的作用下球不可能保持平衡，所以绳 1 不可能对球施加拉力，小球只受重力和绳 2 的拉力 . 故 B 正确 . B 二、静摩擦力有无及方向的判断 静摩擦力有无及方向的判断方法 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： 例 2 　如图 2 所示，物体 A 、 B 叠放在水平面上，水平力 F 作用在 A 上，使二者一起向左做匀速直线运动，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 的摩擦力水平向左 D . 地面对 B 的摩擦力为静摩擦力，水平向右 图 2 解析　 对 A 物体，由于 A 匀速运动，由二力平衡可知， B 对 A 的摩擦力必与 F 等大反向，故 A 错误， B 正确； 对 B 物体，由力的作用的相互性知， B 对 A 的摩擦力一定与 A 对 B 的摩擦力反向，故 B 受到 A 的摩擦力水平向左，故 C 正确； 对 A 、 B 整体分析，由于 AB 一起向左匀速运动，则地面对 B 的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故 D 错误 . 答案　 BC 三、摩擦力的计算 摩擦力大小的计算，应先分析是静摩擦力还是滑动摩擦力 . 1 . 静摩擦力 静摩擦力在 0< F ≤ F max 内随外力的变化而变化，一般根据平衡条件求解 . 2 . 滑动摩擦力 (1) 根据 F ＝ μF N 进行计算，其中 F N 为接触面受到的正压力 . (2) 根据平衡条件 . 例 3 　如图 3 所示，用水平力 F 将木块压在竖直墙壁上， 已知木块重力 G ＝ 6 N ，木块与墙壁间的动摩擦因数 μ ＝ 0.25 ，求： (1) 当 F ＝ 25 N 时，木块不动，木块受到的摩擦力为多大？ (2) 当 F 增大为 30 N 时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？ (3) 当 F ＝ 10 N 时木块沿墙面下滑 , 此时木块受到的摩擦力为多大？ (4) 当 F ＝ 6 N 时，木块受到的摩擦力为多大？ 图 3 解析　 分析木块的受力情况，如图所示 . (1) 、 (2) 木块静止，根据二力平衡，竖直方向上的静摩擦力等于重力， F 1 ＝ F 2 ＝ G ＝ 6 N ，与压力大小无关 . (3) 木块沿墙面下滑时，木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力， F 3 ＝ μF N F N ＝ F 所以 F 3 ＝ μF ＝ 0.25 × 10 N ＝ 2.5 N. (4) 当 F ＝ 6 N 时，木块与墙壁间的摩擦力也为滑动摩擦力， 所以 F 4 ＝ μ F ＝ 0.25 × 6 N ＝ 1.5 N. 答案　 (1)6 N (2)6 N (3)2.5 N (4)1.5 N 四、物体的受力分析 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，画出各力的示意图 . 例 4 　如图 4 所示，直角三棱柱 A 放在水平地面上，光滑球 B 放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间， A 和 B 都处于静止状态，试分别画出 A 和 B 的受力示意图 . 图 4 解析　 隔离 A 为研究对象，它受到重力、 B 对它的压力、地面支持力和地面对它的摩擦力，如图甲所示 . 再以 B 为研究对象，它受到重力 mg 、三棱柱对它的支持力 F AB 、墙壁对它的弹力 F N ′ 的作用，如图乙所示 . 答案　 见解析 课堂要点小结 1 . 弹力有无的判断方法 (1) 有明显形变时可根据弹力产生的条件判断； (2) 无明显形变时可根据假设法判断 . 2 . 静摩擦力有无及方向的判断方法 (1) 平衡条件法； (2) 假设法 . 3 . 摩擦力的计算 (1) 静摩擦力：根据平衡条件求解 . (2) 滑动摩擦力：根据 F ＝ μF N 进行计算 . 4 . 受力分析的步骤 (1) 明确研究对象； (2) 合理隔离； (3) 按由易到难的顺序 ( 先重力，再弹力、摩擦力，最后其他力 ) 画出受力示意图 . 1 2 3 4 1.( 弹力有无的判断 ) 如图 5 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 . 若钢球和各容器的接触面都是光滑的，各容器的底面均水平，则以下说法中正确的是 ( 　　 ) 自我检测 图 5 1 2 3 4 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 . 口大底小的普通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 1 2 3 4 解析　 钢球与容器的侧壁接触，它们之间是否有弹力作用就看接触处是否发生弹性形变，但微小形变难以察觉，只能借助假设法判断 . 假设容器侧壁对钢球无弹力作用，则钢球受重力和容器底面对它的支持力作用，钢球将处于静止状态，故钢球与容器侧壁虽然接触但没有发生弹性形变，容器侧壁对钢球无弹力作用的假设成立 . 1 2 3 4 我们也可以假设容器侧壁对钢球有弹力作用，作出各容器中钢球的受力示意图分别如图 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，即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　 A 1 2 3 4 2 . ( 静摩擦力有无及方向的判断 ) 如图 6 所示是 工厂传输货物的装置，物体 A 在皮带的带动 下，以速度 v 沿直线匀速向右运动，物体 A 受 到几个力的作用 ( 　　 ) A . 1 个 B . 2 个 C . 3 个 D . 4 个 图 6 1 2 3 4 解析　 物体 A 在竖直方向上受竖直向下的重力 G 、竖直向上的支持力 F N 作用；由于物体做匀速直线运动，处于平衡状态，在水平方向上不受静摩擦力，因此物体 A 受两个力作用 . 答案　 B 1 2 3 4 3 . ( 受力分析 ) 画出图 (1) ～ (4) 中静止物体 A 的受力示意图 ( 注意：图中球形物体的接触面光滑 ) . 1 2 3 4 答案 1 2 3 4 4 . ( 摩擦力的计算 ) 如图 7 所示，物体 A 重 40 N ，物体 B 重 20 N ， A 与 B 、 A 与地面间的动摩擦因数相同，物体 B 用水平细绳系住，当水平力 F ＝ 32 N 时，才能将 A 匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数 . 图 7 1 2 3 4 解析　 以物体 A 为研究对象，物体 B 对物体 A 的正压力 F N ＝ G B 地面对 A 的支持力 F N1 ＝ G A ＋ F N A 受 B 的滑动摩擦力 F f ＝ μF N A 受地面的滑动摩擦力 F f1 ＝ μF N1 水平方向： F ＝ F f ＋ F f1 代入数据即可得到 μ ＝ 0.4. 答案　 0.4