高考物理一轮复习专题二相互作用考点一常见的性质力教学案含解析

擦力,看物体能否处于平衡状态。如不能处于平衡状态,则必有摩擦力;如能处于平衡状态,则必无摩擦力。②如果物体处于平衡状态且有摩擦力,则摩擦力必与其他的力的合力等大反向。

2.静摩擦力的分析方法 (1)假设法

先假设没有静摩擦力(接触面光滑),看相对静止的物体间能否发生相对运动。若能发生相对运动,则有静摩擦力,方向与相对运动方向相反;若不能发生相对运动,则没有静摩擦力。

(2)状态法

根据物体的运动状态来确定,思路如下:

(3)转换法

利用牛顿第三定律(作用力与反作用力的关系)来判定。先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的大小和方向,再确定另一物体受到的反作用力——静摩擦力的大小和方向。

特别提醒

静摩擦力具有“被动性”,所以产生静摩擦力一定有原因,这个原因就是“相对运动趋势”或物体受到“主动力”,找到了原因也就知道静摩擦力的有无和方向了。

3.摩擦力大小的计算 (1)滑动摩擦力的计算方法

①可用公式Ff=μFN计算,注意对物体间相互挤压的弹力FN的分析,并不总是等于物体的重力,它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关,也与研究对象在该方向上的运动状态有关。

②可结合物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。 (2)静摩擦力的计算方法 ①最大静摩擦力Fmax的计算

最大静摩擦力Fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来。比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即Fmax=μFN。

②一般静摩擦力的计算

一般静摩擦力F的大小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面间相互挤压的弹力FN无直接关系,因此F具有大小、方向的可变性。对具体问题要结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或加速运动),利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。

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1.思维辨析

(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用。( ) (2)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同。( ) (3)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。( ) (4)滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反。( ) (5)运动的物体不可能受到静摩擦力的作用。( ) (6)静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力。( ) (7)相互作用的物体间的作用面积越大,其摩擦力就越大。( ) (8)用手握紧瓶子静止在空中,手越用力,瓶子受到的摩擦力越大。( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×

2.如图所示,一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接,物块位于水平面上。A、B是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的点,A、B两点离墙壁的距离分别是x1、x2。物块与地面的最大静摩擦力为Ffm,则弹簧的劲度系数为( )

A.C.

Ffm

x2+x1

B.

2Ffm

x2+x1

2FfmFfm

D. x2-x1x2-x1

答案 C

解析 物块在离墙壁的最近和最远点,受到的静摩擦力等于最大静摩擦力Ffm,由平衡条件可得:Ffm=k(l0-x1),Ffm=k(x2-l0),解得k=

2Ffm

,C正确。 x2-x1

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3.(多选)将一物块分成相等的A、B两部分靠在一起,下端放置在地面上,上端用绳子拴在天花板上,绳子处于竖直伸直状态,整个装置静止,则( )

A.绳子上拉力可能为零 B.地面受的压力可能为零 C.地面与物块间可能存在摩擦力 D.A、B之间可能存在摩擦力 答案 AD

解析 对A、B整体分析可知,绳子上拉力可能为零,对B分析,可知地面受的压力不可能为零,选项A对,B错;由于绳子处于竖直伸直状态,绳子中拉力只可能竖直向上,所以地面与物块间不可能存在摩擦力,而A、B之间可能存在摩擦力,选项C错,D对。

[考法综述] 本考点知识是高中力学的基础,在高考中处于较高的地位。在受力

分析中常考查弹力和摩擦力方向的判断,而摩擦力与牛顿运动定律、功能关系、能量守恒等知识相结合进行综合考查是每年的必考内容,且难度较高。因此复习本考点知识时要以夯实基础知识为主,通过复习应掌握:

4个概念——重力、弹力、静摩擦力、滑动摩擦力 2个公式——Ff=μFN、F=kx

3个方向——静摩擦力、滑动摩擦力、弹力三力的方向 3种思想方法——假设法、极限法、状态法 3个模型——轻绳模型、轻弹簧模型、轻杆模型 命题法1 弹力的分析与计算

典例1 (多选)如图所示,将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳系于墙壁。开始时a、b均静止,弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力Ffa≠0,b所受摩擦力Ffb=0。现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间( )

A.Ffa大小不变 B.Ffa方向改变

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C.Ffb仍然为零 [答案] AD

D.Ffb方向向右

[解析] 剪断右侧绳的瞬间,右侧绳上拉力突变为零,而弹簧对两木块的拉力没有发生突变,与原来一样,所以b相对地面有向左的运动趋势,受到静摩擦力Ffb方向向右,C错误D正确。剪断右侧绳的瞬间,木块a受到的各力都没有发生变化,A正确B错误。

【解题法】 力学中几个理想模型的比较

质量大小 受外力作 用时形变 的种类 受外力作用 时形变量 大小 弹力方向 弹力大小 变化情况 轻绳 0 拉伸形变 弹性绳 0 拉伸形变 轻弹簧 0 拉伸形变、 压缩形变 较大,不可 忽略 沿着弹簧,指 向弹簧恢复 原长的方向 不能突变 轻杆 0 拉伸形变、 压缩形变、 弯曲形变 微小, 可忽略 既能沿着杆, 也可以跟杆 成任意角度 可以突变 微小, 可忽略 沿着绳,指 向绳收缩的 方向 可以突变 较大,不可 忽略 沿着绳,指 向绳收缩的 方向 不能突变 典例2 (多选)如图所示,位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆的下端固定有质量为m的小球。下列关于杆对球的作用力F的判断中,正确的是( )

A.小车静止时,F=mgsinθ,方向沿杆向上 B.小车静止时,F=mgcosθ,方向垂直于杆向上 C.小车向右做匀速运动时,一定有F=mg,方向竖直向上 D.小车向右做匀加速运动时,一定有F>mg,方向可能沿杆向上 [答案] CD

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