相互作用与牛顿运动定律

相互作用与牛顿运动定律相互作用与牛顿运动定律专题一专题一第一讲受力分析与物体平衡第一讲受力分析与物体平衡 专题一专题一课后强化作业课后强化作业2考考 向向 透透 析析1考考 向向 透透 析析(2014大连模拟大连模拟)如图所示，一如图所示，一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F作用下处于静止状作用下处于静止状态，则下列判断正确的是态，则下列判断正确的是()摩擦力的分析与计算摩擦力的分析与计算 A天花板与木块间的弹力可能为零天花板与木块间的弹力可能为零 B天花板对木块的摩擦力可能为零天花板对木块的摩擦力可能为零 C推力推力F逐渐增大的过程中，木块受天花板的摩擦力增逐渐增大的过程中，木块受天花板的摩擦力增大大D推力推力F逐渐增大的过程中，木块受天花板的摩擦力不逐渐增大的过程中，木块受天花板的摩擦力不变变 解析解析 本题考查受力分析和共点力的平衡，意在考查考本题考查受力分析和共点力的平衡，意在考查考生对共点力平衡问题的处理能力。生对共点力平衡问题的处理能力。假设天花板与木块间的弹力为零，则之间的摩擦力也为假设天花板与木块间的弹力为零，则之间的摩擦力也为零，受力如图零，受力如图1所示。与合力为零相矛盾，所示。与合力为零相矛盾，A项错；假设天花板项错；假设天花板与木块间摩擦力为零，受力如图与木块间摩擦力为零，受力如图2所示。与合力为零相矛盾，所示。与合力为零相矛盾，B项错；对木块分析，如图项错；对木块分析，如图3所示，摩擦力等于木块重力沿斜面所示，摩擦力等于木块重力沿斜面方向的分力，与方向的分力，与F大小无关，大小无关，C错错D对。对。答案答案 D拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1分类分类(1)静摩擦力静摩擦力(大小大小00，说明其方向与假设方向相同；，说明其方向与假设方向相同；F静静0，说明其方向与假设方向相反。，说明其方向与假设方向相反。(3)利用牛顿第三定律利用牛顿第三定律(即相互作用力的关系即相互作用力的关系)来判断。来判断。此法关键是抓住此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的摩擦力是成对出现的”，先确定受力较，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向。向。2摩擦力大小的计算方法摩擦力大小的计算方法(1)滑动摩擦力大小：与正压力成正比，公式为滑动摩擦力大小：与正压力成正比，公式为FFN，其中其中FN表示正压力，而正压力不一定等于重力表示正压力，而正压力不一定等于重力G。(2)静摩擦力大小：一般由受力物体所处的运动状态，根据静摩擦力大小：一般由受力物体所处的运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律来计算，其取值范围是平衡条件或牛顿第二定律来计算，其取值范围是0FFmax。(3)计算摩擦力大小时应注意的问题：在确定摩擦力大小之计算摩擦力大小时应注意的问题：在确定摩擦力大小之前，必须先分析物体的运动状态，判断物体所受的是静摩擦力前，必须先分析物体的运动状态，判断物体所受的是静摩擦力还是滑动摩擦力。若是静摩擦力，则不能用还是滑动摩擦力。若是静摩擦力，则不能用FFN来计算，来计算，只能根据物体所处的状态只能根据物体所处的状态(平衡或加速平衡或加速)，由平衡条件或牛顿第，由平衡条件或牛顿第二定律求解。二定律求解。三、易错易混要明了三、易错易混要明了(1)接触面间有弹力存在时，不一定有摩擦力，但有摩擦力接触面间有弹力存在时，不一定有摩擦力，但有摩擦力存在时，一定有弹力存在。存在时，一定有弹力存在。(2)接触面间的动摩擦因数接触面间的动摩擦因数一定时，滑动摩擦力与弹力成一定时，滑动摩擦力与弹力成正比，但静摩擦力的大小与弹力无关。正比，但静摩擦力的大小与弹力无关。(2014广东理综广东理综)如图所示，水平地面上堆放着原木，关于如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木原木P在支撑点在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是处受力的方向，下列说法正确的是()AM处受到的支持力竖直向上处受到的支持力竖直向上BN处受到的支持力竖直向上处受到的支持力竖直向上CM处受到的静摩擦力沿处受到的静摩擦力沿MN方向方向DN处受到的静摩擦力沿水平方向处受到的静摩擦力沿水平方向 答案答案 A 解析解析 本题考查弹力和摩擦力的方向，解题关键要明本题考查弹力和摩擦力的方向，解题关键要明确，弹力方向垂直于接触面，摩擦力方向沿接触面，确，弹力方向垂直于接触面，摩擦力方向沿接触面，M点受到点受到的支持力方向竖直向上，受到的静摩擦力方向沿水平面，的支持力方向竖直向上，受到的静摩擦力方向沿水平面，A对对C错。错。N点受到支持力方向垂直点受到支持力方向垂直MN方向，静摩擦力方向沿方向，静摩擦力方向沿MN方向，方向，B、D不正确。本题考查对基本概念的理解能力。不正确。本题考查对基本概念的理解能力。(2014山东理综山东理综)如图，用两根等如图，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千，某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂千，某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。木板静止时，点不变。木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，表示木板所受合力的大小，F2表示单表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()AF1不变，不变，F2变大变大BF1不变，不变，F2变小变小CF1变大，变大，F2变大变大DF1变小，变小，F2变小变小共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡 解析解析 本题考查共点力作用下物体的平衡。解题的关键本题考查共点力作用下物体的平衡。解题的关键是正确分析木板的受力。木板共受重力和两根轻绳对它的拉力是正确分析木板的受力。木板共受重力和两根轻绳对它的拉力作用，静止时合力作用，静止时合力F1总为零，保持不变。两轻绳剪去一小段总为零，保持不变。两轻绳剪去一小段后，它们的夹角变大，合力等于重力，两绳的拉力后，它们的夹角变大，合力等于重力，两绳的拉力F2将变大，将变大，故选项故选项A正确，选项正确，选项B、C、D错误。注意题目中的合力是指所错误。注意题目中的合力是指所有力的合力，不要误认为只是两绳的合力。有力的合力，不要误认为只是两绳的合力。答案答案 A拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1平衡状态平衡状态物体处于静止或匀速直线运动的状态。物体处于静止或匀速直线运动的状态。2动态平衡动态平衡物体在缓慢移动过程中，可认为其速度、加速度均为零，物体在缓慢移动过程中，可认为其速度、加速度均为零，物体处于平衡状态。物体处于平衡状态。2求解共点力平衡问题常用的方法求解共点力平衡问题常用的方法(1)力的合成法：对研究对象受力分析后，应用平行四边形力的合成法：对研究对象受力分析后，应用平行四边形定则定则(或三角形定则或三角形定则)求合力的方法。力的合成法常用于仅受三求合力的方法。力的合成法常用于仅受三个共点力作用而平衡时。个共点力作用而平衡时。(2)正交分解法：把物体受到的各力都分解到互相垂直的两正交分解法：把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上，然后分别列出两个方向上合力为零的方程求解。当个方向上，然后分别列出两个方向上合力为零的方程求解。当物体受四个及四个以上共点力作用而平衡时，一般采用正交分物体受四个及四个以上共点力作用而平衡时，一般采用正交分解法。解法。(3)图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下力的矢量图定则或三角形定则画出不同状态下力的矢量图(画在同一个图画在同一个图中中)，然后根据有向线段，然后根据有向线段(表示力表示力)的长度变化情况判断各个力的的长度变化情况判断各个力的变化情况。变化情况。三、易错易混要明了三、易错易混要明了用图解法分析动态平衡问题时要在矢量三角形中确定不变用图解法分析动态平衡问题时要在矢量三角形中确定不变的量和改变的量。的量和改变的量。(2014课标课标)如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速，加速上，系统处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内橡皮筋在弹性限度内)。与稳定在竖直位。与稳定在竖直位置时相比，小球的高度置时相比，小球的高度()A一定升高一定升高B一定降低一定降低C保持不变保持不变D升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 答案答案 A 解析解析 本题主要考查力的分解，解题的关键要明确弹力本题主要考查力的分解，解题的关键要明确弹力在竖直方向上的分力不变，因此对应伸长量在竖直方向上的分在竖直方向上的分力不变，因此对应伸长量在竖直方向上的分量不变。由于小球在竖直方向处于平衡状态，所以量不变。由于小球在竖直方向处于平衡状态，所以kxmg，即竖直方向上的伸长量不变，但于由原来有原长，原长沿竖直即竖直方向上的伸长量不变，但于由原来有原长，原长沿竖直方向分量减小，所以竖直方向总长度减小。方向分量减小，所以竖直方向总长度减小。A正确。该题极具正确。该题极具迷惑性，学生往往会从牛顿第二定律入手寻找关系，导致无法迷惑性，学生往往会从牛顿第二定律入手寻找关系，导致无法得出正确结论。得出正确结论。(2014石家庄模拟石家庄模拟)如图所示，质如图所示，质量不等的盒子量不等的盒子A和物体和物体B用细绳相连，跨过光滑的定滑轮，用细绳相连，跨过光滑的定滑轮，A置置于倾角为于倾角为的斜面上，与斜面间的动摩擦因数的斜面上，与斜面间的动摩擦因数tan，B悬于悬于斜面之外而处于静止状态。现向斜面之外而处于静止状态。现向A中缓慢加入沙子，下列说法中缓慢加入沙子，下列说法正确的是正确的是()连接体的平衡问题连接体的平衡问题A绳子拉力逐渐减小绳子拉力逐渐减小BA对斜面的压力逐渐增大对斜面的压力逐渐增大CA所受的摩擦力一定逐渐增大所受的摩擦力一定逐渐增大DA可能沿斜面下滑可能沿斜面下滑 解析解析 本题考查共点力平衡的条件及其应用，力的合成本题考查共点力平衡的条件及其应用，力的合成与分解的应用，意在考查考生的理解和迁移能力。与分解的应用，意在考查考生的理解和迁移能力。绳子拉力等于绳子拉力等于B的重力，保持不变，的重力，保持不变，A项错误；项错误；A对斜面的对斜面的压力等于压力等于B及沙子的总重力沿垂直于斜面的分力，随着沙子质及沙子的总重力沿垂直于斜面的分力，随着沙子质量的增加，量的增加，A对斜面的压力逐渐增大，对斜面的压力逐渐增大，B项正确；项正确；未 加 沙 子 时，未 加 沙 子 时，A 所 受 的 重 力 沿 斜 面 向 下 的 分 力 为所 受 的 重 力 沿 斜 面 向 下 的 分 力 为MAgsin，等于绳子的拉力，等于绳子的拉力，A没有运动趋势，不受静摩擦力。没有运动趋势，不受静摩擦力。当向当向A中缓慢加入沙子时，中缓慢加入沙子时，A有向下运动趋势，由平衡条件分有向下运动趋势，由平衡条件分析可知，析可知，A所受的摩擦力等于沙子的重力沿斜面向下的分力，所受的摩擦力等于沙子的重力沿斜面向下的分力，随着沙子质量的增加，随着沙子质量的增加，A所受的摩擦力逐渐增大，所受的摩擦力逐渐增大，C项正确；项正确；整个系统合力仍为零，仍静止，整个系统合力仍为零，仍静止，D项错误。项错误。答案答案 BC拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1整体法整体法当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力时，当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力时，则可以选整个系统为研究对象，而不必对系统内部物体一一隔则可以选整个系统为研究对象，而不必对系统内部物体一一隔离分析。离分析。2隔离法隔离法为了弄清系统内某个物体的受力情况，一般采用隔离法。为了弄清系统内某个物体的受力情况，一般采用隔离法。二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好同一题目中，若采用隔离法，往往先用整体法，再用隔离同一题目中，若采用隔离法，往往先用整体法，再用隔离法，用隔离法分析时，一般先从受力最少的物体入手。法，用隔离法分析时，一般先从受力最少的物体入手。三、易错易混要明了三、易错易混要明了正确区分内力和外力。对几个物体组成的整体进行受力分正确区分内力和外力。对几个物体组成的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当隔离某一物体分析时，原来的内力变成了外力，要画在受力当隔离某一物体分析时，原来的内力变成了外力，要画在受力图上。图上。(2014内蒙古包头测评内蒙古包头测评)如图所示，物体如图所示，物体A置于水平地面置于水平地面上，力上，力F竖直向下作用于物体竖直向下作用于物体B上，上，A、B保持静止，则物本保持静止，则物本A的受力个数为的受力个数为()A3B4C5D6 答案答案 B 解析解析 利用隔离法对利用隔离法对A受力分析，如图所示受力分析，如图所示A受到重力受到重力GA，地面给，地面给A的支持力的支持力N地地，B给给A的压力的压力NBA，B给给A的摩擦力的摩擦力fBA，则，则A、C、D错误，错误，B正确。正确。如图所示，金属棒如图所示，金属棒MN两端由等两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由以由M向向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为。如果。如果仅改变下列某一个条件，仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是角的相应变化情况是()A棒中的电流变大，棒中的电流变大，角变大角变大B两悬线等长变短，两悬线等长变短，角变小角变小C金属棒质量变大，金属棒质量变大，角变大角变大D磁感应强度变大，磁感应强度变大，角变小角变小复合场中带电体的平衡复合场中带电体的平衡 解析解析 金属棒金属棒MN受力分析及其侧视图如图所示，由平受力分析及其侧视图如图所示，由平衡条件可知衡条件可知F安安mgtan，而，而F安安BIL，即，即BILmgtan，则，则I，m，B，故，故A正确，正确，C、D错误。错误。角与悬线角与悬线长度无关，长度无关，B错误。错误。答案答案 A拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1电场力电场力FEq，方向与场强方向相同或相反。，方向与场强方向相同或相反。2安培力安培力FBIL(BI)，方向用左手定则判定。，方向用左手定则判定。3洛伦兹力洛伦兹力FqvB(Bv)，方向用左手定则判定。，方向用左手定则判定。说明：电荷在电场中一定受电场力作用，电流或电荷在磁说明：电荷在电场中一定受电场力作用，电流或电荷在磁场中不一定受磁场力作用。场中不一定受磁场力作用。二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好带电体在复合场中的平衡问题或导体棒在磁场中的平衡问带电体在复合场中的平衡问题或导体棒在磁场中的平衡问题，无非是多考虑带电体所受的电场力、洛伦兹力或导体棒受题，无非是多考虑带电体所受的电场力、洛伦兹力或导体棒受的安培力，分析方法与力学中的平衡问题完全相同。的安培力，分析方法与力学中的平衡问题完全相同。三、易错易混要明了三、易错易混要明了1分析电场力或洛伦兹力时，注意带电体的电性。分析电场力或洛伦兹力时，注意带电体的电性。2分析带电粒子受力时，要注意判断重力是否考虑。分析带电粒子受力时，要注意判断重力是否考虑。(2014河北石家庄质检河北石家庄质检)如图所示，水平长直导线如图所示，水平长直导线MN中通中通以以M到到N方向的恒定电流，用两根轻质绝缘细线将矩形线圈方向的恒定电流，用两根轻质绝缘细线将矩形线圈abcd悬挂在其正下方。开始时线圈内不通电流，两细线内的张悬挂在其正下方。开始时线圈内不通电流，两细线内的张力均为力均为T，当线圈中通过的电流为，当线圈中通过的电流为I时，两细线内的张力均减小时，两细线内的张力均减小为为T。下列说法正确的是。下列说法正确的是()答案答案 BC