【金版学案】2014-2015学年高中物理（粤教版，必修1）第3章《研究物体间的相互作用》章末知识整合

物理·必修1(粤教版)
( http: / / www.21cnjy.com )
( http: / / www.21cnjy.com )
( http: / / www.21cnjy.com )
重点、难点：1.摩擦力有无及方向的判断，胡克定律，牛顿第三定律．
2．共点力的合成与分解以及共点力的平衡问题．
专题一　受力分析的方法
1．准确把握三种不同性质力的产生条件，并结合物体运动状态对物体进行受力分析．
2．按重力、弹力、摩擦力的顺序进行受力分析，不要漏力；找施力物体，防止添力．
3．合力与分力是等效替代关系，不能同时存在，不要重复出现．
4．摩擦力产生条件之一是接触面有弹力，没有弹力不会有摩擦力．
　
例1 (双选)如图所示，质量为m的物体在水平力F作用下沿竖直墙向下匀速运动，物体与墙之间的摩擦因素为μ，重力加速度为g，则(　　)
A．物体受重力、弹力F、摩擦力的作用
B．物体受到竖直墙的摩擦力大小等于μF
C．物体受到竖直墙的摩擦力大小等于μmg
D．墙壁对物体的弹力的反作用力是物体对墙壁的压力
解析：物体受到重力、竖直墙的弹力、竖直墙 ( http: / / www.21cnjy.com )的摩擦力和F四个力的作用，A错；根据平衡条件，竖直墙的弹力N＝F，f＝mg，另滑动摩擦力f＝μN ＝μF ，所以B对，C错；墙壁对物体的弹力与物体对墙壁的压力是一对作用力和反作用力，D对．
答案：BD
变式练习
1．(双选)一质量为m的物块能在倾角为θ的斜面上匀速下滑．现同时对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示．则物块(　　)
A．施加F后，物体受到四个力的作用
B．仍沿斜面匀速下滑
C．沿斜面减速下滑
D．沿斜面加速下滑
解析：物体在未加F前受重力、支持力及摩擦力 ( http: / / www.21cnjy.com )作用而处于平衡状态，合外力为零，加上F后，可看作增加了重力，增大了对斜面的压力，也增大了摩擦力，仍可处于平衡状态．选AB.
答案：AB
专题二　摩擦力的方向判定
1．摩擦力方向判定的依据：摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反．
2．摩擦力方向判定的方法：
(1)运动状态分析法：适用于长时间保持相对静止或某方向保持相对静止的物体，一般可从运动状态和受力情况判断静摩擦力．
如置于水平传送带上的物体，若无相对滑动，而 ( http: / / www.21cnjy.com )在皮带带动下加速运动，则肯定受向前的静摩擦力；若匀速运动，则肯定不受静摩擦力；若减速运动，则肯定受向后的静摩擦力．
(2)假设法与反证法：适用 ( http: / / www.21cnjy.com )于比较复杂，不易判断的物理情景．具体做法是：假设接触面光滑无摩擦，看物体是否会出现相对滑动，若有，则断言原来有相对滑动趋势，说明原来有静摩擦力．或假设有静摩擦力，看其是否可能保持原运动状态，若不能保持，则说明原来没有相对滑动趋势，无静摩擦力．
例2 (双选)某人骑一普通自行车，在水平路面上正用脚蹬车匀速前进．两轮皆不打滑，下列说法正确的是(　　)
A．前轮受静摩擦力，方向向后
B．前轮受静摩擦力，方向向前
C．后轮受静摩擦力，方向向后
D．后轮受静摩擦力，方向向前
解析：本题采用假设法：对后轮，假设地面 ( http: / / www.21cnjy.com )光滑，后轮不受静摩擦力，由于后轮是主动轮，人用脚蹬车时，后轮一定要转动打滑，与地面接触的点必向后滑动，但有向后的滑动趋势．实际情况后轮并不打滑，说明后轮一定受地面施给的向前的摩擦力，以保持后轮不打滑，此力正是自行车的动力．
对前轮，也可假设前轮光滑，前轮不受 ( http: / / www.21cnjy.com )静摩擦力．由于前轮是被动轮，人用脚蹬车时，整个车要向前运动，前轮若不受地面施给的静摩擦力，则前轮会向前滑动而不转动．而实际情况前轮是转动的，但有向前的滑动趋势，这正说明前轮受有向后的静摩擦力．正确答案应是A、D.
答案：AD
小结：静摩擦力的判断是受力分析中的 ( http: / / www.21cnjy.com )难点，假设法是判断静摩擦力存在与否的重要方法.用假设法时，首先假定物体不受摩擦力的作用，判断物体受力的情况是否符合物体所处的运动状态，从而可判定摩擦力的存在.
变式练习
2．如下图位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑 ( http: / / www.21cnjy.com )轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的．已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为(　　)
A．4μmg　　B．3μmg　　C．2μmg　　D．μmg
解析：以Q为研究对象，在水 ( http: / / www.21cnjy.com )平方向上受绳向左的拉力F1和P给Q向右的摩擦力Ff1＝μFN1＝μmg如图(甲)所示，P匀速运动，Q也匀速运动，F1＝Ff1，根据作用力与反作用力，Q给P向左的摩擦力Ff1′＝μmg.
以P为研究对象，如图(乙 ( http: / / www.21cnjy.com ))所示，在水平方向上受到向右的力F，绳向左的拉力F2，地面给P向左的动摩擦力Ff2＝μFN2＝2μmg和Q给P向左的摩擦力Ff1′＝μmg.由于两段绳是跨过定滑轮与物块相连，故F2＝F1，又因为P匀速运动，所以F＝F2＋Ff2＋Ff1′＝4μmg.选项A正确．
答案：A
专题三　共点力的平衡问题
1．平衡状态、平衡力．
物体在几个力作用下处于静止或匀速直线运动状态，叫做平衡状态，这几个力互相叫做平衡力(或其中一个力叫其余几个力的平衡力)．
2．共点力作用下物体的平衡条件．
(1)合外力为零，即：F＝0或Fx＝0；Fy＝0.
(2)共点力平衡的几何条件．
物体受两个共点力作用平衡，这两个力必大小相等，方向相反，作用在一条直线上．
物体受三个共点力作用平衡，则三个力的作 ( http: / / www.21cnjy.com )用线必相交于同一点，其中任意两个力的合力，一定与第三个力等值反向；画出力的平行四边形后，应用直角三角形的边角关系、正弦定理或余弦定理或者相似三角形对应边成比例等方法求解之．
3．三个以上共点力作用下的平衡．
正交分解法：Fx＝0；Fy＝0.
例3　一个底面粗糙，质量为M的劈放在粗 ( http: / / www.21cnjy.com )糙水平面上，劈的斜面光滑且与水平面夹角为30°，现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球，小球与斜面的夹角为30°，如图所示．
(1)当劈静止时绳子中拉力大小为多少？
(2)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈的支持力的μ倍，为使整个系统静止，μ值必须符合什么条件？
解析： (1)以水平方向为x轴，建立坐标系，并受力分析如图所示．
Fcos 60°＝FNsin 30°，
FNcos 30°＋Fsin 60°＝mg，
解得：F＝mg.
(2)以劈和小球整体为研究对象，受力分析如图所示．
FN1＋Fcos 30°＝2mg；
Fsin 30°＝Fμ；Fμ＝μFN1；
解得：μ≥.
答案：(1)mg　(2)μ≥
小结：共点力作用下物体平衡的条件是合外力为零.
1.若问题中只涉及三个力，可运用“ ( http: / / www.21cnjy.com )分力的合成法”，即任意两个力的合力与另一力大小相等，方向相反；或运用“力分解法”，把两个力作为某一个力的作用效果，找出该力两个分力的方向，通过平行四边形定则求解.
2.三力以上时采用正交分解法较方便.
变式练习
3．如图所示，质量为m，横截面为直角三角 ( http: / / www.21cnjy.com )形的物块ABC，∠ABC＝α，AB边靠在竖直墙面上，F是垂直于斜面BC的推力，现物块静止不动，则摩擦力的大小为________．
解析：物块ABC受到重力、墙的支持力、摩擦力及推力四个力作用而平衡，由平衡条件可得出静摩擦力大小为f＝mg＋Fsin α.
答案：mg＋Fsin α