人教版高中物理必修一相互作用综合教师版.docx
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人教版高中物理必修一相互作用综合教师版
第13讲相互作用之综合
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1.理解重力，弹力，摩擦力的应用
2.分析物体受力方法，学会用正交分解法解决问题，
3学会用整体法和隔离法解决动态问题
相互作用基本概念归纳
一．重力
1、产生：
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。
2、重力的大小：
重力大小等于mg，
①在地球表面
②随着纬度升高，g值增大，赤道上g值最小。
③随高度升高，g值减小，
3、重力的方向：
竖直向下（与水平面垂直并向下）。
（说明：
不可说成“指向地心”）
4、重力的作用点——重心：
为了研究问题简单，我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上，这一点称为物体的重心．
【说明】
⑴实际上物体的各个部分都受到重力。
⑵“认为”重力集中在一点，是一种等效模型。
⑶重心可以不在物体上，如木工尺。
⑷质量分布均匀且形状规则物体的重心才会在物体的几何中心．否则用“悬挂法”确定位置。
二、弹力
1、弹力：
发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．
2、弹力产生的条件
①物体直接相互接触（是接触力）；
②物体发生挤压且有弹性形变．
3、弹力的方向：
跟物体恢复形状的方向相同．
4、弹力的大小：
——胡克定律
（在弹性限度内）：
F=kx，还可以表示成ΔF=kΔx，
【说明】①x是形变量，是“x=现长－原长”
②k跟弹簧的长和粗细有关，弹簧串、并联后的整体的k值会变化。
5、弹力的有、无的判定：
方法一：
移除法——移除其中一个物体，看另一物体是否会改变运动状态。
方法二：
假设存在法——先假设存在，看会不会与现有的运动状态相互盾。
三、摩擦力
1、滑动摩擦与静摩擦的比较
滑动摩擦
静摩擦
不
同
点
产生
原因
两物体之间，已经发生相对滑动。
两物体之间保持相对静止，但有相对运动的趋势。
【说明】相对静止≠静止，运动物体也有静摩擦。
方向
跟相对运动方向相反
【说明】“相对运动方向≠运动方向”相对运动反向，但有可能运动同向。
跟相对运动趋势方向相反
【说明】相对运动趋势方向可以用以下两种方法
⑴假设光滑法⑵动力阻力法（起驱动作用的摩擦，跟对地运动方向相同，阻碍摩擦则反之）
大小
⑴有公式：
（跟压力成正比）
⑵跟运动速度无关，跟接触面积无关。
⑴只有最大静摩擦有公式可算：
并跟压力成正比。
⑵一般静摩擦，跟压力无关，也没有专用公式，只能根据“牛顿三个定律”来求大小。
稳定
程度
具有稳定性，只要压力不变，μ不变，滑动摩擦力就是不变的。
具有可变性，其变化范围
辨析
⑴摩擦力一定是阻碍物体运动的（阻碍相对运动≠阻碍运动，摩擦力有动力摩擦与阻力摩擦之）
⑵摩擦力方向跟运动方向相反
（相对运动方向相反≠运动方向相反，动力摩擦力跟运动方向相同，阻力摩擦与运动反向）
⑶摩擦力大小跟压力成正比（只有滑动摩擦与最大静摩擦才跟压力成正比，静摩擦跟压力无关）
⑷静止的物体才会有静摩擦（相对静止≠静止，运动物体也可以有静摩擦）
判断静摩
擦存在性
方法一：
假设光滑法，看物体是否会发生相对滑动
方法二：
假设存在法，看跟现有的运动状态是否矛盾
摩擦力
的测量
用弹簧秤测定一个木块A和木块B间的动摩擦因数
，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
．
四 物体的受力分析
一、受力分析：
1、概念：
对受力物体进行分析，分析其所受的实际存在的外力。
2、标准：
一个不多，一个不少，一个不错。
3、步骤：
A、确定研究对象，并隔离研究对象；
B、将研究对象简化为一个质点；
C、按照一定的顺序（先场力，后弹力，再摩擦力；同一层次上的力，先分析已知力，后分析未知力）分析物体所受的力；
D、将力进行适当的合成或分解，结合物体的运动情况列出表达式，建立方程；
E、解方程，验算，讨论，作答。
4、怎样防止受力分析出错
（1）、防止多力：
A、对每一个力都要寻求其受力物体和施力物体，防止实际不存在的力出现；
B、不要把物体受到的力和施与别的物体上的力混为一谈；
C、合力和分力可以互相代替，但不能重复；
D、不要画某些根据效果命名的力；
E、不要认为只要接触，就有弹力存在。
（2）、防止少力：
A、物体所受的力包括接触力和非接触力，不要将非接触力搞丢了；
B、分析受力时要按一定的顺序进行；
C、接触点有可能既有弹力又有摩擦力的存在；
D、分析的结果，物体的受力情况和运动情况不能产生矛盾；
（3）防止错力：
A、不要把作用在别的物体上的力强加在研究对象上；
B、要熟悉各种力的特性（如弹力的方向等）；
C、要了解物体的运动状态（如摩擦力等）；
D、有些时侯要结合物体的运动状态进行分析；
E、有些连接体问题要先分析整体的运动情况和受力情况，才能搞清局部的运动和受力情况；
例1.如图1所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕过滑轮，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端下面挂一个重物。
BO与竖直方向夹角θ＝45°，系统保持平衡。
若保持滑轮的位置不变，转动杆改变θ的大小，则滑轮受到木杆弹力大小的变化情况是（绳与滑轮的摩擦不计）（ ）
图1
A．只有角θ变小，弹力才变大
B．只有角θ变大，弹力才变大
C．不论角θ变大或变小，弹力都变大
D．不论角θ变大或变小，弹力都不变
解析：
．选D 绳A与绳C的拉力大小与方向均不变，所以其合力不变，对滑轮而言，杆的作用力必与两绳拉力的合力平衡，所以杆的弹力大小与方向不变，故D对。
例2.如图2所示，在水平地面上放着斜面体B，物体A置于斜面体B上，一水平向右的力F作用于物体A。
在力F变大的过程中，两物体相对地面始终保持静止，则地面对斜面体B的支持力N和摩擦力f的变化情况是（ ）
图2
A．N变大，f不变 B．N变大，f变小
C．N不变，f变大D．N不变，f不变
解析：
选C 以A、B整体为研究对象，受到重力、支持力、推力和静摩擦力，在力F变大的过程中，地面对斜面体B的支持力N的大小始终等于两者的重力，保持不变，静摩擦力的大小等于F，则静摩擦力变大，故C正确。
例3：
（天津高考）如图3所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点。
现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是（ ）
图3
A．FN保持不变，FT不断增大
B．FN不断增大，FT不断减小
C．FN保持不变，FT先增大后减小
D．FN不断增大，FT先减小后增大
解析．选D 本题考查动态平衡问题，意在考查考生解决动态平衡问题的能力。
由于缓慢地推动斜面体，小球处于动态平衡，小球受到大小方向不变的重力，方向不变的斜面的支持力，还有绳的拉力，三力构成封闭三角形，如图所示，开始时绳的拉力与支持力的夹角为锐角，随着绳的拉力FT按顺时针转动，其大小先减小后增大，而支持力FN一直增大，D项正确。
例4．物体A的质量为1kg，置于水平地面上，物体与地面的动摩擦因数为μ＝0.2.从t＝0开始物体以一定初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左的恒力F＝1N的作用，则能反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象是（取向右为正方向，g＝10m/s2）（ ）
答案：
A
解析
：
物体开始运动，受到滑动摩擦力为2N，方向向左，后来Ff＜μmg物体静止，受到静摩擦力为1N，方向向右，故A正确；本题要对运动过程清楚，分析受力从而确定过程，过程不清楚容易误选．
例5如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连，
轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲、乙均处于静止状态．（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，tan37°＝0.75，g取10m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求：
（1）轻绳OA、OB受到的拉力是多大？
（2）物体乙受到的摩擦力是多大？
方向如何？
（3）若物体乙的质量m2＝4kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，则欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少？
解析：
（1）FTOA＝
＝
m1g
FTOB＝m1gtanθ＝
m1g
（2）Ff＝FTOB＝
m1g方向水平向左
（3）Ffm＝μm2g＝0.3×40N＝12N当FTOB＝
m1g＝Ffm＝12N时，
m1＝1.6kg，即物体甲的质量m1最大不能超过1.6kg.
基础演练
1.以下各物理量属于矢量的是（ ）
A.质量 B.时间
C.摩擦力D.动摩擦因数
2.下列关于重力、弹力和摩擦力的说法,正确的是（ ）
A.静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间
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.物体的重心一定在物体上
3.一铁块m被竖直悬挂的磁性黑板紧紧吸住不动,如图所示。
下列说法错误的是（ ）
A.铁块受到四个力作用,其中有三个力的施力物体均是黑板
B.铁块与黑板间在水平方向有两对相互作用力——互相吸引的磁力和相互作用的弹力
C.磁力和弹力是一对平衡力
D.磁力大于弹力,黑板才能吸住铁块不动
4.要把一个已知力F分解为两个分力F1和F2,在下列情况下得到唯一解的
是（ ）
A.已知F1
和F2的方向
B.已知F1或F
2的大小和方向
C.已知F1的方向和F2的大小
D.已知F1和F2的大小
5.两个共点力的大小分别为8N、3N,它们之间的夹角可任意变化,若用一个
力来替代,则可用（ ）
A.3NB.8N
C.10ND.15N
6.（2014·雅安高一期中）架在A、B两根电线杆之间的均匀电线在夏、冬两季由于热胀冷缩的效应,电线呈现如图所示的两种形状,下列说法中正确的是（ ）
A.夏季电线对电线杆的拉力较大
B.冬季电线对电线杆的拉力较大
C.夏季与冬季电线对电线杆的拉力一样大
D.夏季与冬季电线杆对电线的拉力方向不变
7．（2014秋•昌平区期末）一根很轻的弹簧，在弹性限度内，当它的伸长量为4.0cm时，弹簧的弹力大小为8.0N；当它的压缩量为1.0cm时，该弹簧的弹力大小为（ ）
A．2.0NB．4.0NC．6.0ND．8.0N
8.如图1所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于静止状态，则小球受到的力有（）
A．重力、绳的拉力B．重力、绳的拉力、斜面的弹力
C．重力、斜面的弹力D．绳的拉力、斜面的弹力
9.在图2中小球均处于静止状态，a、b板都和小球接触。
A图中b板在竖直位置，其它B、C、D图中b板均在水平位置。
不计一切摩擦，则小球同时受到a、b板对它有弹力作用的是（）
10.关于摩擦力的作用，有如下几种说法，其中说法正确的是（）
A．摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势
B．摩擦力的方向与物体运动方向是一致的
C．摩擦力的方向与物体运动方向总是在同一直线上的
答案：
1C2A3D4AB5BC6B7A8A9A10AD
巩固提高
1.如图3所示，在动摩擦因数µ=0.10的水平面上向右运动的物体，质量为10kg，它受到水平向左的拉力F=20N作用，该物体受到的滑动摩擦力为（）
A.9.8N，方向水平向右B.9.8N，方向水平向左
C.20N，方向水平向右D．20N，方向水平向左.
2．（2014•昌平期末）已知两个共点力的合力为50N，分力F1的方向与合力F的方向成30°角，分力F2的大小为30N．则（ ）
A．F1的大小是唯一的B．F2的方向是唯一的
C．F2有两个可能的方向D．F2可取任意方向
3．一根质量可以不计的细线，能够承受的最大拉力为F，现在把重力G=F的物体用一个光滑的小钩（重力不计）挂在这根细线上，两手拉着细线的两端，开始时两手并拢，然后让两手沿水平方向逐渐分开,为了不让细线被拉断,细线的两段之间的夹角不能大于（）
A．60°B．80°C．120°D．150°
4．如图2所示，光滑斜面上物体的重力mg分解为F1、F2两个力,下列说法正确的是（）
A．F1是斜面作用在物体上使物体下滑的力，F2是物体对斜面的压力
B．物体受到mg、FN、F1、F2四个力作用
C．物体只受重力mg和弹力F作用
D．FN、F1、F2三力的作用效果与mg、FN两力的作用效果不同
5．如图3所示，斜面固定在水平地
面上，先让物体A沿斜面下滑，恰能匀速．后给A一个沿斜
面向下的力F，让其加速下滑．设前后两次A与斜面间的摩擦力分别为Ff1、Ff2，地面对斜面的支持力分别为FN1、FN2，则（ ）
A．Ff1＝Ff2，FN1＝FN2B．Ff1＝Ff2，FN1＞FN2
C．Ff1＜Ff2，FN1＜FN2D．Ff1＞Ff2，FN1＞FN2
6．如下图所示，物体m通过定滑轮牵引另一水平面上的物体沿斜面匀速下滑，此过程中斜面仍静止，斜面质量为M，则水平地面对斜面体（ ）
A．无摩擦力 B．有水平向左的摩擦力
C．支持力为（M＋m）gD．支持力小于（M＋m）g
7．重为G的物体系在OA、OB两根等长的轻绳上，轻绳的A端和B端挂在半圆形的支架BAD上，如图2（a）所示，若固定A端的位置，将OB绳子的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中，则以下说法正确的是（）
A．OB绳上的拉力先增大后减小
B．OB绳上的拉力先减小后增大
C．OA绳上的拉力先减小后增大
D．OA绳上的拉力一直逐渐减小
8．物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平行（如图），当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时（）
A．A受到B的摩擦力沿斜面方向向上。
B．A受到B的摩擦力沿斜面方向向下。
C．A、B之间的摩擦力为零。
D．A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质。
9.如图4所示，物体A重40N，物体B重20N，A与B、A与地面间的动摩擦因数均为0．4．当用水平力向右拉动物体A时，试求：
（1）B物体所受的滑动摩擦力的大小和方向；
（2）A物体所受的地面滑动摩擦力的大小和方向．
10．（2014秋•昌平区期末）如图所示，质量为m的物体A用轻质细绳与圆环B连接，圆环固定在竖直杆MN上．现用一水平力F作用在绳上的O点，将O点缓慢向左拉动，当细绳与竖直方向的夹角为θ时，求：
（1）画出O点的受力示意图．
（2）OA、OB绳上的弹力TOA、TOB各为多大？
（重力加速度用g表示）
（3）如果让θ继续缓慢增大，拉力F如何变化？
答案:
1B2C3C4C5A6D7BD8C
9.
（1）物体B受的摩擦力水平向右，大小F＝μm2g＝20×0.4N＝8N
（2）物体A所受的摩擦力水平向左．大小F＝μ（m1＋m2）g＝60×0.4N＝24N
10O点缓慢向左移动过程中，结点O的合力保持为零，分析结点O的受力情况判断F的变化，对整体研究，根据平衡条件判断杆对圆环的弹力和摩擦力的变化情况．
【解答】解：
（1）对O点受力分析如图：
（2）如图上图，根据几何关系得：
TOA=mg
TOB=
F=mgtanθ
（3）由上面表达式可知，θ增大，则F增大．
答：
（1）如上图；
（2）OA上的拉力为mg，OB上的拉力为
；
（3）因为F=mgtanθ，所以θ增大，F增大．
1．关于力的下列各种说法中，正确的是（ ）
①力是改变物体的运动状态的原因
②力是产生形变的原因
③只有相互接触的物体才有力的作用
④在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号为N
A．①②③ B．②③④
C．①②④ D．①③④
2．关于重力的叙述，下列说法中正确的是（ ）
A．物体的质量越大，受到的重力也越大，所以物体的重力是由物体的质量产生的
B．重力是物体本身的一种属性
C．放在支撑面上的物体受到的重力的方向总是垂直向下的
D．物体的重力是由于地球对它的吸引而产生的
3．足球运动员已将足球踢
向空中，如右图所示，下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中，正确的是（G为重力，F为脚对球的作用力，Ff为空气阻力）（ ）
4．图示是幽默大师卓别林一个常用的艺术造型，他身子侧倾，依靠手杖的支持使身躯平衡．下列说法正确的是（ ）
A．水平地面对手杖没有摩擦力的作用
B．水平地面对手杖有摩擦力的作用
C．水平地面对手杖的弹力方向竖直向上
D．水平地面对手杖的作用力方向竖直向上
5．下图为农村小水库大坝的几种设计方案图（俯视图），若从安全牢固的角度考虑，应该选择的一
种方案是（ ）
6．一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为（ ）
A．2（M－
） B．M－
C．2M－
D．0
7．汽车刹车时如果车轮停止转动（技术上叫刹车抱死），车轮与地面发生滑动，此时地面的侧向附着性能很差，汽车在种种干扰外力的作用下就会出现方向失稳问题，容易发生交通事故．安装了防抱死系统（ABS系统）后的汽车，紧急刹车时车轮处在一种将要停止滚动又仍在滚动的临界状态，但刹车距离（以相同速度开始刹车到完全停下来行驶的距离）却比车轮抱死
时更小．这两种刹车过程相比较（ ）
A．抱死时使车减速的是滑动摩擦力，而车轮转动时是滚动摩擦力
B．抱死时使车减速的是滑动摩擦力，而车轮转动时是静摩擦力
C．防抱死后刹车距离小是由于变滑动摩擦力为滚动摩擦力
D．防抱死后刹车距离小是由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力
8．甲、乙两位同学做“拔河”游戏，两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子的水平，然后各自向两侧拖拉，如下图所示．若凳子下表面各处的粗糙程度相同，且在乙端的凳面上放四块砖，则下列判断正确的是（ ）
A．凳子向甲方移动
B．凳子向乙方移动[来源:
Z§xx§k.Com]
C．凳子在原处不会被移动
D．凳子向体重大的一方移动
9．一根长为L的易断的均匀细绳，两端固定在天花板上的A、B两点．若在细绳的C处悬一重物，已知AC>CB，如右图所示，则下列说法中正确的应是（ ）
A．增加重物的重力，BC段先断
B．增加重物的重力，AC段先断
C．将A端往左移比往右移时绳子容易断
D．将A端往右移时绳子容易断
10．木块A、
B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25.夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m.系统置于水平地面上静止不动．现用F＝1N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，力F作用后（ ）
A．木块A所受摩擦力大小是12.5N
B．木块A所受摩擦力大小是11.5N
C．木块B所受摩擦力大小是9N
D．木块B所受摩擦力大小是7N
答案1C2D3B4BC5D6A7BD8B9AC10C
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1.作用在同一个平面内，大小分别为5N、7N、9N的三个共点力，其合力的大小范围是____
F合
_______
2．重力为400N的物块放置在水平地面上，物块与地面之间的动摩擦因数为0.25。
当用80N的水平推力推物块时，物块受到的摩擦力的大小为_______N；当用160N的水平推力推物块时，物块受到的摩擦力大小为_______N。
3．如图所示，在倾角为α的斜面上
，重为G的小球被竖直的木板挡住，不计一切摩擦，则小球对斜面的压力为________，小球对木板的压力为________。
4．（2014秋•海淀区校级期末）如图所示，重物的质量为m，轻细线AO和BO的A、B端是固定的，平衡时AO是水平的，BO与水平面的夹角为θ，求绳AO的拉力．
5．如图所示，物体A重40N，
物体B重20N，A与B、B与地的动摩擦因数相同，物体B用细绳系住，当水平力F=32N时，才能将A匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数.
答案：
1.0；21N2.80；1003.G/cosα；Gtanα；
4mgcotθ．5
=0.4。
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