（2021新人教版）高中物理必修第一册第三章　相互作用-力 学案（课件+教案+课后作业）.zip

第 三 章 第三章相互作用力 第第 1 节节重力与弹力重力与弹力 学习目标：1.认识重力和弹力，通过实验了解胡克定律.2.会计 算重力的大小，会判断弹力的方向 知识点一重力 1重力的产生：由于地球的吸引而使物体受到的力 2重力的大小：在同一地点，重力的大小跟物体的质量成正比， 即 Gmg. 3重力的方向：总是竖直向下，与水平面垂直 4力的图示：用带箭头的线段表示力 5重心 (1)从效果上看，物体上各部分受到的重力作用集中于一点，这 一点叫作物体的重心 (2)决定重心位置的因素：物体的形状和质量分布 知识点二弹力 1形变：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化 叫作形变 2弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物 体会产生力的作用，这种力叫作弹力 知识点三胡克定律 1弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状， 这种形变叫作弹性形变 2弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后 物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度 3内容 弹簧发生弹性形变时，弹力的大小 F 跟弹簧伸长(或缩短)的长 度 x 成正比 4公式 Fkx，其中 k 为弹簧的劲度系数，单位：牛顿每米，符号是 N/m. 1自由下落的物体所受的重力为零() 2重力的方向竖直向下，但不一定与接触面垂直() 3物体的重心一定在物体上() 4力的图示能反映力的大小、方向和作用点() 5弹力一定产生在相互接触的物体之间() 6相互接触的物体间一定有弹力() 7Fkx 中“x”表示弹簧形变后的长度() 8弹簧的形变量越大，劲度系数越大() 9弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定() 答案1.2.3.4.5.6.7.8.9. 用绳子拉物体时，绳子和物体都会产生形变，致使绳子对物体 产生拉力，同时物体也对绳子产生拉力试讨论拉力的方向与绳子 的方向有什么关系 答案绳子发生形变，要恢复原状就要对物体产生力的作用， 这就是绳子对物体的拉力，其方向沿绳收缩的方向；同理，物体发生 形变，要恢复原状就要对绳子产生力的作用，即物体对绳子的拉力， 其方向沿绳拉伸的方向 要点一 重力 1对重力方向的理解 “竖直向下”既不能说成“垂直向下” ，也不能说成“指向地心” “竖直向下”是垂直于当地的水平面向下，而“垂直向下”可以垂 直于任何平面向下 2对重心的理解 概念物体各部分 所受重力的等效作用点 影响因素 重心的位置与物体质量分布和形状有关一个物体 的质量分布或者形状发生改变，其重心在物体上 的位置可能发生变化 3.力的图示与力的示意图的区别与联系 力的图示力的示意图 用来准确地表示力 用来粗略地分析物体受到的 力 区别 需要画出力的大小、方向和 作用点 只画出力的方向和作用点 联系都是用有向线段来表示力的，使抽象的力具体化、直观化 【典例 1】(1)如图所示，n 块厚度为 d 的相同的砖(质量分布 均匀)靠在一起，平放在地面上今将它们一块一块向上叠起来，这 堆砖的重心升高了_ (2)使一块边长为 a 的质量分布均匀的立方体绕着自己的一个棱 翻转，当它的面对角线刚好与地面垂直时，其重心位置升高了多少？ 思路点拨(1)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何 中心上；(2)先找初始位置的几何中心，再找末位置的几何中心 解析(1)平放在地面上时，砖的重心距地面的高度为 ；叠起后， d 2 砖的重心距地面的高度为，所以重心升高了d. nd 2 n1 2 (2)立方体的重心与其几何中心重合，如图所示 原来重心高度为 h1 ，翻转后的重心高度为 h2a，所以重心 a 2 2 2 升高 hh2h1a a. 2 2 a 2 21 2 答案(1)d(2)a n1 2 21 2 (1)重心的位置与物体所处的位置、放置方式及运动状态无关； (2)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上； (3)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外； (4)对形状不规则的薄板状物体，可用支撑法或悬挂法来确定其 重心 1关于重力，下列说法正确的是() A物体受到的重力是由于地球吸引而产生的 B地球上的物体只有静止时才受到重力作用 C自由下落的石块速度越来越大，说明它受到的重力越来越 大 D质量为 m 的物体受到的重力大小为 mg，只要 m 一定，它受 到的重力大小就保持不变 解析重力是由于地球的吸引而产生的，A 对；重力与物体的运 动状态无关，B 错；自由下落的石块所受重力大小与速度无关，C 错； 地球上不同位置，同一物体所受重力大小一般不同，D 错 答案A 2.如图所示，物体 A 对物体 B 的压力是 10 N，试画出这个力的 图示和示意图 解析(1)画力的图示，要严格按照以下步骤进行 选定标度：此题选单位长度的线段表示 2 N 的力 从力的作用点沿力的方向画一线段，线段长短根据选定的标 度和力的大小来定，线段上加刻度，如图甲所示，也可以如图乙所示， 从 O 点(用 O 点代替 B 物体)竖直向下画一段五倍于标度的线段 在线段上加箭头表示力的方向 (2)画力的示意图：从作用点或从 B 的中心处沿力的方向画一线 段，并加上箭头，表示方向，然后标明 N10 N 即可，如图丙所示 答案见解析 要点二 弹力 1弹力的成因 相互接触的物体间不一定存在弹力，只有当两个物体相互挤压 或拉伸产生弹性形变时，由于物体要恢复原状，才在接触位置对与 它接触的物体产生弹力所以弹力产生的直接原因是由施力物体发 生弹性形变引起的 2弹力产生的过程 外力作用 等原因 相互挤压 或拉伸 发生弹 性形变 产生 弹力 3弹力的产生条件 (1)物体相互接触； (2)接触面相互挤压发生弹性形变 4弹力的方向 发生弹性形变的物体，由于恢复原状产生弹力，所以弹力的方 向由施力物体形变的方向决定，弹力的方向总与施力物体形变的方 向相反 几种常见弹力的方向 类型方向图示 面与面垂直接触面指向受力物体 点与面 过点垂直于面(或切面)指向受 力物体 接 触 方 式 点与点垂直于切面指向受力物体 【典例 2】如图，所有的球都是相同的，且形状规则、质量 分布均匀，均处于静止状态甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间， 乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧 的球放在一个大的球壳内部并相互接触，丁球用两根轻质细线吊在 天花板上，且其中右侧细线是沿竖直方向的关于这四个球的受力 情况，下列说法中正确的是() A甲球受到两个弹力的作用 B乙球受到两个弹力的作用 C丙球受到两个弹力的作用 D丁球受到两个弹力的作用 思路点拨如果在某些接触面上不能直接判断出物体是否受弹 力，可以采用假设法即假设没有弹力存在，看物体的状态是否与题 设相符 解析甲球受重力和地面给它的竖直向上的弹力两个力，斜面 对甲球没有弹力，如果有的话甲球不会静止，故 A 错误；乙球受重力 和地面给它的竖直向上的弹力两个力，与乙接触的球不会给乙球弹力， 如果有的话乙球不会静止，故 B 错误；丙球受重力、球壳给它的指向 球心的弹力和与它接触的小球给它的沿两球球心连线向左的弹力，如 果与丙球接触的小球不给它沿两球球心连线向左的弹力的话丙球不 能保持静止状态，故丙球受两个弹力的作用，故 C 正确；丁球受重力 和右侧细线给它的竖直向上的拉力，倾斜的细线不会给它拉力的作用， 如果有的话丁球不能保持平衡状态，故 D 错误 答案C 判断弹力有无的两大误区 (1)误认为只要有接触一定存在弹力作用，而忽略了弹力产生的 另一个条件发生弹性形变 (2)误认为有形变一定有弹力，忽略了弹性形变与塑性形变(撤去 外力后不能恢复原状的形变)的区别 3(多选)下列说法中正确的是() A放在桌面上的木块要受到一个向上的弹力，这是由于木块 发生微小的形变而产生的 B拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿对它的弹力， 是由于木头发生形变而产生的 C绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向 D挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是由于电线发生微 小形变而产生的 解析弹力是发生形变的物体对使其产生形变的物体的作用力， 施力物体是发生形变的物体，受力物体是使其产生形变的物体桌面 对木块向上的弹力是由于桌面发生微小形变而产生的，竹竿对木头的 弹力是由于竹竿发生形变而产生的，电线对电灯的拉力是由于电线发 生微小形变而产生的，所以 A、B 错误，D 正确；绳的拉力方向总是沿 绳指向绳收缩的方向，C 正确 答案CD 4请在下图中画出杆或球所受的弹力 (a)将杆靠在墙上； (b)将杆放在半球形的槽中； (c)用细线将球悬挂在竖直墙上； (d)点 1、2、3 都可能是球的重心位置，点 2(O3)是球心，点 1、2、3 在同一竖直线上 解析本题考查弹力方向的判定，关键是熟悉各种接触中弹力 的方向 (a)杆在重力作用下对 A、B 两处都产生挤压作用，故 A、B 两处对 杆都有弹力，弹力方向与接触点处的平面垂直如图(a)所示 (b)杆对 C、D 两处都有挤压作用，因 C 处为曲面，D 处为支撑点， 所以 C 处弹力垂直于槽的切面指向球心，D 处弹力垂直于杆斜向 上如图(b)所示 (c)球挤压墙壁且拉紧细线，所以墙对球的弹力与墙面垂直；细线 对球的弹力沿细线斜向上如图(c)所示 (d)当重心不在球心时，弹力作用线仍通过球心 O3，如图(d)所 示应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心 答案见解析 要点三 探究弹簧弹力与形变量的关系 探究弹簧弹力与形变量的关系的注意事项 (1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限 度 (2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使在坐标系上描的 点尽可能稀一些，这样作出的图线更精确 (3)测弹簧长度时，一定要在弹簧静止时测量，刻度尺要与弹簧 轴线平行并靠近弹簧，以免增大误差 【典例 3】下表是某同学在“探究弹簧弹力与形变量的关系” 时测得的几组数据，g 取 10m/s2. 悬挂钩码质量/g 50100150200250 弹簧伸长量/cm 2.305.087.889.8012.5 (1)请在下图所示的坐标纸上作出 Fx 图像； (2)写出图像的函数表达式； (3)解释函数表达式中常数的物理意义； (4)若弹簧的原长为 L040cm，以弹簧的总长为自变量，写出 F 与 L 的函数表达式，并说明 FL 图像和 Fx 图像的区别 思路点拨分析探究实验问题时，首先要明确实验要求，理解 实验原理，处理实验数据时，要注意减少实验误差，特别是明确图像 的物理意义 解析(1)Fx 图像如图所示 (2)由 Fx 图像可知，弹簧的弹力 F 与伸长量 x 成正比，在直线 上取相距较远的两坐标(9.80cm,2.0 N)和(2.30cm,0.5 N)，代入 k 可得直线的斜率为 k0.2 N/cm20 N/m.所以该弹簧的弹力 F 与 F x 伸长量 x 的函数表达式为 Fkx20 x(单位：N) (3)弹簧的弹力 F 与伸长量 x 的函数表达式为 F20 x(单位：N)， 式中的 20(单位：N/m)是弹簧的劲度系数，表示使弹簧伸长 1m 时所需 弹力为 20 N. (4)设弹簧的总长为 L，则 Fkxk(LL0)20L8(单位：N)所 作的 FL 图像在横轴上有截距，其物理意义表示弹簧的原长，而 Fx 图像过坐标原点 答案见解析 用图像法处理问题时的注意事项 (1)连线时要注意，使尽可能多的点在所连的直线上，不在直线上 的点要尽可能分布在直线的两侧，且到直线的距离大致相等 (2)图线斜率的求法，是纵轴物理量变化量与横轴物理量变化量 的比值 (3)理解图线斜率和截距的物理意义 5在“探究弹簧弹力与形变量的关系，并测定弹簧的劲度系数” 的实验中，实验装置如图甲所示所用的每个钩码的重力相等实 验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将 5 个钩码逐个挂在绳 子的下端，每次测出相应的弹簧总长度 (1)有一个同学通过以上实验测量后把 6 组数据描点在图乙所示 坐标系中，请作出 FL 图线 (2)由此图线可得出的结论是_ 该弹簧的原长为 L0_cm，劲度系数 k_N/m. (3)根据该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据 的表格(不必填写实验测得的具体数据) (4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较 优点在于：_. 缺点在于：_. 解析(1)FL 图线如图所示 (2)在弹性限度内，弹簧弹力和弹簧的伸长量成正比 由图像可知，弹簧的原长即弹力为零时弹簧的长度 L010102m10cm. 劲度系数为图线的斜率，故 k25 N/m. (3)记录数据的表格如表： 次数123456 弹力 F/N 弹簧总长度 L/ (102m) (4)可以避免弹簧自身重力对实验的影响 绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差 答案(1)见解析图 (2)在弹性限度内，弹簧弹力和弹簧的伸长量成正比 1025 (3)见解析表格 (4)优点是：可以避免弹簧自身重力对实验的影响 缺点是：绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差 要点四 对胡克定律的理解 内容 在弹性限度内，弹簧弹力的大小 F 跟弹簧伸 长(或缩短)的长度 x 成正比 公式Fkx 成立 条件 在弹性限度内 对 x 的 认识 x 是弹簧的形变量，不是弹簧形变后的长度， 可能为伸长量(ll0)，也可能为缩短量(l0l) 定 律 理 解对 k 的 认识 k 为弹簧的劲度系数，只与弹簧本身有关，由 弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决 定它反映了弹簧的软硬程度，k 值越大，弹簧 越硬，其长度越难改变 一条过原点的倾斜直 线 Fx 图像 直线的斜率表示弹簧 的劲度系数 k 推论 弹簧弹力的变化量 F 与弹簧的形变量 的变化量 x 也成正 比，即 Fkx 由 F1kx1，F2kx2推 导而来 【典例 4】在现代汽车技术中，一般轿车都设置有“汽车悬 架” ，麦弗逊式及烛式悬架都是将螺旋弹簧和减震器有机组合，对缓 冲冲击和消减冲击产生的震动全面考虑，大大提高了乘坐者的舒适 性现在有一组合弹簧，一根大弹簧内套了一根小弹簧，大弹簧比 小弹簧长 0.2m为了测量弹簧的劲度系数，把组合弹簧的一端平齐 并竖直固定，另一端处于自由状态，如图甲所示当压缩此组合弹 簧时，测得力与压缩距离之间的关系图线如图乙所示，则大弹簧的 劲度系数 k1和小弹簧的劲度系数 k2分别为多少？ 思路点拨(1)横轴表示弹簧的压缩距离，而不是弹簧长度；(2) Fx 图线的斜率表示弹簧的劲度系数；(3)在 00.2m 范围内只有大 弹簧被压缩，在 0.20.3m 范围内两弹簧均被压缩 解析由题图可知，当 x10.2m 时，F12 N，压缩距离 x 在 00.2m 范围内时，有 Fk1x，此时只有大弹簧起作用，小弹簧并没 有承受压力，所以大弹簧的劲度系数 k110 N/m； 从 0.2m 至 0.3m 过程中，两弹簧均被压缩当 F25 N 时，大弹 簧的压缩量 x20.3m，小弹簧的压缩量 x2x2x10.3m0.2m0.1m，根据胡克定律得 k1x2k2x2F2，即 k2 N/m20 N/m. F2k1x2 x2 510 0.3 0.1 答案10 N/m20 N/m 弹力的计算方法 弹簧弹力的大小可根据胡克定律来计算，在弹性限度内弹簧的弹 力大小跟弹簧的形变量成正比；公式 Fkx 可作为胡克定律的推 论使用对于处于静止状态或匀速直线运动状态的物体，弹力的大小 也可以根据平衡条件进行求解 6一个实验小组在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中， 使用两条不同的轻质弹簧 a 和 b，得到弹力与弹簧长度的图像如图 所示，下列表述正确的是() Aa 的原长比 b 的长 Ba 的劲度系数比 b 的大 Ca 的劲度系数比 b 的小 D测得的弹力与弹簧的长度成正比 解析在题图中图线在横轴上的截距表示弹簧的原长，故 b 的 原长比 a 的长，A 错误图像的斜率表示弹簧的劲度系数 k，故 a 的劲 度系数比 b 的大，B 正确，C 错误弹簧的弹力满足胡克定律，弹力与 弹簧的形变量成正比，故 D 错误 答案B 7.如图所示，为一轻质弹簧的长度 L 和弹力 F 的关系图线，试 由图线确定： (1)弹簧的原长； (2)弹簧的劲度系数； (3)弹簧伸长 15cm 时，弹力的大小 解析(1)由题图知：当弹力 F0 时，弹簧处于原长 L010cm. (2)由 FL 图像知：当弹力 F10 N 且弹簧处于拉伸状态时，弹 簧长度为 L15cm，弹簧的伸长量 xLL0(1510) cm5cm0.05m由 Fkx 得 k 200 N/m. F x (3)当 x15cm0.15m 时，由 Fkx 得 F2000.15 N30 N. 答案(1)10cm(2)200 N/m(3)30 N 课堂归纳小结 知识体系 关键点击 1重力的大小与所处的地理位置有关，不同位置的重力加速度 不同 2弹力发生在两个相互接触且发生弹性形变的物体间，其大小 由弹性形变的程度决定，其方向跟物体的形变方向相反 3弹簧弹力的大小，由胡克定律 Fkx 进行计算. 课后作业课后作业(十十) 要点对点练 要点一：重力 1有一质量均匀分布的长方形薄板，若在以其对角线交点为圆 心处挖掉一个小圆，则薄板的余下部分() A重力和重心都不变 B重力减小，重心位置改变 C重力减小，重心位置不变 D重力减小，重心不存在了 解析质量均匀分布的长方形薄板，重心在其几何中心，在以 其对角线交点为圆心处挖掉一个小圆，薄板的余下部分质量仍然均匀 分布，关于原长方形的几何中心对称，故其重心仍然在原长方形的几 何中心由于薄板的质量减小，因此重力减小选项 C 正确 答案C 2.一个圆球形薄壳容器所受重力为 G，用一细线悬挂起来，如 图所示现在容器里装满水，若在容器底部有一个小阀门，将小阀 门打开让水慢慢流出，在此过程中，系统(包括容器和水)的重心位 置() A慢慢下降 B慢慢上升 C先下降后上升 D先上升后下降 解析重心的位置与物体的质量分布和形状有关，装满水的球 壳和水整体的重心在球心，随着水从阀门不断流出，重心位置不断下 降，当水快要流完时，重心又上升，最后处于球心，故重心的位置先下 降后上升C 正确 答案C 3下列关于重力的说法中正确的是() A物体所受重力的方向总是指向地球球心 B用测力计测小球的重力时，测力计对小球的拉力就是小球 的重力 C物体只有在落向地面时才受到重力作用 D同一个物体，在地球的赤道和两极，其重力大小是不同的 解析物体所受重力的方向总是竖直向下，A 错误；在平衡状态 用测力计测小球的重力时，测力计对小球的拉力大小等于小球的重力 大小，但拉力不是重力，B 错误；在地球表面附近，物体都受到重力作 用，C 错误；同一个物体，在地球的赤道和两极，其重力大小是不同的， 因为重力加速度不同，D 正确 答案D 要点二：弹力胡克定律 4关于形变与弹力的说法中正确的是() A只有弹簧才可以产生弹力 B接触的物体之间发生的形变程度越大，它们之间的弹力越 小 C日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是指弹簧的轻与 重 D日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是指弹簧的劲度 系数的大小 解析弹力产生在相互接触且相互挤压的两物体间，不仅仅是 弹簧，A 错误；由胡克定律可知，接触的物体之间发生的形变程度越 大，弹力越大，B 错误；日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是 指弹簧的劲度系数的大小，C 错误，D 正确 答案D 5.(多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的 是() A桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了形变 B汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力 C汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变 D汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变 解析弹性形变指物体形变之后撤去外力能完全恢复原来形状 的形变模型桥受到向下的弹力，是因为汽车发生了弹性形变，A 正 确，B 错误；汽车受到向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变，C 正 确，D 错误 答案AC 6.如图所示，一根棒放在台阶上，Fa、Fb、Fc、Fd分别表示 A、B 两点可能的弹力方向，其中 Fa、Fc竖直向上，Fb、Fd垂直于 棒的方向斜向上其中正确表示棒上 A、B 两点所受弹力的是() AFa、Fc BFb、Fc CFa、Fd DFb、Fd 解析弹力方向是与接触面垂直在 A 处是台阶上的点与棒的 面接触，所以弹力应是 Fb；在 B 处，是棒的一端点与台阶平面接触， 所以弹力应是 Fc.B 正确 答案B 7一根弹簧受到 30 N 的拉力时，长度为 20cm，受到 30 N 的 压力时，长度为 14cm，则该弹簧的原长 L 和劲度系数 k 分别为() AL17cm，k1000 N/m BL10cm，k1.5 N/m CL17cm，k10 N/m DL10cm，k150 N/m 解析设弹簧的原长为 L0，根据胡克定律有 F1k(L1L0)， F2k(L0L2)，代入数据有 30k(0.2L0)，30k(L00.14)，联立两 式得 k1000 N/m，L00.17m17cm，A 正确 答案A 要点三：探究弹簧弹力与形变量的关系 8.(多选)用如图所示的装置做“探究弹簧弹力与形变量的关系” 实验，下列说法正确的是() A要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量 B为减小实验误差，应多测几组数据 C每次增加的钩码数量必须相等 D通过实验可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的长度成正比 解析弹簧被拉伸时，要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量， 方便研究力与形变量的关系，故 A 正确；为减小实验误差，应多测几 组数据，故 B 正确；每次增加的钩码数量不必相等，故 C 错误；在弹性 限度内，弹力与形变量成正比，故 D 错误 答案AB 9某同学在探究弹簧弹力与形变量的关系时，设计了如图(a)所 示的实验装置他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧 下端依次挂 1、2、3、4、5 个钩码，待静止时，测出弹簧相应的总 长度每只钩码的质量都是 10 g实验数据如下表所示(弹力始终 未超出弹簧的弹性限度，g 取 10 N/kg) 钩码质量/g 01020304050 弹簧总长度/cm 5.005.506.006.507.007.50 弹力大小/N 00.10.20.30.40.5 (1)试根据这些实验数据，在图(b)所示的坐标纸上作出弹簧弹力 大小 F 跟弹簧总长度 l 之间的函数关系图像 (2)图像在 l 轴上的截距的物理意义是_ 该弹簧的劲度系数 k_N/m. 解析(1)根据实验数据描点连线，所得图像如图所示 (2)图像在 l 轴上的截距的物理意义是表示弹簧原长由图像可知， 弹簧的劲度系数应等于直线的斜率，即 k20 N/m. F l 答案(1)见解析图 (2)表示弹簧原长20 综合提升练 10(多选)如果地面上一切物体受到的重力都消失了，则可能 出现的现象是(不考虑地球自转)() A江河的水不会流动 B鸡毛和铁球都可悬浮在空中 C天不会下雨 D一切物体的质量都变为零 解析物体受到的重力消失，则一切由重力产生的作用效果都 将消失，但质量不会变故选项 A、B、C 正确；选项 D 错误 答案ABC 11锻炼身体用的拉力器中，并列装有四根相同的弹簧，每根 弹簧的自然长度都是 40cm，某人用 600 N 的力把它们拉长至 1.6m，则() A人的每只手受到拉力器的拉力为 300 N B每根弹簧产生的弹力为 150 N C每根弹簧的劲度系数为 93.75 N/m D每根弹簧的劲度系数为 500 N/m 解析每根弹簧的弹力 F N150 N，故 B 正确；根据胡克 600 4 定律有 150 Nk(1.6m0.4m)，解得 k125 N/m，故 C、D 错误；人的 每只手所受的拉力均为 600 N，A 错误 答案B 12.如图所示，一光滑的球静止在水平地面与竖直墙壁所夹的墙 角处，下列说法正确的是() A球一定受墙壁的弹力且水平向左 B球可能受墙壁的弹力且水平向左 C球一定受到地面的弹力且竖直向上 D球可能受到地面的弹力且竖直向上 解析若球受到墙壁向左的弹力就一定会运动，所以选项 A、B 错误；球一定受到地面的弹力且竖直向上，否则球不能静止，所以选 项 C 正确，D 错误 答案C 13.如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为 30的斜面上， 杆的另一端固定一个重为 2 N 的小球，小球处于静止状态，则弹性 杆对小球的弹力() A大小为 2 N，方向平行于斜面向上 B大小为 1 N，方向平行于斜面向上 C大小为 2 N，方向垂直于斜面向上 D大小为 2 N，方向竖直向上 解析小球受重力和杆的支持力(弹力)作用处于静止状态，由 二力平衡知识可知，杆对小球的弹力与重力等大、反向故 D 正确 答案D 14如图所示，弹簧测力计和细线的重力不计，一切摩擦不计， 重物的重力 G10 N，则弹簧测力计 A 和 B 的读数分别为() A10 N,20 N B10 N,10 N C10 N,0 D0,0 解析弹簧测力计的示数是弹簧测力计一端所受拉力的大 小物体都处于静止状态，拉力大小都等于物体所受重力的大小，B 正确 答案B 15某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验 (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为 7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时 弹簧的伸长量 l 为_cm. (2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力， 关于此操作，下列选项中规范的做法是_(填选项前的字母) A逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻 度和对应的钩码总重 B随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对 应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 l 与弹力 F 的关系图线， 图线的 AB 段明显偏离直线 OA，造成这种现象的主要原因是 _ 解析(1)题图乙的示数为 14.66cm，所以弹簧的伸长量为 (14.667.73)cm6.93cm. (2)为了得到较多的数据点，应通过逐一增挂钩码，并记下每增加 一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重，即 A 正确 (3)如果超出了弹簧的弹性限度，不遵循胡克定律，则伸长量 l 与弹力 F 不成正比 答案(1)6.93(2)A(3)超过弹簧的弹性限度 第 三 章 第 2 节摩擦力 学习目标：1.知道滑动摩擦力、静摩擦力的概念及产生条件， 会判断滑动摩擦力、静摩擦力的方向.2.知道滑动摩擦力的大小跟什 么有关，会求滑动摩擦力的大小.3.知道最大静摩擦力的概念及大小 范围 知识点一滑动摩擦力 1定义：当一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另 一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫作滑动摩擦力 2方向：沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反 3大小：FfF压，F压为正压力， 为动摩擦因数 4作用效果：总是阻碍物体间的相对运动 知识点二静摩擦力 1定义：两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动， 这时的摩擦力叫作静摩擦力 2方向：总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动趋势的方向 相反 3大小：范围为 0F”“”或“”) 解析滑动摩擦力的大小取决于 与 F压，与接触面积的大小、 相对运动速度的快慢均无关由于压力 F压等于 G，所以桌面对木料 的摩擦力为 FfF压mg.由于滑动摩擦力与物体的运动性质无关， 所以 F1F2. 答案mg 要点二 静摩擦力 对静摩擦力的理解 (1)两个注意点 对“相对”的理解：有静摩擦力作用的两物体是“相对”静 止的，即这两个物体互为参考系时是静止的但以其他物体为参考 系时并不一定静止 摩擦力与弹力的存在关系：两物体间有摩擦力时，必有弹力； 而两物体间有弹力时，不一定有摩擦力 (2)有无静摩擦力的判断方法 条件判断法接触面之间有弹力、接触面粗糙且有相对运动趋势 假设法 平衡条件法根据二力平衡的条件判定 【典例 2】下图是一皮带传动装置示意图，A 为主动轮，B 为 从动轮试判断 A 轮上的 P 点、B 轮上的 Q 点所受到的摩擦力的方 向(皮带不打滑) 思路点拨皮带不打滑，轮与皮带之间存在静摩擦力；主动轮有 相对皮带向前滑动的趋势，从动轮有相对皮带向后滑动的趋势解题 关键是运用摩擦力产生条件进行分析和判断 解析A 是主动轮，A 轮的转动带动皮带的运转，所以 A 轮上 的 P 点相对于皮带有向前运动的趋势，皮带对 A 轮上的 P 点有静摩 擦力作用，该静摩擦力的方向与 A 轮的转动方向相反，沿该点的切线 方向向后，如图中 FfA所示B 是从动轮，皮带带动 B 轮运转，所以 B 轮上的 Q 点相对于皮带有向后的运动趋势，皮带对 B 轮上的 Q 点有 摩擦力作用，该静摩擦力的方向与 B 轮的转动方向相同，沿该点的切 线方向向前，如图中 FfB所示 答案见解析 判断摩擦力方向应注意的问题 (1)在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动趋势的 方向是关键 (2)相对运动(趋势)是指受力物体相对于所接触的物体的运动(趋 势)，不一定是相对于地面的运动 (3)摩擦力的方向与相对运动(趋势)方向相反，不是与运动方向相 反 (4)具体判断时，可灵活运用假设法、二力平衡法或反推法进行 3.如图所示，用水平力推静止在水平地面上的大木箱，没有推 动，这时木箱受到的() A推力小于静摩擦力 B推力一定等于重力 C推力和最大静摩擦力大小一定相等 D推力和静摩擦力大小一定相等 解析因为用水平力推静止在水平地面上的大木箱，没有推动， 推力小于最大静摩擦力；因大木箱处于静止状态，在水平方向上所受 的推力与静摩擦力是一对平衡力，所以静摩擦力大小等于推力大小， 并且方向相反，故 D 正确 答案D 4一辆汽车停在水平地面上，一个人用水平力推车，但车仍然 静止，表明() A推力越大，静摩擦力越小 B推力小于静摩擦力 C推力大小变化时，静摩擦力大小不变 D推力越大，静摩擦力越大，推力与静摩擦力平衡 解析用力推车，车静止，说明推力小于车与地面之间的最大 静摩擦力由二力平衡可知，静摩擦力与推力大小相等、方向相反，选 项 D 正确 答案D 要点三 摩擦力的分析与计算 1滑动摩擦力、静摩擦力与正压力的关系 名称大小与正压力关系 滑动摩擦力FfF压与正压力成正比 静摩擦力 0FfFmax 与正压力无关 最大静摩擦力 最大静摩擦力 Fmax略大 于滑动 摩擦力，通常认为 FmaxF压 正压力越大，最大 静摩擦力越大 2.摩擦力的计算 Error!Error! 摩 擦 力 【典例 3】如图所示，一个 M2 kg 的物体放在水平面上， 物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2，用一条质量不计的细绳绕 过定滑轮和一个 m00.1 kg 的小桶相连已知 M 的最大静摩擦力 Fmax4.5 N，滑轮上的摩擦不计，g10 N/kg， 求在以下情况中，M 受到的摩擦力的大小： (1)只挂 m0，处于静止状态时； (2)只挂 m0，但在 M 上再放一个 M3 kg 的物体时； (3)只在桶内加入 m10.33 kg 的砂子时； (4)只在桶内加入 m20.5 kg 的砂子时 思路点拨改变小桶的质量(在小桶里加入砂子)时，先要判断 M 是处于静止状态还是运动状态，即要比较 M 所受绳的拉力与最大 静摩擦力的大小关系；改变 M 的质量(在 M 上放另一物体)时会改变 M 所受到的最大静摩擦力 解析(1)因为 m0g1 NFmax，M 处于静止状态，所以受静摩擦 力作用，由二力平衡得 Ff1m0g1 N. (2)在 M 上再放一个 M3 kg 的物体，M 仍静止，故受静摩擦 力 Ff2Ff1m0g1 N. (3)因为(m0m1)g4.3 NFmax，故物体 M 运动，受到滑动摩擦力 作用，由公式知 Ff4F压Mg4 N. 答案(1)1 N(2)1 N(3)4.3 N(4)4 N 1计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力. 2滑动摩擦力用公式 FfF压求解，静摩擦力的大小只能根据 物体的运动状态和物体的受力情况来求解.如果物体处于静止状态， 或做匀速直线运动时，可利用二力平衡条件求解静摩擦力. 3计算静摩擦力时，还要注意理解静摩擦力与最大静摩擦力的 区别.,4正压力相同时，最大静摩擦力比滑动摩擦力略大，如不加说 明，可以认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，此时最大静摩擦力 也可由公式 FmaxF压求得. 5如图所示，水平地面上有一货箱，货箱所受的重力 G1000 N，货箱与水平地面间的动摩擦因数 0.3.某人用 F200 N 的水平 力拉货箱，没有拉动，则货箱受到的静摩擦力大小为_N； 如果拉货箱的水平力增加到 400 N，则货箱受到的摩擦力大小为 _N(可认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力) 解析认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，货箱与地面之 间的最大静摩擦力大小为 FfmG0.31000 N300 N；人用 F200 N 的水平力拉货箱，没有拉动，根据平衡知识可知，此时货箱 受到的静摩擦力大小 Ff1F200 N；如果拉货箱的水平力增加到 400 NFfm，则货 箱将会被拉动，此时受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为 300 N. 答案200300 6如图所示，轻质弹簧的劲度系数 k20 N/cm，用其拉着一 个重为 200 N 的物体在水平面上运动，当弹簧的伸长量为 4cm 时， 物体恰在水平面上做匀速直线运动，求： (1)物体与水平面间的动摩擦因数； (2)如果物体在运动的过程中突然撤去弹簧，而物体在水平面上 能继续滑行，这时物体受到的摩擦力的大小 解析(1)由 FkxF压，F压G 知 0.4 kx G 20 102 4 102 200 (2)物体所受的摩擦力大小不变，为 FfF压0.4200 N80 N. 答案(1)0.4(2)80 N 课堂归纳小结 知识体系 关键点击 1摩擦力的方向沿接触面，与相对运动或相对运动趋势相反 2摩擦力产生的条件：第一，接触面粗糙；第二，两个物体之 间的弹力；第三，两个物体有相对运动或相对运动趋势 课后作业课后作业(十一十一) 要点对点练要点对点练 要点一：滑动摩擦力要点一：滑动摩擦力 1关于由滑动摩擦力公式关于由滑动摩擦力公式 FfF压 压推出的 推出的 ，下列说法，下列说法 Ff F压压 中正确的是中正确的是() A动摩擦因数动摩擦因数 与摩擦力与摩擦力 Ff成正比，成正比，Ff越大，越大， 越大越大 B动摩擦因数动摩擦因数 与正压力与正压力 F压 压成反比， 成反比，F压 压越大， 越大， 越小越小 C 与与 Ff成正比，与成正比，与 F压 压成反比 成反比 D 的大小由两物体接触面的情况及其材料决定的大小由两物体接触面的情况及其材料决定 解析解析动动摩擦因数摩擦因数 的大小由接触面的粗糙程度及材料决定，的大小由接触面的粗糙程度及材料决定， 与摩擦力与摩擦力 Ff和和压压力力 F压 压无关，一旦材料和接触面的情况确定了， 无关，一旦材料和接触面的情况确定了，动动摩摩 擦因数擦因数 也就确定了，也就确定了，D 正确正确 答案答案D 2如图所示，质量为如图所示，质量为 m 的木块在水平桌面上的木板上表面滑的木块在水平桌面上的木板上表面滑 行，木板静止，它的质量为行，木板静止，它的质量为 M3m，木板与木块、木板与桌面间的，木板与木块、木板与桌面间的 动摩擦因数均为动摩擦因数均为 ，则木板受桌面的摩擦力大小为，则木板受桌面的摩擦力大小为() Amg B2mg C3mg D4mg 解析解析木木块块向左滑向左滑动动，木板相，木板相对对于木于木块块向右滑向右滑动动，木板受到木，木板受到木 块块向左的滑向左的滑动动摩擦力的大小摩擦力的大小为为 Ff1mg，因，因为为木板静止，根据二力木板静止，根据二力 平衡条件，木板受到地面的静摩擦力方向向右，大小平衡条件，木板受到地面的静摩擦力方向向右，大小为为 Ff2Ff1mg， ，A 正确正确 答案答案A 3如图所示，长为如图所示，长为 3L 的木板从光滑水平面滑上长为的木板从光滑水平面滑上长为 5L 的粗的粗 糙桌面，停止运动时木板右端与桌面边缘的距离为糙桌面，停止运动时木板右端与桌面边缘的距离为 L，则该过程中，则该过程中， 木板所受摩擦力木板所受摩擦力 Ff与位移与位移 x 的关系图线是的关系图线是() 解析解析木板运木板运动动的前的前 3L 内，木板内，木板对对桌面的桌面的压压力随