高中物理 專題 彈力摩擦力綜合問題及物體的受力分析 新人教版必修

高中物理專題彈力摩擦力綜合問題及物體的受力分析課件新人教版必修第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四專題彈力、摩擦力綜合問題及物體的受力分析同步導學方案課后強化演練第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四要點一整體法與隔離法在靜力學中的應用1．整體法：以幾個物體構(gòu)成的整個系統(tǒng)為研究對象進行求解的方法．在許多問題中用整體法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內(nèi)力．2．隔離法：把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，分別以每一部分為研究對象進行受力分析，分別列出方程，再聯(lián)立求解的方法．第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四3．通常在分析外力對系統(tǒng)的作用時，用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時，用隔離法．有時在解答一個問題時要多次選取研究對象，需要整體法與隔離法交叉使用．第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四要點二物體受力分析的方法1．受力分析：把指定物體(研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有力找出來，并畫出受力示意圖，這就是受力分析．對物體進行正確的受力分析是分析、求解力學問題的關(guān)鍵，對物體進行受力分析通常采用“隔離法”，即把要分析的物體隔離出來，只分析它受到的力，而不分析它對別的物體施加的力．第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2．物體受力分析的一般思路(1)明確研究對象，將它從周圍物體中隔離出來，研究對象可以是質(zhì)點、結(jié)點、物體、物體系．(2)按順序分析物體所受的力，一般先分析重力，再分析接觸力(彈力和摩擦力)，然后是其他力，口訣為“一重、二彈、三摩擦，然后是其他．”第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四(3)如果一個力不容易確定其方向時，可以先確定它的反作用力的方向，再根據(jù)牛頓第三定律確定該作用力的方向．(4)正確畫出物體的受力示意圖，畫示意圖時不要求嚴格按比例畫出每個力的大小，但方向必須正確，另外注意題中有多個研究對象時，一定要采用隔離法分別畫出它們的受力示意圖．(5)檢查防止錯畫力、多畫力和漏畫力．第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四3．受力分析的注意事項初學者對物體進行受力分析時，往往不是“少力”就是“多力”，因此在進行受力分析時應注意以下幾點：(1)只分析研究對象所受的力，不分析研究對象對其他物體所施加的力．(2)每分析一個力，都應該找到施力物體，這是防止“多力”的有效措施之一．第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四(3)按順序分析物體的受力可以有效地防止“少力”．(4)合力和分力不能同時作為物體受到的力．(5)只分析性質(zhì)力，不分析效果力．如靠傳送帶的帶動而加速運動的物體，在分析物體受力時，就不能把“動力”分析上，因為“動力”是效果力，它實際上就是皮帶對物體的摩擦力．(6)結(jié)合物體的運動狀態(tài)、利用力作用的相互性進行分析也是確保受力分析正確的有效途徑．第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

如圖所示，兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2，兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2，上面木塊壓在上面彈簧上(但不拴接)，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊，直到它剛要離開上面彈簧，在這個過程中下面木塊移動的距離為(

)題型1胡克定律的綜合應用

例1第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四【方法總結(jié)】(1)本題中有兩個關(guān)鍵性詞語應予以重視：“輕質(zhì)彈簧指不計彈簧質(zhì)量”；“緩慢”指勻速運動且速度大小很小．(2)因為彈簧的彈力F與形變量x成正比，所以當彈簧的彈力增加(或減小)ΔF時，彈簧的再伸長(縮短)量Δx＝ΔF/k.(3)要注意彈簧所處的狀態(tài)(拉伸和壓縮狀態(tài))，否則容易產(chǎn)生錯解和漏解．第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

如圖所示，a、b、c為三個物體，M、N為兩個輕質(zhì)彈簧，R為跨過光滑定滑輪的輕繩，它們的連接如圖所示，并處于平衡狀態(tài)，則(

)變式訓練1-1A．有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài)B．有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)C．有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)D．有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于不伸不縮狀態(tài)第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四解析：物體a對輕繩可能為拉力，也可能無作用力，故彈簧N只能處于拉伸或保持原長．當N處于原長時，M只能處于壓縮狀態(tài)，且對物體a的彈力等于重力．當N處于拉伸狀態(tài)時，M可能處于拉伸狀態(tài)，也可能處于壓縮狀態(tài)，還可能保持原長．所以選項AD正確．答案：AD第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩物體在水平推力F的作用下，緊靠在豎直墻上處于靜止狀態(tài)．試確定A所受的靜摩擦力．若增大推力F，物體A所受的靜摩擦力是否變化？題型2整體法和隔離法求解靜摩擦力的大小

例2第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四【分析】

不少學生在求解本題時，不加分析和思考，認為B對A的靜摩擦力FfBA的方向是豎直向上的，這是毫無根據(jù)的主觀臆斷，這種思維是求解物理問題中最為忌諱的．本題的求解過程是先分析物體B，后分析物體A.其實，本題也可先將A、B兩物體作為一個整體分析，先確定出墻對A的靜摩擦力，然后再單獨分析物體A，確定出B對A的靜摩擦力．第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四【解析】先分析B物體．如下圖甲所示，在豎直方向上，B受向下的重力作用，而B物體是靜止的，因此，在豎直方向上必須有一個豎直向上的力與重力平衡，而此力只可能來自A對B的靜摩擦力，故可知A對B的靜摩擦力大小為FfAB＝mg，方向豎直向上．由力的相互作用性可知，B對A的靜摩擦力的大小為FfBA＝mg，方向為豎直向下．第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四再對A物體進行分析．如上圖乙所示，在豎直方向上，A同樣受豎直向下的重力mg的作用，同時又受到B對其豎直向下的、大小為mg的靜摩擦力的作用．而A物體也是靜止的，同樣在豎直方向上必然應有一個力來平衡這兩個豎直向下的力，該力也只可能來自墻對A的靜摩擦力，故可知墻對A的靜摩擦力大小為Ff墻A＝mg＋mg＝2mg，方向為豎直向上．第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四綜合以上分析可得，A所受的靜摩擦力有兩個：一個是墻對A豎直向上的、大小為Ff墻A＝2mg的靜摩擦力，另一個是B對A豎直向下的、大小為FfBA＝mg的靜摩擦力．若增大推力F，物體間的正壓力增大，物體仍將保持靜止狀態(tài)，仍應該用上面的方法確定A所受的靜摩擦力，其結(jié)論是A所受的靜摩擦力不變．【答案】見解析第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四【方法總結(jié)】(1)當幾個物體相對靜止時，可以把這幾個物體看成一個整體，求解整體外的物體對整體內(nèi)物體作用時用整體法．(2)求解整體內(nèi)物體間相互作用力時用隔離法．第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

如下圖所示，三個完全相同的長方體豎直疊放在水平面上，大小相等，方向相反的兩個水平力F分別作用于A、B，三個長方體均處于靜止狀態(tài)，則(

)變式訓練2-1第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四A．物體A對B的摩擦力大小等于F，方向向左B．物體C對B的摩擦力大小等于F，方向向左C．水平面對C的摩擦力大小等于F，方向向左D．物體A、B之間沒有摩擦力的作用第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四解析：隔離A物體可知，B對A的摩擦力大小為F，方向水平向右，A對B的摩擦力大小為F，方向應水平向左，故A對，D錯誤．隔離B物體，由于力F與A對B的摩擦力等大反向，C對B的摩擦力為零，B錯誤．把A、B、C看成整體，由合力為零可知，水平面對C沒有摩擦力，C錯誤．答案：A第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

如圖所示是皮帶轉(zhuǎn)動的示意圖，O1是主動輪，O2是從動輪，兩輪水平放置，當主動輪順時針勻速轉(zhuǎn)動時，重10N的物體同皮帶一起運動，若物體與皮帶之間最大靜摩擦力為5N，則物體所受皮帶的摩擦力的大小和圖中皮帶上P，Q兩處所受的摩擦力的方向是(

)A．5N、向下、向下 B．5N、向下、向上C．0、向下、向上 D．0、向下、向下題型3傳動裝置中摩擦力方向的確定

例3第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四【解析】

O1是主動輪，皮帶之所以轉(zhuǎn)動就是主動輪對皮帶產(chǎn)生摩擦力作用的結(jié)果，所以在皮帶上主動輪對P點的摩擦力是作為皮帶運動的動力，其方向向下，O2是從動輪，也就是皮帶帶動輪O2旋轉(zhuǎn)的，所以輪O2對皮帶的摩擦力是皮帶運動的阻力，在Q點皮帶受到的摩擦力方向向下．皮帶上的物體處于平衡狀態(tài)，根據(jù)受力平衡可以知道，該物體不受摩擦力的作用，故選D.【答案】

D第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四【方法總結(jié)】(1)對于傳動裝置各部分間的靜摩擦力方向的判斷類問題．關(guān)鍵是主動輪和從動輪的確定，若不能確定可分別討論，中間傳送者如皮帶對于主動輪來說，是從動者，但對于從動輪來說，皮帶就是主動者．(2)判斷主動者的相對運動趨勢方向時，可用假設法，假設光滑時，主動者的相對運動方向，即為相對運動趨勢方向，由此可得主動者受到靜摩擦力的方向．第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

自行車在平直公路上勻速前進時，前后輪所受摩擦力的方向(

)A．都向后B．都向前C．前輪向后，后輪向前D．前輪向前，后輪向后變式訓練3-1第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四解析：自行車勻速前進時，由于人通過鏈條給后輪一個力，使后輪順時針轉(zhuǎn)動，設輪與地面接觸處光滑，則輪應加速順時針轉(zhuǎn)動，說明輪有相對地面向后轉(zhuǎn)動的趨勢，由于靜摩擦力的方向與物體的運動趨勢方向相反，故后輪所受靜摩擦力f1的方向向前；前輪轉(zhuǎn)動是由于前輪受到力的作用，若前輪與地面接觸處光滑，則前輪就不會轉(zhuǎn)動，故前輪相對地面有向前運動的趨勢，其所受摩擦力向后，如圖所示．答案：C第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四答案：C第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

如圖，給物體m一個初速度后，物體沿粗糙斜面向上滑動．在向上滑動的過程中，關(guān)于物體m受到的力，下列說法正確的是(

)題型4物體的受力分析

例4第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四A．受重力、沿斜面向上的沖力、斜面的支持力B．受重力、沿斜面向上的沖力、沿斜面向下的滑動摩擦力C．受重力、斜面的支持力、沿斜面向下的滑動摩擦力D．受重力、斜面的支持力、沿斜面向上的沖力、沿斜面向下的滑動摩擦力、沿斜面向下的下滑力【分析】

分析物體受力的原則：由易到難、循序分析：一般先分析重力，后分析接觸力，接觸力中先分析彈力后分析摩擦力，即“一重、二彈、三摩擦”．第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四【解析】

有質(zhì)量的物體必定受到重力作用，物體在重力作用下要壓緊斜面，故斜面和物體之間必定產(chǎn)生彈力作用，斜面不光滑，所以物體還受到斜面對它的滑動摩擦力的作用．物體沿斜面向上運動時不受向上的沖力作用，因為找不到?jīng)_力的施力物體，同理，也找不到下滑力的施力物體，故下滑力也不存在．【答案】

C第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四【方法總結(jié)】(1)在進行受力分析時，分析的是物體“受到”的力，而不是物體對外施加的力．(2)區(qū)分內(nèi)力和外力：對幾個物體的整體進行受力分析時，這幾個物體間的作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)；當把某一物體單獨隔離分析時，原來的內(nèi)力變成了外力，要畫在受力分析圖上．第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四

畫出圖中靜止物體A的受力示意圖．變式訓練4-1第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四解析：物體A的受力示意圖如圖所示．答案：見解析第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四1.如圖所示，水平地面上的L形木板M上放著小木塊m，M與m

間有一個處于壓縮狀態(tài)的彈簧，整個裝置處于靜止狀態(tài)，下列說法正確的是(

)A．M對m的摩擦力方向向右B．M對m的摩擦力方向向左C．地面對M的摩擦力方向向右D．地面對M無摩擦力的作用第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四解析：首先研究木板和木塊組成的整體，不考慮其內(nèi)部作用力，對整體而言，其靜止于水平地面上，沒有相對地面運動的趨勢，所以和地面之間沒有靜摩擦力；再單獨研究小木塊，因為彈簧壓縮有恢復原狀的趨勢，彈簧對小木塊有一個向左的推力，根據(jù)受力平衡，得出M對m的摩擦力方向向右．故選項A、D正確．答案：AD第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四2．如右圖所示，水平力F將質(zhì)量均為m的三塊磚壓在豎直墻上，靜止不動，A與F接觸表面光滑不受摩擦力，則下列敘述正確的是(

)A．墻壁施給C的摩擦力為mg，方向豎直向下B．墻壁施給C的彈力為FC．A施給B的摩擦力大小為mg，方向豎直向下D．C施給B的摩擦力大小為2mg，方向豎直向上第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四解析：A、B、C均處于靜止狀態(tài)，將三者視為一個整體來研究，受力分析如下圖(a)所示，可知墻壁施加給C的摩擦力為3mg，方向豎直向上，墻壁施給C的彈力大小為F.將B、C視為一個整體研究，其豎直方向上受力分析如下圖(b)所示，可知A施給B的摩擦力大小為mg，方向豎直向下，將A、B視為一個整體來研究，其豎直方向上受力分析如下圖(c)所示，可知C施給B的摩擦力大小為2mg，方向豎直向上，故選B、C、D.第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四答案：BCD第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四3．物體A的質(zhì)量為1kg，置于水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，從t＝0開始，物體以一定的初速度v0向右滑行的同時，受到一個水平向左大小恒為F0＝1N的作用力，則反映物體受到的摩擦力F隨時間變化的圖象是下圖中的(取向右為正方向，g取10N/kg)(

)第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四解析：物體向右滑動時，受到地面向左的滑動摩擦力，由F1＝μmg得：F1＝2N；物體靜止后，因受到向左的拉力F0＝1N，小于F1，故物體A不再運動，由二力平衡知，物體受到向右的靜摩擦力，F(xiàn)2＝F0＝1N，故C正確．答案：C第44頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四4．在斜面上放一物體靜止不動，該物體受重力G、彈力N和靜摩擦力f的作用，該物體的受力圖(如下圖所示)畫得正確的是(

)第45頁，共49頁，2023年，2月20日，星期四解析：選取斜面上的物體為研究對象，物體所受重力方向豎直向下；彈力方向垂直接觸面(斜面)，指向被支持的物體(斜面上的物體)；