17_重力、弹力和摩擦力 (2)

江苏省高中物理学业考试第4讲重力、弹力和摩擦力(第一课时)一、基础知识复习1力有两个最基本的属性：物质性和相互性。有力的图示和力的示意图两种表示方法。2重力：(1) 物体由于受到地球的吸引而产生，施力物体是地球；(2)总是竖直向下；(3)物体重心的位置不一定总在物体上例如圆环、三角框架等，其重心都不在物体上。3弹力：(1)条件：直接接触且发生形变；(2)大小与形变量有关，方向垂直于面(切面)；(3)弹簧弹力满足胡克定律F=kx(x是形变量)。4摩擦力：(1)条件：直接接触、发生形变且具有相对运动或相对运动趋势；(2)方向与接触面相切且与相对运动或相对运动趋势相反；(3)大小：静摩擦力0FFmax，滑动摩擦力F=。二、典型例题分析【例1】如右图所示的物体A，放在粗糙的斜面上静止不动。画出A物体受的作用力的示意图并标出它的名称。【分析】对物体受力分析时要搞清楚施力物体，并按照先重力，再弹力，最后摩擦力的顺序分析。【解】受力如图所示【例2】一轻质弹簧原长10cm，在它的下方挂一重为4N的物体，静止时长度为12cm。如果再挂一重为6N的物体，则静止时弹簧的长度为多少?【分析】本题考察的是胡克定律F=kx，一定要注意x是形变量。首先据二力平衡知道弹力等于物体的重力，由原始条件可求出劲度系数k，再用胡克定律可求得长度。【解】由F=kx得：N/sm静止时弹簧的长度为L=x+x=10+5=15cm【例3】重为400N的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的最大静摩擦力是120N，动摩擦因数是0.25，如果分别用70N和150N的水平力推木箱。求：(1)二种情况下木箱受到的摩擦力；(2)使木块匀速前进时所施加的水平拉力F为多少?【分析】计算摩擦力时应先判出是静摩擦力还是滑动摩擦力此题中要用水平力推动木箱，推力必须大于或等于最大静摩擦力120N，若用70N水平力推时，物体没有运动，此时静摩擦力大小可由二力平衡求解。当用150N的水平力推时，物体发生相对运动，此时为滑动摩擦力。据F=求解。【解】(1)当Fl=70N，静摩擦力为70N；当F2=150N时物体运动，根据竖直方向二力平衡得FN=mg，所以物体所受的摩擦力F=mg=0.25400N=100N(2)根据水平方向二力平衡得F= F=100N三、课堂练习(15分钟)1下面关于力的说法中，错误的是( )A力的作用可以使物体发生形变B力的作用可以改变物体的运动状态C物体在受到力作用的同时一定会对其他物体施力D物体受到力的作用，一定会发生转动答案：D【解析】力是物体和物体间的相互作用，其效果是使物体形变或改变物体的运动状态。2下列关于重力、弹力和摩擦力的说法，正确的是( )A物体的重心一定在物体的几何中心上B劲度系数越大的弹簧，产生的弹力越大C动摩擦因数与物体之间的压力成反比，与滑动摩擦力成正比D静摩擦力的大小是在零和最大静摩擦力之间发生变化答案：D【解析】弹簧的弹力既跟其劲度系数有关，又跟其形变量有关；动摩擦因数与接触面的粗糙程度以及材料等有关。3下列关于弹力和摩擦力的说法中，正确的是( )A相互接触的物体之间必有弹力作用B相互有弹力作用的物体必定相互接触C相互有弹力作用的物体之间必定有摩擦力存在D相互有摩擦力作用的物体之间不一定有弹力作用答案：B【解析】弹力的产生条件是接触产生形变，摩擦力产生条件是接触发生形变且接触面粗糙，物体间有相对运动或相对运动趋势。4在水平桌面上的书，它对桌面的压力和它的重力之间的关系是( )A压力就是重力B压力和重力是一对平衡力C压力的施力物体是重力的受力物体D压力的受力物体是重力的施力物体答案：C【解析】书受到重力和桌面的支持力，这是一对平衡力，书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对相互作用力。5用弹簧秤竖直悬挂静止的小球，下面说法中正确的是( )A小球对弹簧秤的拉力就是小球的重力B小球对弹簧秤的拉力数值上大于小球的重力C小球的重力的施力物体是弹簧D小球的重力的施力物体是地球5D【解析】小球受到重力、拉力，这是一对平衡力，这是两种不同性质的力。重力的施力物体是地球。6下面关于力的说法中正确的是A单个孤立物体有时也能产生力的作用B力在任何情况下都是成对出现的C知道力的大小和方向就完全知道一个力D两个相互作用的物体中，其中一个物体是施力物体，另一个物体只能是受力物体答案：B【解析】只要有力产生，就一定有施力物体和受力物体，单个孤立物体不可能产生力的作用，因此选项A是错误的。力是物体间的相互作用，问题关键在“相互”二字上，如A与B两物体发生相互作用，A对B物体有作用力的同时B对A也有作用力，A与B两物体发生相互作用时产生一对力，因此选项B是正确的。力有三要素，即力的大小、方向和作用点，只知道力的大小和方向还不能完全确定一个力，因此选项C是错误的。根据物体阃作用的相互性，一个物体是受力物体的同时也是施力物体。因此选项D是错误的。理解和掌握了力的概念，就会判断出本题的正确答案是B。7关于重心的说法，正确的是( )A重心就是物体内重力最大的部分B因为重心是物体所受重力的作用点，所以重心在物体上，不可能在物体外C物体升高或降低，重心相对于物体的位置保持不变D如果物体有对称中心，则该对称中心就是重心答案：C【解析】根据重心的定义可知，重心是重力的等效作用点，即把物体各部分所受重力看作是集中作用于此点，这是等效替代法的具体应用，选项A是错误的。重心其实不一定在物体上，例如质量均匀分布的圆环的重心在圆心处，并不在物体上，而在物体之外，所以选项B也是不正确的。因为物体的重心位置与质量的分布有关，尽管物体是规则的形状，但其质量的分布不均匀，它的重心就不一定在几何中心，选项D不正确。物体的形状和质量的分布确定，其重心相对物体的位置也确定了，与物体如何运动无关，所以本题正确答案是C。8如图所示，质量为m的物体静止在倾角为的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为。求物体所受摩擦力的大小。答案：f=F=mgsin【解析】如图所示：将重力分解可得，f=F=mgsin(第二课时)四、巩固练习(30分钟练习，15分钟评讲)一、选择题(每题6分，共60分)1关于重心，正确的说法是( )A任何物体的重心一定在这个物体上B在物体上只有重心受到重力作用C规则物体的重心，在它的几何中心上D一辆空汽车装上货物后，重心会升高2关于力，下列说法中正确的是( )A力是物体对物体的作用B直接接触的物体问一定产生力的作用C力的大小可以用天平称量D由有一定距离的磁铁间有相互作用力可知，力是可以离开物体而单独存在的3如图所示，重力G=20N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为10N，方向向右的水平力F的作用，则物体所受摩擦力大小和方向是( )A2N，向左B2N，向右C10N，向左D12N，向右4下列关于力的说法错误的是( )A力不能离开施力物体和受力物体而独立存在B物体的速度大小或方向发生变化，一定是由于受到力的作用C力是矢量D正在飞行中的炮弹，受重力、空气阻力和向前冲的力5一本书放在水平桌面上静止，则( )A书对桌面的压力就是书受的重力B书对桌面的压力，施力物是地球C书对桌面的压力在数值上大于它受的重力D因为桌面对书的支持力与重力大小相等，所以书才处于平衡状态6以下关于摩擦力的几种说法中正确的是( )A摩擦力总是与物体的运动方向相反B摩擦力总是使物体的机械能减小C摩擦力总是阻碍物体问的相对运动D物体所受的滑动摩擦力一定与物体的运动方向相同7如图所示，细绳竖直拉紧，下端挂一重球，重球下放着一光滑斜面，球与斜面接触且静止，则重球受到的力有( )A重力和绳的拉力B重力、绳的拉力和斜面支持力C重力、斜面支持力D绳的拉力、斜面的支持力8如图所示中的各物体均处于平衡状态。正确画出了物体所受弹力FN方向的是( )9如图所示，表面粗糙情况相同、质量相等的长方体木块在力F作用下运动，水平面给木块的滑动摩擦力在甲、乙两种情况中( )A甲大B乙大C一样大D不能确定10置于水平地面上的物体，在水平方向的拉力作用下向前运动，当拉力增大，物体的速度也随之增大时，物体所受的滑动摩擦力将( )A增大B不变C减少D不能确定二、论述与计算题(40分)11(20分)一根弹簧上端固定，下端挂重10N重物时，静止时弹簧长度为10cm，若下端悬挂的重物为20N，静止时弹簧的长度15cm，则弹簧的原长是多少?12(20分)如图所示，重20N的物块，放在水平桌面上，用F=8N的水平拉力拉物块可以使其做匀速直线运动。求：(1)物体所受的摩擦力多大?(2)物体和桌面间的动摩擦因数多大?(3)当水平拉力增大到16N时，物块受到的摩擦力多大?巩固练习参考答案：一、选择题1D【解析】重心是物体各部分受到的重力作用的等效点，可以在物体上也可以在物体外；质量分布均匀、形状规则的物体其重心在其几何中心。若分布不均匀，重心则偏向质量分布多的一侧。2A【解析】力是不可能脱离物体而单独存在的，发生相互作用的物体可以相互接触，也可以不接触，例如各天体间的相互引力，磁铁间的相互作用力等，力的大小不可以用天平称量，可以用测力计来测量，所以B、C、D选项均不正确，只有选项A是正确的。3B【解析】求摩擦力首先要分析是静摩擦力还是滑动摩擦力，据题意该物体受到的是滑动摩擦力，据公式得该力为2N，向右。4D【解析】力是物体与物体间的相互作用，其作用效果是使物体发生形变或使其运动状态发生改变；炮弹飞行是因为惯性。5D6C【解析】摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，其方向可与运动方向相同，也可与运动方向相反，可以是阻力，也可以是动力。7A【解析】根据二力平衡可知，物体只受到拉力和重力，如果受到斜面的支持力，那么绳子就不可能保持竖直状态，破坏了物体的平衡。8B【解析】四个选项中，A选项中不可能有弹力，C中的弹力方向应指向圆心，D是杆的一端固定一个球，则其弹力方向应竖直向上，故只有选项B中的弹力是正确的。9C10B【解析】滑动摩擦力与物体的运动状态无关。二、论述与计算题11【解析】令原长为l，则弹簧的劲度系数为，代入数据得原长为5cm。12【解析】(1)据题意该物体受力平衡，所以摩擦力等于拉力为8N；(2)其摩擦因数为=0.4；(3)当拉力变化时，仍为滑动摩擦力，且大小不变。