高一物理物體的受力

1、第一講 物體的受力1.重力(1)產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力(2)大小：與物體的質(zhì)量成正比，即Gmg.可用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力(3)方向：總是豎直向下的(4)重心：其位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)2.彈力(1)定義：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。(2)產(chǎn)生條件：兩物體相互接觸；發(fā)生彈性形變。(3)方向：彈力的方向總是與施力物體形變的方向相反。3胡克定律(1)內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力的大小F跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成正比。(2)表達(dá)式：Fkx。k是彈簧的勁度系數(shù)，單位為牛/米；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定。x是彈簧長(zhǎng)度的變化量，不

2、是彈簧形變以后的長(zhǎng)度。4摩擦力 名稱(chēng)項(xiàng)目靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力定義兩相對(duì)靜止的物體間的摩擦力兩相對(duì)滑動(dòng)的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件(1)接觸面粗糙(2)接觸處有彈力(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)(1)接觸面粗糙(2)接觸處有彈力(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小、方向大?。?<FFmax方向：與受力物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反大?。篎FN方向：與受力物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)練習(xí)（）：1.在圖中，A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則A、B之間一定有彈力的是()解析假設(shè)將與研究對(duì)象接觸的物體逐一移走，如果研究對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生變化，則表示它們之間有彈力；如果狀態(tài)無(wú)變化

3、，則表示它們之間無(wú)彈力四個(gè)選項(xiàng)中當(dāng)B選項(xiàng)中的B物體移走后，A物體一定會(huì)擺動(dòng)，所以B選項(xiàng)中A、B間一定有彈力 答案B2.一根輕質(zhì)彈簧，當(dāng)它上端固定、下端懸掛重為G的物體時(shí)，長(zhǎng)度為L(zhǎng)1；當(dāng)它下端固定在水平地面上，上端壓一重為G的物體時(shí)，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，則它的勁度系數(shù)是()A.B.C.D.解析設(shè)彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，由胡克定律知，Gk(L1L0)，Gk(L0L2)，聯(lián)立可得k，D對(duì)答案D（）3.如圖所示，在一個(gè)正方體的盒子中放有一個(gè)質(zhì)量分布均勻的小球，小球的直徑恰好和盒子內(nèi)表面正方體的邊長(zhǎng)相等，盒子沿傾角為的固定斜面滑動(dòng)，不計(jì)一切摩擦，下列說(shuō)法中正確的是()A無(wú)論盒子沿斜面上滑還是下滑，球都僅對(duì)盒子的下底面

4、有壓力B盒子沿斜面下滑時(shí)，球?qū)凶拥南碌酌婧陀覀?cè)面有壓力C盒子沿斜面下滑時(shí)，球?qū)凶拥南碌酌婧妥髠?cè)面有壓力D盒子沿斜面上滑時(shí)，球?qū)凶拥南碌酌婧妥髠?cè)面有壓力解析先以盒子和小球組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，無(wú)論上滑還是下滑，用牛頓第二定律均可求得系統(tǒng)的加速度大小為agsin ，方向沿斜面向下，由于盒子和小球始終保持相對(duì)靜止，所以小球的加速度大小也是agsin ，方向沿斜面向下，小球沿斜面向下的重力分力大小恰好等于所需的合外力，因此不需要左、右側(cè)面提供彈力故選項(xiàng)A正確 答案A4(2013·山東淄博模擬)(單選)如圖所示，物塊A放在傾斜的木板上，已知木板的傾角分別為30°和45°

5、;時(shí)物塊所受摩擦力的大小恰好相同，則物塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A.B.C.D.解析由題意可以判斷出，當(dāng)傾角30°時(shí)，物塊受到的摩擦力是靜摩擦力，大小為Ff1mgsin 30°，當(dāng)45°時(shí)，物塊受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為Ff2FNmgcos 45°，由Ff1Ff2得.答案C（）5. 一輕彈簧兩端分別連接物體a、b，在水平力作用下共同向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，如圖所示，在水平面上時(shí)，力為F1，彈簧長(zhǎng)為L(zhǎng)1，在斜面上時(shí)，力為F2，彈簧長(zhǎng)為L(zhǎng)2，已知a、b兩物體與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則輕彈簧的原長(zhǎng)為()A. B. C.D.解析設(shè)物體a、b的質(zhì)量分別為m1

6、、m2，與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，在水平面上時(shí)，以整體為研究對(duì)象有F1(m1m2)g(m1m2)a，隔離a物體有k(L1L0)m1gm1a，聯(lián)立解得k(L1L0)F1，同理可得k(L2L0)F2，聯(lián)立可得輕彈簧的原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，C對(duì) 答案C考點(diǎn)一 輕繩和輕桿彈力的分析技巧(1)輕繩中間沒(méi)有打結(jié)時(shí)，輕繩上各處的張力大小都是一樣的；如果輕繩打結(jié)，則以結(jié)點(diǎn)為界分成不同輕繩，不同輕繩上的張力大小可能是不一樣的。(2)輕桿可分為固定輕桿和有固定轉(zhuǎn)軸(或鉸鏈連接)的輕桿。固定輕桿的彈力方向不一定沿桿，彈力方向應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由平衡條件或牛頓第二定律分析判斷；有固定轉(zhuǎn)軸的輕桿只能起到“拉”

7、或“推”的作用，桿上彈力方向一定沿桿。（）1.如圖所示，一重為10 N的球固定在支桿AB的上端，用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知繩的拉力為7.5 N，則AB桿對(duì)球的作用力()A大小為7.5 NB大小為10 NC方向與水平方向成53°角斜向右下方D方向與水平方向成53°角斜向左上方解析：選D對(duì)小球進(jìn)行受力分析可得，AB桿對(duì)球的作用力與繩子的拉力的合力與小球重力等值反向，令A(yù)B桿對(duì)小球的作用力與水平方向夾角為，可得：tan ，53°，故D項(xiàng)正確。（）2.如圖甲所示，輕繩AD跨過(guò)固定的水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)量為M1的物體，ACB30°；圖乙中

8、輕桿HG一端用鉸鏈固定在豎直墻上，另一端G通過(guò)細(xì)繩EG拉住，EG與水平方向也成30°，輕桿的G點(diǎn)用細(xì)繩GF拉住一個(gè)質(zhì)量為M2的物體，求： (1)輕繩AC段的張力FTAC與細(xì)繩EG的張力FTEG之比；(2)輕桿BC對(duì)C端的支持力；(3)輕桿HG對(duì)G端的支持力。解析題圖2210甲和乙中的兩個(gè)物體M1、M2都處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡的條件，首先判斷與物體相連的細(xì)繩，其拉力大小等于物體的重力；分別取C點(diǎn)和G點(diǎn)為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析如圖2211甲和乙所示，根據(jù)平衡規(guī)律可求解。圖2211(1)圖甲中輕繩AD跨過(guò)定滑輪拉住質(zhì)量為M1的物體，物體處于平衡狀態(tài)，輕繩AC段的拉力FTACFTCDM1g圖

9、乙中由FTEGsin 30°M2g，得FTEG2M2g。所以。(2)圖甲中，三個(gè)力之間的夾角都為120°，根據(jù)平衡規(guī)律有FNCFTACM1g，方向和水平方向成30°，指向右上方。(3)圖乙中，根據(jù)平衡方程有FTEGsin 30°M2g，F(xiàn)TEGcos 30°FNG，所以FNGM2gcot 30°M2g，方向水平向右。答案(1)(2)M1g方向和水平方向成30°指向右上方(3)M2g方向水平向右（）3.(2013·東北三省四市模擬)如圖所示，一條細(xì)繩跨過(guò)定滑輪連接兩個(gè)小球A、B，它們都穿在一根光滑的豎直桿上，不計(jì)繩與

10、滑輪間的摩擦，當(dāng)兩球平衡時(shí)OA繩與水平方向的夾角為2，OB繩與水平方向的夾角為，則球A、B的質(zhì)量之比為()A2cos 1B12cos Ctan 1 D12sin 解析：選A以A為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件得：Tsin 2mAg。以B為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件得：Tsin mBg，解得mAmB2cos 1，故A正確。考點(diǎn)二 摩擦力方向（）1.(2013·上海高考)如圖，質(zhì)量mA>mB的兩物體A、B疊放在一起，靠著豎直墻面。讓它們由靜止釋放，在沿粗糙墻面下落過(guò)程中，物體B的受力示意圖是() 解析選A兩物體A、B疊放在一起，在沿粗糙墻面下落過(guò)程中，由于物體與豎直墻面之間沒(méi)有壓力，沒(méi)有摩擦力

11、，二者一起做自由落體運(yùn)動(dòng)，A、B之間沒(méi)有彈力作用，因而不存在摩擦力，物體B的受力示意圖是A項(xiàng)。（）2.(2013·江都一模)如圖所示，某糧庫(kù)使用電動(dòng)傳輸機(jī)向糧垛上輸送麻袋包，現(xiàn)將一麻袋包放置在傾斜的傳送帶上，與傳送帶一起向上勻速運(yùn)動(dòng)，其間突遇故障，傳送帶減速直至停止。若上述勻速和減速過(guò)程中，麻袋包與傳送帶始終保持相對(duì)靜止，下列說(shuō)法正確的是()A勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包只受重力與支持力作用B勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向上C減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向下D減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向上解析選B傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受力平衡，麻袋包除受重力、垂直

12、斜面向上的支持力外，還要受沿斜面向上的摩擦力的作用，A錯(cuò)誤，B正確。傳送帶向上減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包的加速度沿斜面向下，受到的摩擦力可能沿傳送帶向上、沿傳送帶向下或?yàn)榱?，C、D錯(cuò)誤。3.(2014·江西九江外國(guó)語(yǔ)學(xué)校月考)如圖所示，截面為三角形的木塊a上放置一鐵塊b，三角形木塊豎直邊靠在豎直且粗糙的豎直墻面上，現(xiàn)用豎直向上的作用力F推動(dòng)木塊與鐵塊一起向上勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鐵塊與木塊始終保持相對(duì)靜止，則下列說(shuō)法正確的是()A木塊a與鐵塊b間一定存在摩擦力B木塊與豎直墻面間一定存在水平彈力C木塊與豎直墻面間一定存在摩擦力D豎直向上的作用力F大小一定大于鐵塊與木塊的重力之和解析選A隔離鐵塊b

13、，因其勻速運(yùn)動(dòng)，故鐵塊b受重力、斜面對(duì)它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的靜摩擦力，A正確。將a、b看做一個(gè)整體，豎直方向：FGaGb，D錯(cuò)誤。a、b整體水平方向不受力，故木塊與豎直墻面間不存在水平彈力，沒(méi)有彈力也就沒(méi)有摩擦力，B、C均錯(cuò)誤?？键c(diǎn)三 摩擦力大小的計(jì)算（）1.(2014·安徽師大摸底)如圖所示，物體B疊放在物體A上，A、B的質(zhì)量均為m，且上、下表面均與斜面平行，它們以共同速度沿傾角為的固定斜面C勻速下滑，則()AA、B間沒(méi)有靜摩擦力BA受到B的靜摩擦力方向沿斜面向上CA受到斜面的滑動(dòng)摩擦力大小為2mgsin DA與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)tan （）2.如圖所示，在光滑水平面

14、上以水平恒力F拉動(dòng)小車(chē)和木塊，讓它們一起做無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的加速運(yùn)動(dòng)，若小車(chē)質(zhì)量為M，木塊質(zhì)量為m，加速度大小為a，木塊和小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。對(duì)于這個(gè)過(guò)程，某同學(xué)用了以下四個(gè)式子來(lái)表示木塊受到的摩擦力的大小，下述表達(dá)式一定正確的是()AFMaB(Mm)aCmg DMa解析：選A由牛頓第二定律得F(Mm)a，對(duì)木塊m，則有FfmaFMa，故A正確，B錯(cuò)誤；因不知木塊與小車(chē)間是否達(dá)到剛要滑動(dòng)的臨界狀態(tài)，故C不一定正確；又因不知M與m是否相等，故D也不一定正確。（）3.(2013·全國(guó)新課標(biāo)卷，15)如圖，在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用，F(xiàn)平行于斜面向上若要物塊在斜面上保持靜止，F(xiàn)的取

15、值應(yīng)有一定范圍，已知其最大值和最小值分別為F1和F2(F20)由此可求出()A物塊的質(zhì)量B斜面的傾角C物塊與斜面間的最大靜摩擦力D物塊對(duì)斜面的正壓力解析物塊在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，先對(duì)物塊進(jìn)行受力分析，確定其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，列平衡方程可得Ff.物塊受與斜面平行的外力F作用，而在斜面上靜止，此時(shí)摩擦力的大小和方向?qū)㈦SF的變化而變化設(shè)斜面傾角為，由平衡條件F1mgsin Ffmax0，F(xiàn)2mgsin Ffmax0，解得Ffmax，故選項(xiàng)C正確答案C（）4.(2014·懷化模擬)如圖所示，物體A、B置于水平地面上，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，物體A、B用一跨過(guò)動(dòng)滑輪的細(xì)繩相連，現(xiàn)用逐漸增大的力向上提

16、升滑輪，某時(shí)刻拉A物體的繩子與水平面成53°，拉B物體的繩子與水平面成37°，此時(shí)A、B兩物體剛好處于平衡狀態(tài)，則A、B兩物體的質(zhì)量之比為(認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，sin 37°0.6，cos 37°0.8)()A. B.C. D.解析：選A設(shè)繩中張力為F，對(duì)A應(yīng)用平衡條件可得：Fcos 53°(mAgFsin 53°)，對(duì)B應(yīng)用平衡條件可得：Fcos 37°(mBgFsin 37°)，以上兩式聯(lián)立可解得：，A正確?？键c(diǎn)四 圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題類(lèi)型一、三力中有一個(gè)力確定，即大小、方向不變，一個(gè)力方向確定，

17、這個(gè)力的大小及第三個(gè)力的大小、方向變化情況待定 （）1.(2013·天津高考)如圖所示，小球用細(xì)繩系住，繩的另一端固定于O點(diǎn)。現(xiàn)用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體，小球在斜面上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，細(xì)繩始終處于直線狀態(tài)，當(dāng)小球升到接近斜面頂端時(shí)細(xì)繩接近水平，此過(guò)程中斜面對(duì)小球的支持力FN以及繩對(duì)小球的拉力FT的變化情況是()AFN保持不變，F(xiàn)T不斷增大BFN不斷增大，F(xiàn)T不斷減小CFN保持不變，F(xiàn)T先增大后減小DFN不斷增大，F(xiàn)T先減小后增大解析選D（）2.如圖11所示，豎直桿AB在繩AC拉力作用下使整個(gè)裝置處于平衡狀態(tài)，若繩AC加長(zhǎng)，使點(diǎn)C緩慢向左移動(dòng)，桿AB仍豎直，且處于平衡狀態(tài)，那么繩AC的拉力

18、T和桿AB所受的壓力N與原先相比，下列說(shuō)法中正確的是（） AT增大，減小BT減小，增大 CT和均增大DT和均減小 正確答案為選項(xiàng)D（）3. 如圖13所示，用繩通過(guò)定滑輪牽引物塊，使物塊在水平面上從圖示位置開(kāi)始沿地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)1，滑輪的質(zhì)量及摩擦不計(jì)，則在物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，以下判斷正確的是（） A繩子拉力將保持不變 B繩子拉力將不斷增大 C地面對(duì)物塊的摩擦力不斷減小 D物塊對(duì)地面的壓力不斷減小 分析與解本題中物塊是在四個(gè)力作用下保持動(dòng)態(tài)平衡我們可先將地面施予物體的支持力N與摩擦力合成為地面作用力F，由于f=，可知力F的方向是確定的：與支持力的方向成arctan角，支

19、承面約束力（支持力與滑動(dòng)摩擦力或最大靜摩擦力的合力）與支持力間的這個(gè)角，通常稱(chēng)“摩擦角”，如圖14所示這樣，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為三力平衡，其中重力G為確定力，地面作用力F為方向確定力，屬于類(lèi)型一的問(wèn)題 如圖15所示，取點(diǎn)O，作表示重力的有向線段，從該線段箭頭端點(diǎn)作地面作用力F的作用線所在射線，作從射線上任意點(diǎn)指向O點(diǎn)且將圖形封閉成三角形的一系列有向線段，它們就是繩拉力矢量，用曲箭頭標(biāo)明變化趨勢(shì) 根據(jù)題給限制條件，由于1，故力三角形中、兩線間夾角小于45°；由于初始狀態(tài)繩拉力與水平面成45°，故力三角形中線段與線段的夾角從45°開(kāi)始減小，圖15中角小于90°容易判斷

20、：繩子拉力不斷增大，地面作用力不斷減?。挥蓤D14所示關(guān)系顯見(jiàn)，地面支持力與摩擦力均隨之減小本題正確答案為選項(xiàng)BCD 綜上所述，類(lèi)型一問(wèn)題的作圖方法是：以確定力矢量為力三角形系的基準(zhǔn)邊，在它的箭頭端沿已知方向力的方向作射線，從射線上的點(diǎn)作指向確定力矢量箭尾的有向線段，勾畫(huà)出一簇閉合的矢量三角形，用曲箭頭標(biāo)明動(dòng)態(tài)趨勢(shì)由此可判斷各個(gè)力的大小和方向的變化趨勢(shì) 類(lèi)型二、三力中有一個(gè)力大小方向確定，另二力方向變化有依據(jù)，判斷二力大小變化情況 相似三角形（）4.如圖110所示，繩子a一端固定在桿上C點(diǎn)，另一端通過(guò)定滑輪用力拉住，一重物用繩b掛在桿BC上，桿可繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿、繩質(zhì)量及摩擦不計(jì)，重物處于靜止若將

21、繩子a慢慢放下，則下列說(shuō)法正確的是（） A繩a的拉力Fa減小，桿的壓力F增大 B繩a的拉力Fa增大，桿的壓力F增大  C繩a的拉力Fa不變，桿的壓力F減小 D繩a的拉力Fa增大，桿的壓力F不變 正確答案為選項(xiàng)D（）5.如圖所示，一個(gè)重為G的小球套在豎直放置的半徑為R的光滑圓環(huán)上，一個(gè)勁度系數(shù)為k，自然長(zhǎng)度為L(zhǎng)(L<2R)的輕質(zhì)彈簧，一端與小球相連，另一端固定在圓環(huán)的最高點(diǎn)，求小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧與豎直方向的夾角。解析對(duì)小球B受力分析如圖2325所示，由幾何關(guān)系有AOBCDB，則 又Fk(ABL)聯(lián)立可得AB在AOB中，cos 則arccos ?？键c(diǎn)五 臨界問(wèn)題（）1.傾角為

22、37°的斜面與水平面保持靜止，斜面上有一重為G的物體A，物體A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5?，F(xiàn)給A施以一水平力F，如圖所示。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等(sin 37°0.6，cos 37°0.8)，如果物體A能在斜面上靜止，水平推力F與G的比值不可能是()A3B2C1 D0.5解析設(shè)物體剛好不下滑時(shí)FF1，則F1·cos FNG·sin ，F(xiàn)NF1·sin G·cos 。得：；設(shè)物體剛好不上滑時(shí)FF2，則：F2·cos FNG·sin ，F(xiàn)NF2·sin G·cos ，得：2，即2，

23、故F與G的比值不可能為A。答案A綜合題1.如圖所示，在光滑的水平桿上穿兩個(gè)重均為2 N的球A、B，在兩球之間夾一彈簧，彈簧的勁度系數(shù)為10 N/m，用兩條等長(zhǎng)的線將球C與A、B相連，此時(shí)彈簧被壓短了10 cm，兩條線的夾角為60°，求： (1)桿對(duì)A球的支持力為多大？(2)C球的重力為多大？解析：(1)A、C球的受力情況如圖所示其中Fkx1 N對(duì)于A球，由平衡條件得：FTsin 30°FNGATcos 30°解得：FN(2)N(2)由(1)可得兩線的張力為：T2 N對(duì)于C球，由平衡條件得：2Tcos 30°GC解得：GC2 N。答案：(1)(2)N(2)2 N2(2014·甘肅名校質(zhì)檢)擦黑板也許同學(xué)們都經(jīng)歷過(guò)，手拿黑板擦在豎直的黑板面上，或上下或左右使黑板擦與黑板之間進(jìn)行摩擦，將黑板上的粉筆字擦干凈。已知黑板的規(guī)格是：4.5×1.5 m2，黑板的下邊緣離地的高度為0.8 m。小黑板擦(可視為質(zhì)點(diǎn))的質(zhì)量為0.1 kg，現(xiàn)假定某同學(xué)用力將小黑板擦在黑板表面緩慢豎直向上擦黑板，當(dāng)手臂對(duì)小黑板擦的作用力F與黑板面成45°角時(shí)，F(xiàn)