第三章相互作用学案.docx

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第三章相互作用学案

第二章　相互作用

第1课时力的概念三种常见力

【知识梳理】

1．力的定义：

力是________对________的作用。

2．力的分类：

①性质力，根据力的________命名的力。

如重力、弹力、摩擦力、电场力…

②效果力，根据力的效果命名的力，如支持力、压力、浮力、向心力、动力等。

3．力的三要素：

、、。

4．重力：

重力是由于而使物体受到的力。

①大小：

（与质量m的关系）；

②方向：

；③作用点：

。

5．弹力：

发生弹性形变物体由于要____________对与它接触的物体产生力的作用。

①弹簧的弹力：

胡克定律F=kΔx；

②物体间的压力、支持力也是弹力，方向垂直于；

③绳的拉力也是弹力，方向总是受力物体。

④轻杆的弹力：

不一定沿杆的方向，要具体情况具体分析。

6．摩擦力：

相互接触且发生形变的粗糙物体间，有___________或__________时，在接触面上所受的阻碍____________或____________的力。

①动摩擦力：

发生在相对滑动物体之间。

大小；方向；

②静摩擦力：

发生在有相对滑动趋势物体之间。

大小在零与之间；方向与相反。

【方法提示】

1．弹力有无判断的方法：

①根据弹力产生的条件直接判断；②利用假设法判断；③根据物体的运动状态分析。

2．注意绳只能受拉力作用，方向沿绳的方向。

杆既可受拉力也可受压力，方向也不一定沿杆的方向。

3．弹力、摩擦力都是被动力，大小和方向均要根据物体所受其他力及物体的运动状态来确定。

【典型例题】

例1关于重力，下列说法正确的是（）

A．物体所受重力的方向指向地心

B．同一地点，物体的重力与物体的质量成正比

C．物体落向地面时，它受到的重力大于它静止时所受的重力

D．物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力

例2请在下图中画出杆和球所受的弹力。

例3如图所示，在光滑放置的水平桌面的两端各固定一个定滑轮，用轻绳经过滑轮将弹簧测力计分别与质量为m1、m2的两个物体A、B相连，不计绳与滑轮之间的摩擦及弹簧测力计的质量，g取10m/s2。

（1）如果m1=m2=10kg，弹簧测力计的读数为__________。

（2）如果m1=8kg，m2=2kg，弹簧测力计的读数为________。

例4如图所示，小车上固定着一根弯成θ角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析下列情况下杆对球有弹力的大小和方向。

（1）小车静止；

（2）小车以加速度a水平向右运动。

例6

例5如图为皮带传动装置,当机器正常运转时,关于主动轮上A点、与主动轮接触的皮带上的B点、与从动轮接触的皮带上的C点及从动轮上的D点，这四点的摩擦力的方向的描述中正确的是（）

A．A点受到的摩擦力沿顺时针方向

B．B点受到的摩擦力沿顺时针方向

C．C点受到的摩擦力沿顺时针方向

D．D点受到的摩擦力沿顺时针方向

思考：

若在水平皮带上轻放一个物体，试分析物体的受力和运动状况。

例6用弹簧秤测定一个木块A和木块B间的动摩擦因数μ，有图示的两种装置．

（1）为了能够用弹簧秤读数表示滑动摩擦力，图示装置的两种情况中，木块A是否都一定都要作匀速运动？

（2）若木块A做匀速运动，甲图中A、B间的摩擦力大小是否等于拉力Fa的大小？

（3）若A、B的重力分别为100N和150N，甲图中当物体A被拉动时，弹簧秤的读数为60N，拉力Fa=110N，求A、B间的动摩擦因数μ。

。

【同步训练】_________班姓名_____________

（）1．书放在水平桌面上，桌面会受到弹力的作用，产生这个弹力的直接原因是

A．书的形变B．桌面的形变

C．书和桌面的形变D．书受到的重力

（）2．如图所示，重力为G的质点M与三根相同的弹簧A、B、C相连，C弹簧竖直，静止时相邻弹簧间的夹角为120°。

已知A、B对M的作用力大小均为2G，则C对M的作用力可能为

A．2GB．G

C．0D．3G

（）3．如图所示，在水平桌面上竖直放置内壁光滑的圆筒，其内放有三个完全相同的小球，小球Ⅱ始终没有与筒的底部接触。

关于图中各点的弹力大小，下列说法正确的是

A．图中的A点可能没有弹力作用

B．图中C点的弹力大小与三个小球排放的挤压情况有关

C．图中D点的弹力有可能和B点的弹力大小相等

D．图中A、B两点受的弹力大小之和一定与D点的弹力大小相等

（）4．如图所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计，物体G＝1N，则弹簧测力计AB的示数分别为

A．1N，0B．0，1N

B．2N，1ND．1N，1N

（）5．如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的边长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是

A．若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力

B．若考虑空气阻力，上升过程中，B对A的压力向下

C．若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上

D．若不考虑空气阻力，下落过程中，B对A没有压力

（）6．一铁块m被竖直悬挂着的磁性黑板紧紧吸住不动，如图所示，下列说法中错误的是

A．铁块受到四个力作用，其中有三个力的施力物体是黑板

B．铁块与黑板间在水平方向有两对相互作用力——互相吸引的磁力和互相推斥的弹力

C．磁力和弹力是互相平衡的力

D．磁力大于弹力，黑板才能吸住铁块不动

（）7．如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态，现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，在这过程中下面木块移动的距离为

A.

B.

C.

D.

（）8．对如图所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是

A．A轮带动B轮沿逆时针方向旋转

B．B轮带动A轮沿逆时针方向旋转

C．C轮带动D轮沿顺时针方向旋转

D．D轮带动C轮沿顺时针方向旋转．

（）9．如图所示，物体A、B叠放在物体C上，水平力F作用于A，使A、B、C一起共同匀速运动，各接触面间的摩擦力情况是

A．A对C有向左的摩擦力

B．C对B有向左的摩擦力

C．物体C受到三个摩擦力作用

D．C对地有向右的摩擦力

10．如图所示，质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上，现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它没有发生形变。

已知弹簧B和弹簧C劲度系数分别为k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦，将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变，求a、b两点间的距离。

11．某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验，他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并

逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下，（重力加速度g=9.8m/s2）

砝码质量

m/102g

0

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

标尺刻度

x/10-2m

15.00

18.94

22.82

26.78

30.66

34.60

42.00

54.50

（1）根据所测出的数据,在答题纸上作出弹簧指针所指标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线。

（2）根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数为N/m。

第2课时摩擦力物体的受力分析

【知识梳理】

1．对物体进行受力分析的一般步骤：

（1）首先确定研究对象；

（2）然后根据力的概念，从物体所处的环境与其他物体的联系，按重力、弹力、摩擦力及其他力的顺序依次分析；

（3）最后检查分析结果能否使物体处于题目中所给的运动状态。

【方法提示】

1．静摩擦力的计算一般是根据

或

进行计算；滑动摩擦力的计算既可以运用公式

计算，也可以根据

或

进行计算。

2．受力分析是分析研究对象所受的力，不分析研究对象给其他物体的力。

判断该力是否存在，首先应该思考一下“谁是施力物体”。

【典型例题】

例1分析下图中A所受摩擦力的情况

（1）图（a）A、B一起静止在水平面上；

（2）图（b）A、B一起在水平面上向右匀速运动；

（3）图（b）A、B一起在水平面上以加速度a向右做匀速运动。

例2一根质量为m，长度为l的均匀长方木条放在水平桌面上，木条与桌面间滑动摩擦因数为

，用水平力F推动木条前进．当木条经过如图所示位置时，桌面对它的摩擦力等于__________．

例3如图所示的所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力Fb=5N、Fc=10N分别作用于b、c上，a、b和c仍保持静止状态．以f1、f2、f3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则（）

A．f1=5N、f2=0、f3=5N

B．f1=5N、f2=5N、f3=0

C．f1=0N、f2=5N、f3=5N

D．f1=0N、f2=10N、f3=5N

例4如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在竖直向上的力F的作用下，A、B保持静止，物体B的受力个数为（）

A．2B．3C．4D．5

思考：

A物体受到几个力呢？

（）

例5均匀长棒一端搁在地面上，另一端用细线系在天花板上，如图所示受力分析示意图中，正确的是（）

例6如图所示，用拇指、食指捏住圆规的一个针脚，另一个有铅笔芯的脚支撑在手掌心位置，使OA水平，然后在外端挂上一些不太重的物品，这时针脚A、B对手指和手掌均有作用力，对这两个作用力方向的判断，下列各图中比较准确的是（）

例7如图所示，质量为m的物体放在水平放置的钢板C上，与钢板的动摩擦因数为μ。

由于受到相对地面静止的光滑导槽A、B的控制，物体只能沿水平导槽运动。

现使钢板以速度v1向右匀速运动，同时用力F拉动物体（方向沿导槽方向）使物体以速度v2沿导槽匀速运动，求拉力F的大小。

【同步训练】_________班姓名_______________

（）1．下列关于摩擦力的说法中正确的是

A．阻碍物体运动的力称为摩擦力

B．滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反

C．静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直

D．接触面上的摩擦力总是与接触面切面平行

（）2．如图所示，在水平力F作用下，A、B保持静止，若A与B的接触面是水平的，且

，则关于B的受力个数可能为

A．3个B．4个C．5个D．6个

（）3．如图所示，用水平力F将物体压在竖直墙壁上，保持静止状态，现保持力F的大小不变，使F的方向与水平方向夹角逐渐增大的过程中，若物体A仍保持平衡，则物体A受到的摩擦力

A．可能保持不变B．可能增大

C．可能减小D．一定会发生变化

（）4．如图所示，在天花板上固定倾角为α的斜面，上面紧贴重为G的物体．在大小为F、方向竖直向上的力作用下，物体沿斜面匀速滑动，下面判断正确的是

A．F有可能等于G

B．F不可能小于G

C．F可能小于G，这时物体沿斜面匀速下滑

D．若F＞G，则物体和斜面间的动摩擦因数为tanα

（）5．在图中OA为一遵从胡克定律的弹性轻绳，其一端固定于天花板上的O点，另一端与静止在滑动摩擦系数恒定的水平地面上的滑块A相连当绳处在竖直位置时，滑块A对地面有压力作用．B为紧挨绳的一光滑水平小钉，它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度．现用一水平力F作用于A，使之向右作直线运动．在运动过程中，作用于A的摩擦力

A．逐渐增大B．逐渐减小

C．保持不变D．条件不足，无法判断

（）6．如图所示，重20N的物体放在倾角为30°的斜面上，并与一端固定在斜面上端且与斜面平行的轻弹簧相连．若物体与斜面间的最大静摩擦力为12N，则当物体静止在斜面上时，它所受弹簧的弹力可能为

A．22N沿斜面向上B．2N沿斜面向上

C．2N沿斜面向下D．零

（）7．如图所示，在原来静止的升降机的水平地板上放一物体A,右侧连接一形变的轻弹簧而静止不动，若使升降机匀加速下降,则关于物体A的运动状态及所受摩擦力的说法,正确的是

A．物体A可能相对于升降机保持不动,它所受的摩擦力大小不变

B．物体A可能相对于升降机向左运动,它所受的摩擦力方向向左，大小比升降机静止时要大

C．物体A可能相对于升降机向左运动，它所受的摩擦力方向向右，大小比升降机静止时要小

D．物体A可能相对于升降机向右运动,它所受的摩擦力方向向左,大小比升降机静止时要大

（）8．把一重物这G的物体，用一个水平的推力F=κt（κ是恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙上，从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随时间t的关系是下图中的

9．图中倾角为

的斜面上，有一个垂直于斜面，并与斜面底边AB取行的挡板，质量为m的正方体木块在上面，与斜面和挡板的动摩擦因数都是

，现沿与AB平行的方向对m加一推力，使m沿挡板在斜面上匀速运动，F=__________．

10．如图所示，两块轻质竖直平行板A、B之间夹着一块重力为6N的长方体木块C，此时A、B对C的压力均为10N．若C与A、B之间的动摩擦因数均为0.4。

现要使C从两板间水平匀速地拉出，则需要对C施加怎样的拉力F？

11．建筑工地上的黄沙堆成圆锥形，而且不管如何堆其角度是不变的。

若测出其圆锥底的周长为12．5m，高为1．5m，如图所示。

（1）试求黄沙之间的动摩擦因数。

解析:

（1）沙堆表面上的沙粒受到重力、弹力和摩擦力的作用而静止，

则

，所以

，

。

（2）因为黄沙是靠墙堆放的，只能堆成半个圆锥状，由于体积不变，

不变，要使占场地面积最小，则取Rx为最小，所以有

，根据体积公式，该堆黄沙的体积为

，因为靠墙堆放只能堆成半个圆锥，故

，解得

，占地面积至少为

=

m2≈9．97m2。

（2）若将该黄沙靠墙堆放，占用的场地面积至少为多少？

第3课时力的合成与分解

实验：

验证力的平行四边形定则

【知识梳理】

1．合力与分力：

如果几个力同时作用时产生的________与某一个力单独作用的_______相同，则这一个力就叫那几个力的___________。

那几个力叫这一个力的_________。

注意：

合力和分力不是客观存在的力。

2．共点力：

几个力作用于物体上的__________，或者它们的__________交于一点。

3．力的合成：

遵循定则，合力大小F

=

，方向与F2夹角α，tanα=

。

保持F1、F2大小不变，增大夹角

，合力F将会____________。

合力的大小范围为_______________________________________。

4．力的分解：

遵循平行四边形定则。

一个力可以分解为无数对分力，通常按照力产生的效果进行分解。

如放在倾角为θ的斜面上重力为G的物体，可分解为沿斜面方向向下的力，与斜面垂直方向的力。

5．在进行力的合成与分解时将平行四边形转化为三角形（如图所示），有时会比较方便。

6．正交分解：

将力沿着________的两个方向分解。

7．实验：

“验证力的平行四边形定则”

实验原理：

、。

实际操作：

一个力

的_________和两个力F1、F2的________都让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以力

就是这两个力F1、F2的_____。

作出力

的图示。

再根据平行四边形定则作出F1、F2的的______F的图示。

比较F和

的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循________________。

【方法提示】

1．求合力可以用计算法，也可以用图解法。

2．在研究两力合成的最值问题时，一般运用矢量三角形定则分析最小力。

【典型例题】

例1在研究两个共点力合成的实验中得到如图所示的合力F与两个分力的夹角θ的关系图。

求：

（1）两个分力大小各是多少？

（2）此合力的变化范围是多少？

例2将力F分解为两个力，已知其中一个分力F1的方向与F的夹角为，则（）

A．只要知道另一个分力的方向，就可以得到唯一的两个分力

B．只要知道F1的大小，就可得到唯一的两个分力

C．如果知道了另一个分力的大小，一定可以得到两个分力的唯一解

D．另一个分力的最小值是Fsin

例3重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。

若挡板逆时针缓慢转到水平位置的过程中，分别研究下列几个位置球对斜面、球对挡板的压力。

（1）挡板竖直时；

（2）挡板垂直于斜面时；

（3）挡板在水平面时。

思考：

你会发现怎样的变化规律

演变1：

如图所示，用细线AO、BO悬挂重物，BO是水平的，AO与竖直方向成α角．如果改变BO长度使β角减小，而保持O点不动，角α（α<45°）不变，在β角减小到等于α角的过程中，两细线拉力有何变化？

演变2：

如图所示，轻绳系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上，现用方向始终保持水平的拉力F拉住绳子上一点O，使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来的位置不动，则在这一过程中，环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况（）

A．F1保持不变，F2逐渐增大

B．F1逐渐增大，F2保持不变

C．F1逐渐减小，F2保持不变

D．F1保持不变，F2逐渐减小

例4在共点力合成的实验中，根据实验数据画出力的图示，如图．图上标出了F1、F2、F、F′四个力，其中______（填

上述字母）不是由弹簧秤直接测得的；若F与F′的________

基本相等,_______基本相同，说明共点力合成的平行四边

行定则得到了验证．某同学在做完“验证力的平行四边形定则”实验后，又用该实验的器材做了这样一个实验：

先用两个弹簧秤一起把橡皮条的结点拉到位置O，用手指按住结点，使它不能活动．固定这个弹簧秤的读数和位置，松开结点，试着改变另一个弹簧秤的方位，来改变拉力的大小和方向，总可以找到一个适当的方位（并且是惟一的），使结点回到原来的地方．试回答下列问题：

（1）两个弹簧秤后来的拉力的合力跟它们原来的拉力的合力的关系为；

（2）为什么另一个弹簧秤的方位是惟一的？

【同步训练】_________班姓名______________

（）1．如图，用轻绳将重球悬挂在竖直光滑墙上。

当悬线变长时

A．绳子拉力变小，墙对球的弹力变大

B．绳子拉力变小，墙对球的弹力变小

C．绳子拉力变大，墙对球的弹力变大

D．绳子拉力变大，墙对球的弹力变小

（）

2．物体受到如图所示的三个共点力F1、F2、F3的作用（其中F2已经平移），则物体所受的合力是

A．2FlB．F2

C．F3D．2F3

（）3．如图所示，轻绳AO与水平轻BO共同吊起质量为m的重物。

AO与竖直方向的夹角为α，则

A．AO所受的拉力大小为mgsinα

B．AO所受的拉力大小为mg/sinα

C．BO所受的拉力大小为mgtanα

D．BO所受的拉力大小为mgcotα

（）4．在“研究力的平行四边形定则”的演示实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的一另一端都有绳套（如图）．实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．某同学认为在此过程中

A．两根细绳与橡皮条的夹角必须相同

B．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

C．两弹簧秤的读数可以不一样

D．两弹簧秤拉力的合力的大小应等于橡皮条的弹力

（）5．在做“互成角度的两个力”合成实验时，以下说法中错误的有

A．用两只弹簧秤拉橡皮条时，应使两细绳套之间的夹角为90°，以便算出合力大小

B．若用两只弹簧秤拉橡皮条时，结点位置必须与用一只弹簧秤拉出时结点位置重合

C．若用两只弹簧秤拉时合力的图示F与用一只弹簧秤拉时拉力的图示F´不完全重合，说明“力的合成”的平行四边形定则不一定普遍成立

D．若F1和F2方向不变，而大小各增加1N，则合力F的方向不变，大小也增加1N

（）6．《验证力的平行四边形定则》实验中，如图所示，使弹簧秤b按图示位置开始顺时针方向缓慢转动90°角，在这个过程中保持O点位置不动，a弹簧秤的拉伸方向不变，则整个过程中关于a、b弹簧秤的读数变化是

A．a增大，b减小B．a减小，b减小

C．a减小，b先减小后增大D．a先小后增大

（）7．用平木板、细绳套、橡皮条、测力计等做“验证力的平行四边形法则”的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是

A．同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置

B．用测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行

C．实验应在水平面上进行

D．用测力计拉细绳套时，拉力应适当大些，但不能超过量程

8．如图所示，小球被轻质细绳系着，斜吊着放在光滑劈面上，小球质量为m，斜面倾角为θ，向右缓慢推动劈，在此过程中绳上张力的最小值为。

9．有五个力作用于一点O，这五个力构成一个正六边形的两邻边和三角对角线，如图。

设F3=20N，则这五个力的合力大小为_____________。

10．将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计。

沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直,如图所示。

这时弹簧测力计的读数可从图中读出。

（1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为____N和____N。

（只须读到0.1N）

（2）在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。

　　11．如图所示是汽车内常备的两种类型的“千斤顶”，是用于汽车换轮胎的顶升机。

左图是“y”型的，右图是“菱形”的，顺时针摇动手柄，使螺旋杆转动，A、B间的距离变小，重物G就被顶升起来，反之则可使G下降，若顶升的是汽车本身，并能进行换轮胎的操作了。

若物重为G，AB与AC间的夹角为θ，此时螺杆AB的拉力为多大？

（“千斤顶”重力不计）

12．如图所示是拔桩架示意图．绳CE水平，CA竖直，已知右绳DE与水平方向成α角；绳BC与竖直方向成β角．若在E点施加竖直向下的大小为F的拉力作用，求CA绳向上拔桩的力的大小．

第4课时共点力作用下物体的平衡

【知识梳理】

1．平衡状态：

物体处于__________或_____________状态。

2．平衡条件：

__________或

，

3．物体在多个力作用下处于平衡状态，则其中一个力与其余力的合力____________。

4．三力交汇定理。

【方法提示】

1．研究平衡问题的常用方法：

（1）；

（2）；（3）。

2．受力分析是关键。

【典型例题】

例1如图所示，A、B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细绳悬于O点，A球固定在O点正下方，且O、A间的距离恰为L，此时弹簧弹力大小为F1，现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧（k2>k1），仍使系统平衡，此时弹簧弹力大小为F2，则F1与F2大小之间的关系为（）

A．F1F2C