1、第3讲 重力、弹力、摩擦力,一 力 重力,二 弹力,三 摩擦力,教材研读,突破一 弹力有无及方向的判断方法,突破二 静摩擦力的有无及方向的判定方法,突破三 摩擦力的分析、计算,重难突破,一、力 重力,教材研读,1.力是物体与物体之间的 相互作用 ,力的作用效果是改变物体的 运动状态和使物体发生形变。 2.力的三要素:大小、方向、作用点。,3.重力 (1)产生:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。 (2)大小: mg 。 (3)g的变化:重力加速度g随纬度的增大而 增大 ,随高度的增大而 减小 ; (4)方向: 竖直向下 。 (5)重心:其位置与物体的 质量分布 和形状有关。,二、弹力 1.定
2、义:直接接触的物体间由于发生 弹性形变 而产生的力。 2.产生条件: 直接接触 和 弹性形变 。 3.方向:与施力物体形变的方向 相反 。如绳子拉力方向总是沿着 绳且指向 绳收缩 的方向;压力或支持力的方向总是垂直于支持面 且指向 被压或被支持 的物体。,4.大小 (1)一般情况下根据物体运动状态,利用平衡条件或牛顿运动定律来求解。 (2)弹簧弹力可由胡克定律来求解,公式为F= kx ,其中k是指由弹簧 本身特性决定的物理量,叫劲度系数,其大小与弹簧的粗细、长度、材 料、匝数等因素有关。,三、摩擦力 1.产生:相互接触且发生形变的粗糙物体间,有相对运动或相对运动趋势 时,在接触面上所受到的 阻
3、碍 相对运动或相对运动趋势的力。,2.两种摩擦力的比较,1.判断下列说法的正误: (1)只有接触的物体间才会有力的作用 ( ) (2)物体的重心一定在物体上 ( ) (3)绳、杆的弹力方向一定沿绳、杆 ( ) (4)静止的物体不可能受到滑动摩擦力 ( ) (5)滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反 ( ),2.关于物体所受的重力,以下说法中正确的是 ( B ) A.重力就是地球对物体的吸引力,作用点就是重心,且重心一定在物体上 B.重力的方向就是物体自由下落的方向 C.重力的大小可以用弹簧测力计或天平直接测出 D.在不同地点,质量大的物体一定比质量小的物体所受的重力小,3.在下列各图中,a、
4、b均处于静止状态,且接触面均光滑,a、b间一定有 弹力的是 ( B ),4.大小相等的力F按如图所示的四种方式作用在相同的物体上,使物体 能沿不同粗糙程度的水平面匀速运动,则物体与水平面间的摩擦力最大 的是 ( A ),突破一 弹力有无及方向的判断方法,重难突破,1.弹力有无的判断方法,2.弹力的方向的判断方法 (1)弹力的方向与施力物体形变的方向相反,作用在迫使施力物体发生 形变的那个物体上。具体情况有以下几种:,(2)由物体的运动状态判断弹力的方向 物体的受力必须与物体的运动状态相符合。可根据物体的运动状态,先 假设一个弹力的方向,由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程,求 出弹力。若所得
5、结果为正值,其方向与假设方向相同,如果为负值,其方 向与假设方向相反。,典例1 如图所示,在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小 球,小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相 等,盒子沿倾角为的固定斜面滑动,不计一切摩擦, 下列说法中正确的是 ( A ) A.无论盒子沿斜面上滑还是下滑,球都仅对盒子的下底面有压力 B.盒子沿斜面下滑时,球对盒子的下底面和右侧面有压力 C.盒子沿斜面下滑时,球对盒子的下底面和左侧面有压力 D.盒子沿斜面上滑时,球对盒子的下底面和左侧面有压力,解析 取小球和盒子为一整体,不计一切摩擦时,其加速度a=g sin ,方 向沿斜面向下,因此小球随盒子沿斜面向上或沿
6、斜面向下运动时,加速 度g sin 均由其重力沿斜面向下的分力产生,故球对盒子的左、右侧面 均无压力,但在垂直于斜面方向,因球受支持力作用,故球对盒子的下底 面一定有压力,故只有A项正确。,1-1 竖直墙上A、B、C三处各有一个水平细钉子,光滑圆环如图悬挂, 圆环与三个钉子均有接触。A、B、C三点中,A在圆环的最高点,C与圆 环的圆心等高,则圆环受到钉子的弹力情况是 ( A ) A.可能只有A处有 B.可能只有A、B两处有 C.一定只有B、C两处有 D.A、B、C三处一定都有,解析 若只有A、B受力,C的作用力是0,A对环的作用力竖直向上,B对环 的作用力向右上方,它们的合力的方向不在竖直方向
7、上,故该种情况不成 立;同理,只有A、C受力也不成立,故B错误;若只有C、B受力,A的作用力是 0,C对环的作用力水平向左,B对环的作用力向右上方,它们的合力的方向 可以在竖直方向上,该种情况可以成立,但不是一定只有B、C两处有,故C 错误;若只有A受力,B、C的作用力都是0,A对环的作用力竖直向上,大小等于重力,该情况成立,故A正确;若A、B、C都受力,它们的合力的方向可以 在竖直向上,该种情况可以成立,但不是一定都有,故D错误。,1-2 在如图所示的四幅图中,AB、BC均为轻 质杆,各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连 接,两杆都在B处由铰链连接,下列关于受力 的说法正确的是 ( C ) A
8、.甲图中的AB杆表现为拉力,BC杆表现为拉力 B.乙图中的AB杆表现为拉力,BC杆表现为支持力 C.丙图中的AB、BC杆均表现为拉力 D.丁图中的AB、BC杆均表现为支持力,解析 在甲图中对B受力分析,B受到AB杆的拉力、BC杆的支持力、绳 子的拉力三力平衡,A项错误;乙图中对B受力分析,B受到绳子竖直向下 的拉力,则BC杆应为支持力,由平衡条件可知AB杆应为支持力,B项错误; 丙图中对B受力分析,B受到绳子竖直向下的拉力,AB杆提供沿杆向上的 拉力,BC杆应提供水平向右的拉力,C项正确;丁图中对B受力分析,B受到 绳子竖直向下的拉力,AB杆提供拉力,BC杆提供支持力,D项错误。,典例2 一根
9、轻质弹簧未悬挂重物时,指针正对“0”刻度,在弹性限度 内,当挂上40 N重物时,指针指在“10”刻度,要使指针正对“5”刻度 (如图所示),应挂重物的重力为 ( B )A.10 N B.20 N C.30 N D.40 N,解析 据题,当挂上40 N重物时,弹簧的弹力为F1=40 N,弹簧伸长为x1。 指针正对刻度“5”时,弹簧伸长为x2,根据胡克定律F=kx得F1F2=x1x 2,代入解得F2=20 N,即所挂重物的重力为20 N。,2-1 如图所示,有三个质量均为1 kg的木块a、b、c和两个劲度系数均 为500 N/m的轻弹簧p、q,木块a、b用轻绳连接,其中a放在光滑水平桌 面上。开始
10、时弹簧p处于原长,木块都处于静止状态。现用水平力缓慢 地向左拉弹簧p的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止,g取10 m/s2。 该过程弹簧p的左端向左移动的距离是 ( C ) A.4 cm B.6 cm C.8 cm D.10 cm,解析 弹簧q开始处于压缩状态,设压缩量为x1,则kx1=mg;当c刚好离开水 平地面时,弹簧q处于伸长状态,设伸长量为x1,则kx1=mg;此时弹簧p处于 伸长状态,设伸长量为x2,则kx2=2mg。代入数据可解得x1=x1=2 cm,x2=4 cm,故此过程中弹簧p的左端向左移动的距离为x1+x1+x2=8 cm,C项正确。,突破二 静摩擦力的有无及方向的判定
11、方法静摩擦力的有无及方向的判断方法 (1)假设法,(2)状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的方向。 (3)牛顿第三定律法 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性” 确定另一物体受到的静摩擦力方向。,典例3 (多选)如图所示,倾角为的斜面体C置于水平地面上,小物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连接物块B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态。则 ( CD ) A.物块B受到斜面体的摩擦力一定不为零 B.斜面体C受到水平地面的摩擦力一定为零 C.斜面体C有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力 D.将细绳剪断,若物块B
12、依然静止在斜面上,此时水平地面对斜面体C的 摩擦力为零,解析 对物块B进行受力分析,当物块B的重力满足mBg sin =mAg时,物 块B受到斜面体C的摩擦力为零,选项A错误;对B、C组成的系统而言,受 到斜向右上方的绳子的拉力,故斜面体C有沿地面向右滑动的趋势,一定 受到地面向左的摩擦力,选项B错误,C正确;将细绳剪断,若物块B依然静 止在斜面上,此时对于B、C组成的系统在水平方向所受合力为零,即水 平地面对斜面体C的摩擦力为零,选项D正确。,解析 用手向右拉毛刷,毛刷相对桌面静止但产生了向右的运动趋势, 桌面阻碍从而施加给毛刷向左的静摩擦力,故C正确,A、B、D错误。故 选C。,3-2 (
13、多选)如图所示,A、B、C三个物体的质量相等,它们与传送带间 的动摩擦因数也相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图 中箭头所示。则下列说法正确的是 ( BC )A.A物体受到的摩擦力方向向右 B.三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零 C.B、C受到的摩擦力方向相同 D.B、C受到的摩擦力方向相反,解析 A物体与传送带一起匀速运动,它们之间无相对运动,也无相对运 动趋势,故无摩擦力作用,A项错误;B、C两物体虽然运动方向不同,但都 处于平衡状态,由沿传送带方向所受合力为零可知,B、C两物体均受沿 传送带方向向上的摩擦力作用,故B、C项正确,D项错误。,突破三 摩擦力的分析、计算,1.对
14、静摩擦力和滑动摩擦力的理解(1)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但不一定阻碍 物体的运动。 (2)受静摩擦力作用的物体不一定静止,受滑动摩擦力作用的物体不一 定运动。,典例4 如图所示,质量为M的小英坐在质量为m的雪橇上,狗拉着雪橇 沿水平地面从静止开始向左移动了一段距离,假定狗对雪橇的拉力恒为 F且与水平方向成角。已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为,则下列说 法正确的是 ( A ) A.雪橇对小英的作用力大小大于Mg B.雪橇受到的滑动摩擦力大小为(M+m)g C.雪橇受到的滑动摩擦力大小为F cos D.地面对雪橇的支持力大小为mg-F sin ,解析 对小英受力分析,受到重力、
15、雪橇对小英的支持力和摩擦力,在 竖直方向上FN=Mg,水平方向上f=Ma,雪橇对小英的作用力大小F= = Mg,故A正确;对雪橇和小英受力分析,受到四 个力作用:竖直向下的重力(m+M)g、斜向左上的拉 力F、水平向右的摩擦力N、竖直向上的支持力N。 在竖直方向上F sin +N=Mg+mg,地面对雪橇的支持 力大小为N=Mg+mg-F sin ,雪橇受到的滑动摩擦力 大小为(Mg+mg-F sin ),水平方向有F cos -f=(m+M)a,所以雪橇受到的滑动摩擦力大小小于F cos ,故B、C、D错误。,4-1 如图所示,在粗糙水平面上放置有一竖直截面为平行四边形的木 块,图中木块倾角为
16、,木块与水平面间动摩擦因数为,木块所受重力为 G,现用一水平恒力F推木块,使木块由静止开始向左运动,则木块所受的 摩擦力大小为 ( C ) A.F B. C.G D.(G sin +F cos ),解析 木块在竖直方向上平衡,有:N=G,则木块所受的摩擦力f=N=G, 因为物块不是做匀速运动,所以f与F不等,故C正确,A、B、D错误。,4-2 如图所示,物块A放在倾斜的木板上,木板的倾角为37和45时物 块所受摩擦力的大小恰好相同,则(sin 37=0.6,cos 37=0.8) ( B ) A.物块和木板间的动摩擦因数为 B.物块和木板间的动摩擦因数为 C.木板的倾角为37时物块可能在木板上 做匀速直线运动 D.木板的倾角为45时物块可能在木板上做匀速直线运动,解析 当木板倾角是37时,物块受到静摩擦力,其大小等于mg sin 37, 当木板倾角是45时,物块受到滑动摩擦力,其大小等于mg cos 45,由题 意可得:mg cos 45=mg sin 37,解得= ,故A错误,B正确;木板的倾 角为37时物块在木板上静止,故C错误;木板的倾角为45时,物块受到 的滑动摩擦力:f=mg cos 45=0.6mgmg sin 45,物块将沿木板向下做加 速运动,故D错误;故选B。,
