课件40张PPT。第3章 相互作用第1节 重力与重心填一填练一练一、力的描述(见课本第56~57页)
1.力的概念。
2.力的表示。
(1)力的图示:力可用一条带箭头的线段来表示。它的长短表示力的大小,它的指向(箭头所指方向)表示力的方向,箭头或箭尾表示力的作用点,箭头所在的直线表示力的作用线。
(2)力的示意图:只画出带箭头的线段来表示物体在这个方向上受到了力,对线段的长度没有严格要求。填一填练一练二、重力及其测量(见课本第57~58页) 填一填练一练三、重心与稳定(见课本第59~60页)
1.重心的概念。
在研究重力对一个物体的作用效果时,可以把物体各部分受到的重力视为集中作用在某一点,这个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。任何一个物体都有重心,而且只有一个重心。
2.决定物体重心位置的因素。
质量分布均匀的物体,重心的位置只跟物体的形状有关;质量分布不均匀的物体,重心的位置除跟物体的形状有关外,还跟物体质量的分布情况有关。
3.重心位置对物体稳定程度的影响。
物体的重心越低越稳定,物体的支持面越大越稳定。填一填练一练关于重力,下列说法正确的是( )
A.重力的方向一定垂直物体所在处的地面
B.重力的方向总是指向地心
C.重力就是地球对物体的吸引力
D.重力就是由于地球的吸引而使物体受到的力
解析:重力的方向竖直向下,但不一定与地面垂直,如在斜坡上,重力方向与地面不垂直,选项A错。只有在两极和赤道上的物体,重力方向才指向地心,地面上其他位置的物体的重力方向均不指向地心,选项B错。重力是由于地球吸引而产生的力,但它不一定等于地球对物体的吸引力,选项C错,D对。
答案:D问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三对力的概念的理解?
货箱放置在汽车上,当汽车在平直的公路上匀速前进时,汽车是否对货箱具有向前的拉力?问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三1.力的四性 问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三2.力的作用效果
(1)力有两个作用效果,一是改变受力物体的运动状态(速度的大小或方向发生变化或两者同时发生变化);二是使受力物体发生形变(形状和体积的变化)。
(2)力的作用效果除与力的大小、方向有关外,还与力的作用点有关。
(3)根据力的作用效果,判断物体是否受力,是判断物体受力的最基本方法。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三【例题1】 导学号93960037下列关于力的说法中正确的是( )
A.射出枪口的子弹,能打到很远的地方,是因为子弹离开枪口后受到一个推力的作用
B.甲用力把乙推倒,说明只是甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用
C.只有有生命或有动力的物体才会施力,无生命或无动力的物体只会受到力
D.任何一个物体,一定既是受力物体,又是施力物体问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三解析:子弹在枪管内受到火药爆炸所产生的强大推力,使子弹离开枪口时有很大的速度,但子弹离开枪口以后,只受重力和空气阻力的作用,并没有一个所谓的推力,因为不可能找到这个“推力”的施力物体,故不存在,所以选项A错误。物体间力的作用总是相互的,甲推乙的同时乙也推甲,故选项B错误。不论物体是否有生命或是否有动力,它们受到别的物体作用时,都会施力,如:马拉车时,车也拉马;书向下压桌子,桌子也向上推书,故选项C错误。由于自然界中的物体都是相互联系的,找不到一个孤立的、不受其他物体作用的物体,所以每一个物体既是受力物体,又是施力物体,故选项D正确。
答案:D问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三变式训练1 关于力的描述,下列说法中正确的是( )?
A.“秋风扫落叶”,叶子受到力的作用,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也会存在
B.乒乓球运动员用力抽打乒乓球,乒乓球受力后飞出,对乒乓球施力的物体是人
C.只要两个力的大小相等,它们产生的效果一定相同
D.物体间力的作用是相互的,物体在施力的同时也在受力问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三解析:叶子受到力的作用,施力物体是风,任何力都有它的施力物体,故选项A错误;乒乓球受力后飞出, 对乒乓球施加力的作用的物体是球拍,相互作用力不需要其他物体来传递,故选项B错误;力的作用效果由力的三要素决定,大小相等的力,作用点不同、作用力的方向不同,产生的效果也不同,故选项C错误;由于力是物体间的作用,其作用是相互的,任何物体既是施力物体,也是受力物体,故选项D正确。
答案:D问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析力的图示与力的示意图?
看图思考以下问题:
(1)图中三个物体上所画出的力各是什么力?
(2)图中所给出的表示力的方法是什么方法?
(3)力的图示与力的示意图在描述力上有什么明显不同?探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析1.力的图示与力的示意图的区别
力的图示能表示力的三要素,精确表示力时经常用到;力的示意图只能表示力的作用点和方向,在对物体的受力情况进行分析时经常用到。
2.力的图示与力的示意图的画法探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析【例题2】 导学号93960038图甲、乙中A的重力均为10 N,画出它所受重力的图示。
解析:此题按以下步骤进行作图:
(1)选定一段长2 mm的线段表示2 N的力。
(2)从作用点(重心)沿力的方向画一线段,根据选定的标度,线段长短和力的大小成正比,线段上加刻度,沿竖直向下的方向画一段五倍于标度(即1 cm长度)的线段,如图丙、丁所示。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析(3)在线段上加上竖直向下的箭头表示重力的方向。
答案:见解析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析变式训练2 (1)下图中表示的是小车所受外力F的图示,所选标度都相同,则对于小车的运动,作用效果相同的是 ( )?
A.F1和F2 B.F1和F4
C.F1和F3、F4 D.以上选项都不正确
(2)如图所示,压缩弹簧对拇指的弹力为15 N,作出拇指受力的图示。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析解析:(1)只有两个力的大小和方向都相同时,作用效果才相同,故选项B正确。
(2)当拇指按压弹簧时,拇指会受到弹簧的弹力,由题意知其大小为F=15 N,方向水平向右;那么力的作用点可画在拇指和弹簧的接触处,过力的作用点向右画一条线段,截取和标度相等的三段,在线段的末端标出箭头和力的大小。如图。
答案:(1)B (2)见解析图探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析对重力和重心的理解?
扔出的石块总要落回地面,跳伞员经过一段时间总要着陆,雨滴总是由房檐向下落向地面,这些司空见惯的现象受什么共同的规律支配呢?探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析1.对重力的理解
(1)重力的产生:重力的施力物体是地球,是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力,但由于地球自转影响,重力通常不等于地球的吸引力。
(2)重力的大小。
①在同一地点,重力的大小与质量成正比。
②在不同的地点,同一物体的重力随纬度的增加而增大,随海拔高度的增加而减小。
③物体重力的大小与物体的运动状态无关,与物体是否受其他力也无关。
(3)重力的方向:重力的方向总是竖直向下,竖直向不一定垂直地面向下,一般也不是指向地心。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析(4)重力和质量的区别与联系: 探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析2.对重心的理解
(1)重心是重力的等效作用点,并非物体的全部重力都作用于重心。
(2)重心的位置可以在物体上,也可以在物体外,如一个圆形平板的重心在板上,而一个铜环的重心就不在环上。
(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关,但一个物体的质量分布或形状发生变化时,其重心在物体上的位置可能发生变化。
(4)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上;对形状不规则的薄物体,可用支撑法或悬挂法来确定其重心。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析【例题3】 导学号93960039(多选)关于重力,下列说法正确的是( )
A.重力就是地球对物体的吸引力,其方向必定指向地心
B.重力的大小可以用弹簧测力计或杆秤直接测出
C.质量大的物体所受重力可能比质量小的物体所受重力小
D.物体对悬绳的拉力或对支撑面的压力的大小可以不等于重力探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析解析:重力产生的原因是由于地球对物体的吸引,但通常情况下重力只是地球对物体的吸引力的一部分,重力的方向竖直向下但并不一定指向地心,所以选项A错误;杆秤称量的是物体的质量而非重力,选项B也错误;由公式G=mg可知,重力的大小由质量m和g值共同决定,由于在不同的地理位置g值不同,因此质量大的物体与质量小的物体在不同的地理位置处因g值的差异有可能质量大的物体所受重力反而小,选项C正确;用一根悬绳吊起一个物体,当物体静止时对该竖直悬绳的拉力大小才等于物体的重力,当物体摆动时对该悬绳的拉力大小不等于物体的重力,把物体静置于一水平支撑物上,物体对该水平支撑物的压力大小才等于物体的重力,物体静止于斜面上,物体对该支撑斜面的压力大小就不等于物体的重力,选项D正确。
答案:CD探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析变式训练3 关于重力的大小,下列说法正确的是 ( )?
A.物体的重力大小总是恒定的
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
解析:物体的重力G=mg,物体的质量m是恒定的,但g的取值与地理位置有关。同一地点,g的取值相同。随着物体所处的纬度的升高,g取值增大;随高度的增加,g将减小。不能认为物体的重力是恒定的,故选项A错误,选项B正确。由公式G=mg可知,物体所受的重力与物体的质量和g值有关,与物体是否受其他力及运动状态均无关,故选项C错误。用测力计竖直悬挂重物,只有静止时,物体对测力计的拉力才等于物体的重力,故选项D错误。
答案:B探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析【例题4】 导学号93960040(多选)关于物体的重心,下列说法正确的是( )
A.物体的重心一定在物体上
B.用线竖直悬挂的物体静止时,线的方向一定通过重心
C.一块砖平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变
D.舞蹈演员在做各种优美的动作时,其重心在体内位置不变
解析:物体的重心是各部分所受重力的等效作用点,可在物体上,也可在物体外,所以选项A错误;用线将物体竖直静止悬挂时,由二力平衡可知拉力与重力等大反向共线,重力过重心,所以拉力作用线一定过重心,故选项B正确;对于形状和质量分布固定的物体,其重心与物体如何放置无关,所以选项C正确;物体的形状发生变化时,其重心往往要改变,所以选项D错误。
答案:BC探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析变式训练4 以下关于物体重心位置的说法中正确的是( )?
A.汽车上的货物卸下后,汽车的重心位置降低了
B.物体在斜面上下滑时,物体的重心位置相对物体的位置降低了
C.重心是物体所受重力的作用点,故重心一定在物体上
D.对于给定的物体,无论其形状如何变化,其重心位置是不变的
解析:重心的概念运用了“等效替代”的方法,重力并不真的只作用在重心一个点上,物体的各部分皆受重力的作用,只是为了研究的方便,才把各部分所受的重力等效为作用在重心一个点上。重心的位置与物体的形状、质量分布等有关。当物体的形状或质量分布发生变化时,其重心位置也随着改变,故选项A对,D错;对于圆环状的物体,其重心位置可以不在圆环上,故选项C错;当只是物体的位置发生变化,而其形状及质量分布不变时,物体的重心位置相对物体自身是不变的,故选项B错。
答案:A探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析1 2 3 4 51.(多选)下列关于力的说法,正确的是( )
A.力是物体对物体的作用,力的作用是相互的
B.力是由施力物体发出,被受力物体接受的一种特殊物质
C.力的作用是同时发生的
D.地球对苹果有力的作用,而苹果对地球没有力的作用,所以苹果落向地球
解析:力是物体对物体的作用,这种作用是同时产生的,也是相互的,故选项A、C正确,D错误。力是一种作用,不是特殊物质,故选项B错误。
答案:AC1 2 3 4 52.(多选)一人用斜向下的力推小车前进,力的大小为40 N,方向与水平方向成30°角,在图中画出的推小车的力的图示中,正确的是( )
解析:在力的图示中必须明确力的标度(用多少毫米表示多少牛的力)、方向、大小、作用点。
答案:AD1 2 3 4 53.关于重力的方向,下列说法中正确的是( )
A.重力的方向总是垂直向下
B.重力的方向总是竖直向下
C.重力的方向总是和支持物的支持面垂直
D.重力的方向总是指向地心
解析:重力的方向总是竖直向下,即与水平面垂直,不是垂直于地面,也不是与支持面垂直。
答案:B1 2 3 4 54.关于物体的重心,下列说法正确的是( )
A.物体升高或降低时,重心在物体中的位置也随之升高或降低
B.物体的形状改变时,它的重心位置必定改变
C.物体的重心可以在物体上,也可以在物体的外部空间
D.随物体放置方法的不同,重心在物体内的位置也会发生改变
解析:物体的重心位置是固定的,不会随物体升降而改变,故A错误;重心由物体的质量分布决定,但形状改变时,重心位置可以不变,故B错误;物体的重心可以在物体上,也可以在物体外,故C正确;重心的位置与物体的放置方法无关,故D错误。故选C。
答案:C1 2 3 4 55.(选做题)一质量为0.6 kg的物体放在倾角为30°的斜面上,用与斜面平行的、大小为8 N 的力F拉着它沿斜面向上运动,如图所示,画出拉力和重力的图示。(g取10 N/kg)
解析:重力是由地球的吸引而产生的,大小为G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N,方向竖直向下,重力的作用点在物体的重心上,重力与是否受其他力及运动状态无关。掌握画力的图示的正确方法,特别注意同一个力的图示中要使用同一个标度。
答案:如图所示第3章 相互作用
第1节 重力与重心
课后训练案
巩固提升
A组(20分钟)
1.下列关于力的说法中正确的是( )
A.先有施力物体,然后才有受力物体
B.足球运动员一脚踢出去却没有踢中足球,看来力可以没有受力物体
C.两个力大小都为5 N,则这两个力一定相等
D.有施力物体就一定有受力物体
解析:力不能离开物体而单独存在,一个物体是施力物体的同时也是受力物体。力是矢量,大小相等、方向相同的两个力才相等。
答案:D
2.台球是大家比较喜欢的一种比赛项目,如图所示,在运动员击球的瞬间,白色球所受动力的施力物体和受力物体分别为( )
A.运动员、白色球 B.运动员、球杆
C.球杆、白色球 D.白色球、球杆
解析:研究的是白色球,直接对白色球产生动力的是球杆,而不是运动员,白色球所受动力是球杆和白色球之间的相互作用,故其施力物体是球杆,受力物体是白色球。
答案:C
3.关于在水平草地上,被足球运动员踢出的正在滚动的足球的受力情况,以下说法中正确的是( )
A.足球受到踢力
B.足球受到沿运动方向的动力
C.足球受到地面对它的阻力
D.足球没有受到任何力的作用
解析:运动员踢球的力只有脚与球接触的瞬间才存在,球离开脚后,脚踢球的力也就不存在了,选项A错误;认为足球受到沿运动方向的动力是错误的,因为找不到该力的施力物体,选项B错误;在草地上运动的足球受到重力、地面对它的支持力和地面对它的阻力,选项C正确,D错误。
答案:C
4.关于重力的说法中正确的是( )
A.在落向地球时,物体受的重力大于它静止时受的重力
B.因重力的方向总是竖直向下的,故重力一定和地面垂直
C.重力就是物体对水平桌面的压力
D.一个物体不论是静止还是运动,也不论是怎么运动,受到的重力都是一样的
解析:一个物体受到的重力与运动状态无关,重力大小等于物体静止时对水平桌面的压力,不是物体对桌面的压力,所以选项A、C错误,选项D正确;重力的方向总是竖直向下的,即重力的方向总是和水平面垂直,与地面不一定垂直,选项B错误。
答案:D
5.关于重心的描述,下列说法中正确的是( )
A.重心是物体全部质量集中的点
B.重心是重力的等效作用点,是物体各部分所受重力的抽象集合
C.向半球形碗内缓慢装满水的过程中,重心位置不发生变化
D.质量分布均匀的直铁丝无论怎样弯曲,重心不会发生变化
解析:重心是重力的等效作用点,并非物体的全部重力都作用于重心,是各部分重力作用点集合的抽象化,故选项A错误,B正确;向半球形碗内缓慢装水的过程中,其水与碗整体的质量分布发生变化,其重心位置也会发生变化,故选项C错误;质量分布均匀的直铁丝发生弯曲时,因其形状发生变化,重心也可能发生变化,故选项D错误。
答案:B
6.关于如图所示的两个力F1和F2,下列说法正确的是( )
A.F1=F2,因为表示两个力的线段一样长
B.F1>F2,因为表示F1的标度大
C.F1D.无法比较,因为两个力的标度的大小未知
解析:用力的图示法表示力时,所表示的力的大小取决于选取标度的大小和线段的长度,离开标度的大小,仅由线段的长度无法比较F1与F2的大小,所以选项A、B、C均错误,D正确。
答案:D
7.在城市楼房的建筑工地上经常见到吊塔,工人师傅在安装吊塔时,常在吊塔臂未装滑轮的一端安装一个大的铁箱,并在铁箱内装入很重的沙子(如图所示),其主要目的是( )
A.左右对称,美观
B.增加吊塔质量,防止被风吹得左右摇摆
C.防止沙子不够用,做临时补充
D.使吊塔吊起建材时,其重心落在竖直固定架上,工作起来更加平衡、安全
解析:吊塔吊起很重的建材时,为防止重心偏离竖直铁架,在非起重端加一装满沙子的箱子,使起重臂的重心落在竖直架上,工作时吊塔更加安全、稳定、平衡,选项A、B、C错,D对。
答案:D
8.下图中,质量分布均匀的物体A受到的重力都是8 N,试画出物体A所受重力的示意图。
解析:从图中各物体的重心作竖直向下的直线,在线段末尾加箭头表示方向,所得各物体的重力的示意图如图所示。
答案:见解析图
9.导学号93960041
如图所示,n块厚度为d的相同的砖块,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多少?
解析:砖块都靠在一起平放在地面上时重心距地面高度h1=,叠起来以后可看作一个整体,重心离地的高度h2=,所以重心升高的高度为Δh=h2-h1=d。
答案:d
B组(15分钟)
1.下列说法中正确的是( )
A.“风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的
B.网球运动员用力击球,网球受力后飞出,网球受力的施力物体是人
C.每个力都必有施力物体和受力物体
D.只有直接接触的物体间才有力的作用
解析:力是物体对物体的作用,任何力都有它的施力物体和受力物体,选项A错,C对。网球受力的施力物体是球拍,选项B错。有些力如重力、磁力等物体间不接触就可以发生作用,选项D错。
答案:D
2.关于物体的重力和重心,下列说法正确的是( )
A.物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的,所以方向总是垂直于地面向下
B.同一物体在地球上的不同位置,当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的,当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同
C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点
D.形状规则的物体(如正方体),其重心一定在其几何中心处
解析:重力的方向是竖直向下,垂直于地面向下不一定是竖直向下,选项A错;同一物体在地球上的不同位置,所受重力的大小一般不同,利用弹簧测力计测量当然也一般不同,选项B错;重心是物体各部分所受重力的等效作用点,选项C对;影响重心的分布有两个因素,一是质量分布是否均匀,二是物体的几何外形,只有质量分布均匀、形状规则的物体,其重心才在其几何中心处,选项D错。
答案:C
3.一人站在体重计上称体重,保持立正姿势称的体重为G,当其缓慢地把一条腿伸出台面,体重计指针稳定后读数为G',则( )
A.G>G' B.GC.G=G' D.无法判定
解析:重力与物体形状无关,人站在体重计上缓慢地把一条腿伸出台面时,仍处于静止状态,人依然只受两个力,体重计的示数仍等于人重力的大小。
答案:C
4.一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,对容器和容器内的水组成的系统的重心,下列说法正确的是( )
A.缓慢下降 B.慢慢上升
C.先下降后上升 D.先上升后下降
解析:容器装满水时,系统的重心在圆球球心处,当水流出时水的重心不断下降,当容器中水即将流尽时,系统的重心位置又接近于容器的中心位置,故重心先下降后上升,选项C正确。
答案:C
5.如图所示,矩形均匀薄板长AC=60 cm,宽CD=10 cm,在B点以细线悬挂,板处于平衡,AB=35 cm,则悬线和板边缘CA的夹角α= 。?
解析:均匀矩形薄板的重心在其对角线AD、CE交点O处,如图所示,根据二力平衡可知重力G与悬线拉力等大反向,且共线。过O作OF⊥AC交AC于F,由几何关系可知
tan α==1,
则α=45°。
答案:45°
6.导学号93960042我们已经知道月球表面的重力加速度约为地球表面的,假设一名质量为70 kg的宇航员登上月球:(地球表面的重力加速度g取10 N/kg)
(1)求这名宇航员在月球上的重力大小。
(2)假设这名宇航员在地球上最多能举起100 kg的物体,那么该宇航员在月球上最多能举起多大质量的物体?
解析:(1)这名宇航员在月球上的重力大小为G=mg月=m·g=70× N=117 N。
(2)设宇航员在地球和月球上分别能举起的物体质量最多为m1、m2,
则m1g=m2g月
则m2=m1=6×100 kg=600 kg。
答案:(1)117 N (2)600 kg
课件39张PPT。第2节 形变与弹力第1课时 形变与弹力填一填练一练一、形变(见课本第63~64页)
1.定义:物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化称为形变。
2.分类:
(1)弹性形变:弹性体(撤去外力后能够恢复原来形状的物体)发生的形变。
(2)范性形变:物体发生形变后不能恢复原来的形状的形变。
3.弹性限度:当弹性体形变达到某一值时,即使撤去外力,物体也不能再恢复原状,这个值叫做弹性限度。填一填练一练二、弹力(见课本第65~68页)
1.概念。
物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用。
2.方向。
弹力的方向总是与物体形变的趋向相反,以使物体恢复原状。
3.胡克定律。
(1)内容:在弹性限度内,弹性体(如弹簧)弹力的大小与弹性体伸长(或缩短)的长度成正比。
(2)公式。
(3)适用条件:在弹性体的弹性限度内。填一填练一练4.应用。
(1)拉伸或压缩的弹簧可以储存弹性势能。
(2)弹簧具有弹性,可以缓冲减震、自动复位。填一填练一练(多选)下列关于弹力的说法中正确的是( )
A.两物体直接接触就一定有弹力作用
B.不直接接触的物体间一定没有弹力作用
C.直接接触的物体之间发生了弹性形变就一定有弹力产生
D.只要物体发生形变就一定有弹力产生
解析:根据弹力产生的条件可知,接触和弹性形变是产生弹力的两个不可或缺的条件,缺一不可,故选项A、D错误,B、C正确。
答案:BC问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三弹力的产生及判断?
如图所示的情景中,运动员、箭、小车的运动状态为什么能发生变化?这个作用是哪个物体发生形变产生的?问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三1.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形变引起的。
2.弹力产生的过程
3.弹力产生的两个条件
(1)两物体直接接触。
(2)互相接触的物体发生弹性形变。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三4.判断弹力有无的两种常见方法
(1)直接判断:对于形变较明显的情况,可根据弹力产生条件直接判断。
(2)“假设法”判断:对于形变不明显的情况,可用“假设法”进行判断,常见以下三种情形:
①假设与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的状态是否发生改变。若状态不变,则此处不存在弹力;若状态改变,则此处存在弹力。
②假设有弹力,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态。若能保持,则说明有弹力;若不能保持,则说明没有弹力。
③假设没有弹力,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态。若能保持,则说明没有弹力;若不能保持,则说明有弹力。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三【例题1】 导学号93960043如图所示,图中各物体均静止,各接触面均光滑,试分析a、b之间一定有弹力的是 ( )
解析:在题图A、B、C中,若用假设法将物体b去掉,若物体a仍能保持静止状态,表明物体a、b之间无弹力作用。显然A、B两图中a的状态无变化,而C图中将b拿走,a物体必然向右摆动,说明A、B两图中a、b之间无弹力作用,C图中a、b之间有弹力作用,而D图中小球a必受重力作用,小球a竖直悬挂,必定受弹簧的拉力,假设斜面b对小球a产生弹力,则弹力的存在必使小球a向左运动,与题设条件相矛盾,故D图中小球a与斜面b之间无弹力作用。故选项C正确。
答案:C问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三变式训练1?一个球形物体O静止放在光滑的水平地面上,并与竖直墙壁相接触,A、B两点是球与墙和地面的接触点,则下列说法正确的是( )
A.物体受三个力,重力、地面对物体的支持力、
墙壁对物体的弹力
B.物体受两个力,重力、地面对物体的支持力
C.物体受两个力,重力、物体对地面的压力
D.物体受三个力,重力、物体对地球的引力、物体对地面的压力
解析:球形物体虽与墙接触,但它们之间无弹力作用,故物体只受重力和地面对物体的支持力两个力,选项B对。
答案:B问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析弹力方向的判断?
画出图中物体所受弹力的示意图,题图中各接触面均光滑,各物体均静止。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析1.弹力方向的特点
发生弹性形变的物体,由于恢复原状产生弹力,弹力的方向由施力物体的形变的方向决定,弹力的方向总与施力物体形变的方向相反。
(1)压力的方向:垂直于接触面指向被压的物体。
(2)支持力的方向:垂直于接触面指向被支持的物体。
(3)绳对物体的拉力方向:沿着绳指向绳收缩的方向。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析2.几种常见弹力方向的对比 探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析【例题2】 导学号93960044在如图所示的图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图,其中甲、乙、丙中物体P处于静止状态,丁中物体P(即球)在水平面上匀速滚动。
思路:解答本题时应把握以下三点:
(1)当面(或曲面)接触,弹力垂直于面。
(2)绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向。
(3)与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析解析:甲属于绳的拉力,应沿绳指向绳收缩的方向,因此弹力方向沿绳向上;乙中A点属于点与球面相接触,弹力应垂直于球面的切面斜向上,必过球心O,B点属于点与杆相接触,弹力应垂直于杆向上;丙中A、B两点都是球面与平面相接触,弹力应垂直于平面,且必过球心,所以A处弹力方向水平向右,B处弹力垂直于斜面向左上方,且都过球心;丁中小球P不管运动与否,都是属于平面与球面相接触,弹力应垂直于平面,且过球心,即向上。
它们所受弹力的示意图如图所示。
答案:见解析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析变式训练2 分别对下列甲、乙图中小球、丙图中杆画出受力示意图。(甲中小球用细绳挂在光滑的墙上,乙中小球用细绳拴着搁在角上,丙中杆放在光滑的半球形碗中)?探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析解析:各物体受力如图所示:
答案:见解析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析弹力大小的计算?
如图是某人正在参与的一项运动——蹦极,看图思考以下问题:
(1)弹性绳没有伸直前该人是否受绳的弹力作用?
(2)弹性绳伸直后,随着绳子的伸长,人受到的弹力怎样变化?探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析1.胡克定律 探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析2.胡克定律的推论:ΔF=kΔx
根据胡克定律,可作出弹力F与形变量x的图象,如图所示,这是一条通过原点的倾斜直线,其斜率( )反映了k的大小。故可得出ΔF=kΔx,即弹力的变化量ΔF与弹簧形变量的变化量Δx成正比。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析【例题3】 导学号93960045一根轻弹簧,其弹力F的大小与长度x的关系如图中的线段a和b所示。
(1)弹簧原长为多少?
(2)弹簧的劲度系数为多大?
(3)弹簧长度为6 cm时,弹力大小为多少?探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析解析:由题图可知,a段表示弹簧被压缩,b段表示弹簧被拉伸。
(1)弹力为零时,对应弹簧长度x0=12 cm,即为原长。
(2)对b段,根据胡克定律知,劲度系数
(3)当弹簧长度为6 cm时,根据胡克定律知,弹簧弹力F=kx'=2 500×(12-6)×10-2 N=150 N。
答案:(1)12 cm (2)2 500 N/m (3)150 N探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析变式训练3?(多选)如图所示,a、b为两根相连的轻质弹簧,它们的劲度系数分别为ka=1×103 N/m,kb=2×103 N/m,原长分别为la=6 cm,lb=4 cm。在下端挂一物体G,物体受到的重力为10 N,平衡时( )
A.a下端受的拉力为4 N,b下端受的拉力为6 N
B.a下端受的拉力为10 N,b下端受的拉力也为10 N
C.a的长度变为7 cm,b的长度变为4.5 cm
D.a的长度变为6.4 cm,b的长度变为4.3 cm
解析:两弹簧串联时,所受拉力处处相等,均为10 N,由胡克定律知, ,选项B、C
对,A、D错。
答案:BC探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析1 2 3 4 51.关于弹性形变,下列说法正确的是( )
A.物体形状的改变叫弹性形变
B.一根铁丝用力折弯后的形变就是弹性形变
C.物体在外力停止作用后,能够恢复原状的形变叫弹性形变
D.物体受外力作用后的形变叫弹性形变
解析:所谓弹性形变就是发生形变的物体撤去外力后,能够恢复到原状,故选项C正确。
答案:C1 2 3 4 52.关于弹力,下列说法中正确的是( )
A.相互接触的物体间一定有弹力
B.发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用
C.先有弹性形变,后有弹力
D.不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用
解析:本题考查弹力的产生条件,相互接触且接触处发生弹性形变时才产生弹力,若接触处发生永久的不能恢复原状的形变,也不能产生弹力;弹力随弹性形变产生而产生,随弹性形变消失而消失,无先后关系,故只有选项D正确。
答案:D1 2 3 4 53.关于弹力的方向,下列说法中正确的是( )
A.物体静止在水平桌面上,桌面对物体的支持力方向是竖直向下的
B.物体沿斜面下滑时,斜面对物体的支持力方向是沿斜面向上的
C.用绳悬挂物体时,绳对物体的拉力方向是沿绳收缩的方向
D.用水平直杆固定路灯时,直杆对路灯的弹力方向一定在直杆所在直线上
解析:水平桌面对物体的支持力方向竖直向上,选项A错误;斜面对物体的支持力垂直斜面向上,选项B错误;直杆对路灯的弹力与重力平衡,竖直向上,选项D错误。
答案:C1 2 3 4 54.如图所示的装置中,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计,平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3,其大小关系是( )
A.F1=F2=F3 B.F1=F2C.F1=F3>F2 D.F3>F1>F2
解析:对小球受力分析,左边装置中小球受到重力mg和轻弹簧的弹力F1的作用,根据平衡条件可知F1=mg;其他两个装置中弹簧的弹力等于细线的拉力,对小球受力分析,根据平衡条件可知细线上拉力等于小球重力,则有F2=F3=mg。因此,F1=F2=F3=mg,选项A正确,其他选项均错误。
答案:A1 2 3 4 55.(选做题)由实验测得某弹簧的长度x和弹力F的关系如图所示。
(1)该弹簧的原长为多少?
(2)该弹簧的劲度系数为多少?
(3)若用25 N的力压弹簧,弹簧的长度为多少?
解析:(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长,由题图可知该弹簧的原长为x0=15 cm。1 2 3 4 5(1)(2)还可以用以下方法求解:
根据胡克定律得F=k(x-x0),代入图象中的两点(0.25 m,50 N)和(0.05 m,-50 N),可得50 N=k(0.25 m-x0),-50 N=k(0.05 m-x0),解得x0=0.15 m=15 cm,k=500 N/m。
答案:(1)15 cm (2)500 N/m (3)10 cm第2节 形变与弹力
第1课时 形变与弹力
课后训练案
巩固提升
A组(20分钟)
1.下列有关弹力的一些说法,正确的是( )
A.只有弹簧才有可能施加弹力
B.施加弹力的物体一定有形变
C.墨水瓶放在课桌上,墨水瓶对课桌施加了弹力,但墨水瓶没有发生形变
D.压力就是竖直向下的弹力
解析:根据产生弹力的条件,只要两物体接触,发生了形变,物体间就产生弹力,可知选项A错误,选项B正确。墨水瓶放在课桌上,对课桌施加弹力的原因是墨水瓶发生了形变,故选项C错误。压力是一种效果力,当弹力产生一种压某一个面的效果时,我们可以说物体对该面施加了压力,但方向不一定竖直向下,如斜面上的物体对斜面的压力垂直于斜面斜向下,故选项D错误。
答案:B
2.杂技演员有高超的技术,能轻松地顶住落下的坛子。关于他顶坛子时头顶受到的压力产生的直接原因是( )
A.坛子的形变 B.头的形变
C.坛子受到的重力 D.人受到的重力
解析:头顶和坛子相互挤压,都发生弹性形变,坛子要恢复形变,对头顶产生了弹力,这就是头顶受到的压力。
答案:A
3.
如图所示,两只同样的弹簧测力计每只自重0.1 N,下端的挂钩重力忽略不计,甲“正挂”而乙“倒挂”,在乙的下方挂上重0.2 N的砝码,则甲、乙弹簧测力计的读数分别为( )
A.0.2 N,0.3 N
B.0.3 N,0.2 N
C.0.3 N,0.3 N
D.0.4 N,0.3 N
解析:甲弹簧测力计的读数应等于乙的重力和砝码的重力之和,乙弹簧测力计的读数等于它自身的重力和砝码的重力之和,二者读数相等,都为0.3 N。
答案:C
4.(多选)关于胡克定律,下列说法中正确的是( )
A.由F=kx可知,弹力F的大小与弹簧的长度成正比
B.由k=可知,弹簧的劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的长度改变量x成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的,与弹力F和弹簧形变量x的大小无关
D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小
解析:对于确定的弹簧而言,在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧的形变量x成正比,选项A错误;弹簧的劲度系数k由弹簧本身的因素决定,与弹力F的大小和形变量x的大小无关,k在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小,选项B错误,C、D正确。
答案:CD
5.如图所示,三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c。支点P、Q在同一水平面上,a球的重心为Oa,位于球心,b球和c球的重心Ob、Oc分别位于球心的正上方和球心的正下方,三球均处于平衡状态。支点P对a球、b球、c球的弹力分别为Fa、Fb、Fc,则( )
A.Fa=Fb=Fc B.Fb>Fa>Fc
C.FbFb=Fc
解析:
相互作用的物体属于点与曲面接触,弹力的方向垂直于过接触点的切面,且指向球心,与重心位置无关,故三种情况下弹力方向是一致的,如图所示。故选项A正确。
答案:A
6.一根轻质弹簧,当它上端固定、下端悬挂重为G的物体时,长度为L1;当它下端固定在水平地面上,上端压一重为G的物体时,其长度为L2,则它的劲度系数是( )
A. B. C. D.
解析:由胡克定律知G=k(L1-L0),G=k(L0-L2),联立可得k=,选项D对。
答案:D
7.按下列要求画出图中物体所受的弹力的示意图。
(1)图中大球面对小球的支持力。
(2)图中墙棱和地面对杆的弹力。
(3)图中重为G的物体挂在水平轻杆OA的O端,A端与竖直墙上的铰链相接,用细绳OB将杆O端拉住,O端所受的弹力。
解析:(1)题图中大球面与小球面的接触为曲面上点与点的接触,弹力方向应与两曲面的切面垂直,也就是沿两球心的连线方向,指向小球,作用点在小球上,弹力的示意图为图甲。
(2)题图中墙棱与杆、地面与杆均为点与平面的接触,弹力方向应过点垂直平面,两弹力的示意图为图乙。
(3)题图中与O端接触的物体有三个,OB绳、OA杆和悬挂物体的细绳,细绳上弹力的方向一定沿绳,因OA杆为轻杆,所以轻杆对O端有支持作用且沿杆向右。各力的示意图如图丙。
答案:见解析
8.导学号93960046一根轻弹簧在10.0 N的拉力作用下,长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm。
(1)当这根弹簧长度为4.20 cm时,受到的压力有多大?弹簧的劲度系数为多大?
(2)当弹簧受到15 N的拉力时,弹簧的长度是多少?
解析:(1)已知弹簧原长
l0=5.00 cm=5.00×10-2 m,
在拉力F1=10.0 N的作用下,
弹簧伸长到l1=6.00 cm=6.00×10-2 m,
根据胡克定律F1=kx1=k(l1-l0)可得
k= N/m=1.00×103 N/m。
当压力为F2时,弹簧被压缩到
l2=4.20 cm=4.20×10-2m,
根据胡克定律F2=kx2=k(l0-l2)=1.00×103×(5.00-4.20)×10-2 N=8.0 N,
即压力为8.0 N,
弹簧的劲度系数为1.00×103 N/m。
(2)此时弹簧的弹力F=15 N,弹簧的伸长量为x。
由胡克定律得x= m=1.5×10-2 m=1.5 cm,
此时弹簧的长度为l=l0+x=6.5 cm。
答案:(1)8.0 N 1.00×103 N/m (2)6.5 cm
B组(15分钟)
1.
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。故选项D正确。
答案:D
2.(多选)
如图所示,一小球用三根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1、3倾斜,绳2恰好竖直,则小球所受的作用力个数可能是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:小球一定受到竖直向下的重力作用,小球还受到轻绳的拉力作用。小球可能只受到轻绳2竖直向上的拉力;也可能只受到轻绳1和轻绳3的拉力,因为它们的合力也可以竖直向上;还可能受到三根轻绳的拉力,因为它们的合力也可以竖直向上。故选项B、C、D正确。
答案:BCD
3.如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:
①中弹簧的左端固定在墙上;②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用;③中弹簧的左端系一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;④中弹簧的左端系一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零,以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量,则有( )
A.l2>l1 B.l4>l3
C.l1>l3 D.l2=l4
解析:因为四个弹簧上各点受到的拉力都是F,由胡克定律可知F=kx,则四个弹簧的伸长量x=都相等,所以选项D正确。
答案:D
4.
如图所示,摩擦及绳子、滑轮的质量均不计,物体A重4 N,物体B重1 N,以下说法正确的是( )
A.地面对A的支持力是4 N
B.测力计的读数为2 N
C.物体A受到地面的支持力为2 N
D.测力计示数为3 N
解析:绳子向上拉A的力应等于B的重力1 N,这样A受三个力的作用:向下的重力为4 N,向上的绳子的拉力为1 N,地面对A的支持力应竖直向上为3 N,故选项A、C错误;而测力计的示数应为两绳子向下的拉力之和,故应为2 N,所以选项B正确,而选项D错误。
答案:B
5.量得一只弹簧测力计3 N和5 N两刻度线之间的距离为2.5 cm。求:
(1)这只弹簧测力计3 N刻度线与零刻度线之间的距离。
(2)这只弹簧测力计所用弹簧的劲度系数。
解析:本题考查弹簧测力计的原理和胡克定律,关键是明确弹簧测力计的零刻度与弹簧的原长相对应。
设3 N和5 N刻度线与零刻度线的距离分别是x1、x2,则Δx=x2-x1=2.5 cm,两力之差ΔF=F2-F1=2 N。根据胡克定律k= N/m=80 N/m。又F1=kx1,所以x1= m=0.037 5 m=3.75 cm。即3 N刻度线与零刻度线之间的距离是3.75 cm。
答案:(1)3.75 cm (2)80 N/m
6.导学号93960047
如图所示,一劲度系数为k2的弹簧竖直地放在桌面上,上面压一质量为m的物体,另一劲度系数为k1的弹簧竖直地放在物体上面,其下端与物体的上表面连接在一起,两个弹簧的质量都不计。要想使物体在静止时下面弹簧承受的压力减小为原来的,应将上面弹簧的上端A竖直提高一段距离d,则d应为多大?
解析:物体处于平衡状态,在竖直方向上所受的合外力为零。
当上面的弹簧没有作用力时,下面弹簧对物体的支持力等于物体的重力,所以下面弹簧的压缩量为Δx1=。
当上面弹簧提起时,下面弹簧的弹力减小为物体重力的,设此时弹簧的压缩量为Δx2,则k2Δx2=,得Δx2=。
下面弹簧两次压缩量之差为Δx=Δx1-Δx2=。
这说明物体要上升Δx。
当提起A端时,上面弹簧的伸长量为Δx3,产生的弹力大小为=k1Δx3,所以Δx3=。
A端上移的距离等于下面弹簧减少的压缩量与上面弹簧伸长量之和。
所以d=Δx+Δx3=。
答案:
课件31张PPT。第2课时 实验:探究弹力与弹簧伸长的关系填一填一、实验目的
1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系。
2.学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据。
3.验证胡克定律。
二、实验原理
1.用悬挂法测量弹簧的弹力F。
弹簧下端悬挂的钩码静止时,弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等,在弹簧下端悬挂不同的钩码个数,并分别求出重力,从而得到弹簧弹力。
2.测出弹簧的伸长量x。
弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出,其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得。填一填3.探究弹力和弹簧伸长的关系。
建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
4.求弹簧的劲度系数。
弹簧的弹力F与其伸长量x成正比,比例系数 即为弹簧的劲度系数;另外,在F-x图象中直线的斜率也等于弹簧的劲度系数。
三、实验器材
铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸。填一填四、实验步骤
1.按图安装实验装置,记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。
2.在弹簧下端悬挂一个钩码,平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。
3.增加钩码的个数,重复上述实验过程,将数据填入表格,以F表示弹力,l表示弹簧的总长度,x=l-l0表示弹簧的伸长量。填一填填一填五、数据处理
1.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图。连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线,如图所示。
2.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数,这个常数也可据F-x图线的斜率求解,填一填六、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,从而使坐标上描的点尽可能稀一些,这样作出的图线精确。
3.测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量,刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差。
4.描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。
5.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。
七、误差分析
由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,存在较大的测量误差,另外由于弹簧自身的重力的影响,即当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量,这样所作图线往往不过原点。探究一探究二实验步骤及误差分析?
【例题1】 导学号93960048
如图所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。
(1)为完成实验,还需要的实验器材有 。?
(2)实验中需要测量的物理量有 。?探究一探究二(3)为完成该实验,设计的实验步骤如下:
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;
B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0;
C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码,分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式,首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;
F.解释函数表达式中常数的物理意义;
G.整理仪器。
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来: 。?探究一探究二解析:(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量;(2)根据实验原理,实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度);(3)根据完成实验的合理性可知,先后顺序为CBDAEFG。
答案:(1)刻度尺
(2)弹簧原长、弹簧所受外力及对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)
(3)CBDAEFG探究一探究二变式训练1 (多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,以下说法正确的是( )?
A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度
B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态
C.用直尺测量弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D.用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等
解析:弹簧的伸长量是指弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长,故选项C错误;对于同一个弹簧,其拉力与伸长量的比值,在弹性限度内相等,对于不同的弹簧,拉力与伸长量的比值不一定相同,故选项D错误。所以正确选项为A、B。
答案:AB探究一探究二探究一探究二实验原理和数据处理?
【例题2】 导学号93960049某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是50 g,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将6个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在了表中。(弹力始终未超过弹性限度,g取10 N/kg)探究一探究二(1)试根据这些实验数据在给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧伸长量x的关系图象。(2)根据图象可知弹簧的劲度系数k= N/m。(保留三位有效数字)?探究一探究二解析:(1)根据x=l-l0,算出各弹力所对应的伸长量如表所示:
以弹力F为纵坐标,伸长量x为横坐标,在坐标系中标出各伸长量下的弹力所对应的点,用平滑的曲线将各个点连接所得F-x图象如图所示。探究一探究二(2)F-x图象的斜率等于劲度系数,由图象知图线是一条过原点的直线,当F=3.0 N时弹簧形变量x=0.48 m,故 N/m=6.25 N/m。
答案:(1)见解析 (2)6.25探究一探究二变式训练2 (2011·安徽理综)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的砝码。实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在图上标出。(g取9.8 N/kg)?
(1)作出m-l的关系图线。
(2)弹簧的劲度系数为 N/m。?探究一探究二解析:(1)画一条直线尽量通过较多的点,如答案中图。
(2)在画出的图象上选取较远的两点,用于计算劲度系数。
选(11.5,0.75)及(19.0,2.75)两点,有
答案:(1)如图所示
(2)0.261(0.248~0.262均可)探究一探究二1 2 3 4 51.(多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中关于操作步骤的先后顺序,下列说法正确的是( )
A.先测量原长,后竖直悬挂
B.先竖直悬挂,后测量原长
C.先后顺序对实验结果无影响
D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
解析:由于弹簧自身有重力,悬挂时的长度大于水平放置时的长度,所以测量其竖直悬挂时的长度为弹簧原长,故选B、D。
答案:BD1 2 3 4 52.一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”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关系的图象如图所示。下列表述正确的是( )
A.a的原长比b的长
B.a的劲度系数比b的大
C.a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:图象的横轴截距表示弹簧的原长,选项A错误;图象的斜率表示弹簧的劲度系数,选项B正确,C错误;图象不过原点,选项D错误。
答案:B1 2 3 4 53.如图甲所示,一个弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连。对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图象(图乙)。下列判断错误的是( )
A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比
C.该弹簧的劲度系数是200 N/m
D.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变1 2 3 4 5解析:由题图知,F-x图线是一个过原点的直线,k= N/m=200 N/m,可知选项A错误,B、C、D正确。
答案:A1 2 3 4 54.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系,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当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。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 2 3 4 5(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标系图乙中,请作出F-L图线。
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0= cm,劲度系数k= N/m。?1 2 3 4 5(3)试根据该同学以上的实验情况,帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其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)F-L图线如图所示:1 2 3 4 5(2)弹簧的原长L0即弹力为零时弹簧的长度,由图象可知L0=5×10-2 m=5 cm。
劲度系数为图象直线部分的斜率k=20 N/m。
(3)记录数据的表格如下表
(4)优点:可以避免弹簧自身重力对实验的影响。
缺点:弹簧与桌面及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)5 20 (3)(4)见解析1 2 3 4 55.一位同学做“探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验,下表是这位同学探究弹簧伸长量与弹力之间的关系时所测出的几组数据:
(1)算出每一次的弹簧伸长量,并将结果填在上表的空格内。1 2 3 4 5(2)在如图所示的坐标纸上作出F-x图线。
(3)写出图线的函数表达式: 。?1 2 3 4 5解析:(1)弹簧后来长度减去原长为弹簧伸长量,得出数据填入表格如下:1 2 3 4 5(2)选定坐标轴标度后,根据实验数据描点、连线,所得图线如图所示。
(3)由图线求得其斜率为42 N/m,所以图线的函数表达式为F=42x(N)。
答案:(1)(2)见解析 (3)F=42x(N)课件34张PPT。第3节 摩擦力填一填练一练一、静摩擦力与滑动摩擦力(见课本第70~73页) 填一填练一练二、摩擦力的调控(见课本第75页)
1.减小摩擦力的方法:减小物体表面的粗糙程度或改变相互接触的材料来减小动摩擦因数;变滑动摩擦为滚动摩擦。
2.增大摩擦力的方法:增大物体表面的粗糙程度或改变相互接触的材料来增加动摩擦因数;变滚动摩擦为滑动摩擦。填一填练一练装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图所示,则在匀速拖出的过程中( )
A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小
B.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,拉力逐渐减小
C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小
D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人的拉力也不变填一填练一练解析:匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间,材料的重心在台面上,故材料对台面的压力不变,故材料受到的支持力不变,故C错误;而在拉动过程中,动摩擦因数不变,由f=μN可知摩擦力是不变的,故A、B错误;因为材料做匀速直线运动,所以工人的拉力是不变的,故D正确。
答案:D问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三对摩擦力的理解?
由于摩擦力给我们留下的印象经常是消极的、被动的、负面的,有些同学总以为静摩擦力是阻力,这种观点是否正确?问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三静摩擦力与滑动摩擦力的比较 问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三【例题1】 导学号93960050下列关于摩擦力的说法,正确的是( )
A.相互接触的两物体间一定存在摩擦力
B.相互接触且有挤压的两物体间一定存在摩擦力
C.摩擦力总是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势
D.摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反
解析:相互接触挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势是摩擦力产生的三个条件,三个条件必须同时满足,才产生摩擦力,选项A、B错误;摩擦力的效果总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势,选项C正确;摩擦力的方向与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反,与物体运动的方向可能相同,选项D错误。
答案:C问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三变式训练1 (多选)下列关于摩擦力的说法正确的是( )?
A.滑动摩擦力的大小一定与正压力成正比
B.滑动摩擦力的方向一定与运动方向相反
C.摩擦力可能是动力
D.摩擦力一定是阻力
解析:实验表明,滑动摩擦力的大小与正压力成正比,A对。滑动摩擦力的方向一定与相对运动方向相反,与物体的运动方向不一定相反,B错。摩擦力可能是动力,也可能是阻力,C对,D错。
答案:AC问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析静摩擦力的有无及其方向的判断?
消防战士正在沿绳向上进行爬绳练习,他所受的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力?该摩擦力的方向如何?探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析1.判断静摩擦力有无的方法
(1)条件判断法。
根据静摩擦力存在的三个条件判定,其中“看物体间有没有相对运动趋势”是关键也是难点。
相对运动趋势:如果两物体间光滑,物体会发生相对运动,由于两物体间不光滑(有摩擦力),物体保持相对静止,这样的物体就有“相对运动趋势”。
(2)假设法。
在判断物体间是否存在静摩擦力时,先假设接触面是光滑的,看物体是否会发生相对运动,如果物体仍保持相对静止,则物体不受静摩擦力,反之则受静摩擦力。
(3)平衡条件法。
根据二力平衡的条件判定。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析2.判断静摩擦力方向的四种方法
(1)定义法。
静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反。
(2)假设法。
若物体的相对运动趋势不易判断,可假设接触面光滑,看物体会怎样相对运动,根据相对运动的方向判断物体间的相对运动趋势的方向,从而判断静摩擦力的方向。
(3)平衡法。
若物体处于平衡状态,根据二力平衡,静摩擦力与物体受到的另一个力大小相等方向相反,从而判断静摩擦力的方向。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析(4)相互作用法。
根据力的相互性,若甲、乙两物体间有摩擦力,并且能判断出甲对乙的摩擦力的方向,则乙对甲的摩擦力的方向与甲对乙的摩擦力的方向相反。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析【例题2】 导学号93960051(多选)如图所示,有三个相同的物体竖直叠放在一起,置于粗糙水平地面上,现用水平力F作用在B上,使三个物体一起匀速向右运动,下列说法中正确的是( )
A.C与地面之间有滑动摩擦力的作用,C所受摩擦力的方向水平向左
B.B与C之间有滑动摩擦力的作用,B所受摩擦力的方向水平向左
C.A与B之间有静摩擦力的作用,A所受摩擦力的方向水平向右
D.B只受一个静摩擦力的作用,静摩擦力的方向水平向左探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析解析:由定义法可知,C与地面之间满足产生滑动摩擦力的三个条件,即接触且有压力,接触面粗糙,C与地面之间有相对滑动,所以C与地面之间有滑动摩擦力且C所受滑动摩擦力的方向向左,故选项A正确;B与C之间无相对滑动,因此两者之间不可能产生滑动摩擦力,故选项B错误;假设A与B之间有静摩擦力的作用,无论方向向哪都不能使A保持匀速运动,所以A与B之间无摩擦力作用,故选项C错误;与B接触的面有两个,A与B之间无摩擦力的作用,所以B与C之间一定有静摩擦力的作用,要使B匀速运动,B与C之间的摩擦力与拉力F平衡,所以B只受C对它的静摩擦力的作用,且摩擦力的方向水平向左,故选项D正确。
答案:AD探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析变式训练2 下图所示的皮带传动装置中,O1是主动轮,O2是从动轮,A、B分别是皮带上与两轮接触的点,C、D分别是两轮边缘与皮带接触的点,当O1顺时针转动时,若皮带与两轮间不打滑,则A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向是( )?
A.向上,向下,向下,向上
B.向下,向上,向上,向下
C.向上,向上,向下,向下
D.向下,向下,向上,向上探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析解析:A、C点:假设接触面突然光滑,则主动轮O1转,皮带不转,故以主动轮上与A的接触点C为参考系,A的相对运动方向向下,故不光滑时相对运动趋势方向向下,A受到的静摩擦力的方向向上;同理,C的运动趋势方向向上,C受到的静摩擦力的方向向下。B、D点:假设接触面光滑,则从动轮O2不转,皮带转,故以从动轮上与B的接触点D为参考系,B的相对运动方向向下,故不光滑时相对运动趋势方向向下,B受到的静摩擦力的方向向上;同理,D的运动趋势方向向上,D受到的静摩擦力的方向向下。
答案:C探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析摩擦力大小的计算?
滑动摩擦力公式中的正压力是否在任何情况下都等于物体的重力?请举例说明。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析1.滑动摩擦力大小的计算
(1)公式法:根据公式f=μN计算。
①公式中的N是两个物体表面之间的压力,称为正压力(垂直于接触面的力),性质上属于弹力,它不是物体的重力。许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定。
②式中的μ为动摩擦因数,与材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面的大小无关。
③滑动摩擦力f的大小与物体的运动速度无关,与接触面的大小也无关。
(2)二力平衡法:物体处于平衡状态(如匀速运动、静止)时,根据二力平衡条件求解。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析2.静摩擦力的大小
(1)大小:0(2)计算:当物体静止或做匀速运动时,根据受力情况和二力平衡条件确定。
(3)最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力,一般情况下,为分析问题方便,可认为二者相等。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析【例题3】 导学号93960052如图所示,一个M=2 kg的物体放在μ=0.2的粗糙水平面上,用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个m0=0.1 kg的小桶相连。已知M的最大静摩擦力fm=4.5 N,滑轮上的摩擦不计,g取10 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M'=3 kg的物体时;
(3)只在桶内加入m1=0.33 kg的砂子时;
(4)只在桶内加入m2=0.5 kg的砂子时。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析解析:(1)因为m0g=1 N(2)在M上再放一个M'=3 kg的物体,M仍静止,故受静摩擦力f2=f1=m0g=1 N;
(3)因为(m0+m1)g=4.3 N(4)因为(m0+m2)g=6 N>fm,故物体M运动,受到滑动摩擦力作用,由公式知f4=μN=μMg=4 N。
答案:(1)1 N (2)1 N (3)4.3 N (4)4 N探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析变式训练3?质量为2 kg的物体静止在水平地面上,如图所示,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。给物体一水平推力F。(g取10 N/kg)
(1)当推力大小为5 N时,地面对物体的摩擦力是多大?
(2)当推力大小为12 N时,地面对物体的摩擦力是多大?
解析:在地面上,N=mg,则滑动摩擦力(最大静摩擦力fmax)大小为
fmax=μN=μmg=0.5×2×10 N=10 N。
(1)当拉力F=5 N时,F(2)当拉力F=12 N时,F>fmax,物体滑动,则f滑=μN=μmg=10 N。
答案:(1)5 N (2)10 N探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析1 2 3 4 51.下列关于摩擦力的说法,正确的是( )
A.相对运动的两物体间一定存在摩擦力
B.摩擦力总是阻碍物体的运动
C.运动物体受到的摩擦力的方向总是与运动方向相反
D.相对静止的两个物体之间,也可能有摩擦力的相互作用
解析:摩擦力产生的条件:两个物体接触且有弹力的相互作用,接触面粗糙,有相对运动(或相对运动趋势),三者缺一不可,故选项A错误;相对静止的两个物体间,可能有静摩擦力的相互作用,故选项D正确;摩擦力的方向总是与相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,所以,摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反,也不一定总是阻力,故选项B、C错误。
答案:D1 2 3 4 52.(多选)下列说法中正确的是( )
A.滑动摩擦力的大小与正压力成正比
B.滑动摩擦力可以跟物体所受重力无关
C.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
D.滑动摩擦力总是对物体的运动起阻碍作用
解析:滑动摩擦力的大小与正压力成正比,与物体所受重力无直接关系。滑动摩擦力的方向总是与相对运动方向相反,可能与物体的运动方向相同,也可能与物体的运动方向相反,因此可能是物体运动的动力。
答案:AB1 2 3 4 53.(多选)下列关于静摩擦力的说法,正确的是( )
A.静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
B.静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反
C.最大静摩擦力的大小略大于滑动摩擦力的大小
D.正压力越大,静摩擦力越大
解析:静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反,与物体的运动方向可能相同,也可能相反,选项A错误,选项B正确。静摩擦力与压力无关,最大静摩擦力与压力成正比,压力一定时,最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,选项C正确,选项D错误。
答案:BC1 2 3 4 54.用手握住一个瓶子,竖直停在空中,关于瓶子所受的摩擦力,下列说法中正确的是( )
A.握力越大,摩擦力就越大
B.手越干燥、越粗糙,摩擦力就越大
C.握力增大,摩擦力不变
D.以上说法都不正确
解析:此题可由二力平衡的知识判断,静摩擦力的大小等于重力,与手的握力大小无关。
答案:C1 2 3 4 55.(选做题)如图所示,一重力为20 N的物体放在水平地面上,在一大小为F=8 N的水平向右拉力作用下,向右匀速运动。求:
(1)物体所受的摩擦力的大小和方向。
(2)物体与地面间的动摩擦因数μ。
(3)若突然将外力F的方向改为水平向左,大小变为16 N,求此时物体所受摩擦力大小和方向。
解析:(1)根据二力平衡,物体所受摩擦力f=F=8 N,方向与拉力方向相反,即水平向左。
(2)动摩擦因数
(3)外力突然改为水平向左时,物体仍在向右运动,对水平面的压力没有变,故此时它受到的摩擦力大小、方向都与外力改变前相同。1 2 3 4 5答案:(1)8 N 水平向左
(2)0.4
(3)8 N 水平向左第3节 摩擦力
课后训练案
巩固提升
A组(20分钟)
1.关于摩擦力,下列说法中正确的是( )
A.两个接触的相对静止的物体间一定有静摩擦力
B.受静摩擦力作用的物体一定是静止的
C.滑动摩擦力方向一定与运动方向相反
D.物体间正压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度
解析:两个相对静止的物体间是否有静摩擦力,要看它们之间是否有相对滑动趋势。受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,例如与倾斜的匀速运动的传送带相对静止的物体,物体与传送带之间有相对滑动的趋势,所以有静摩擦力存在,物体并不一定是静止的。产生静摩擦力时只要与接触面相对静止就可以了。以传送带为例,传送带如突然加速,传送带上的物体就可能受到与运动方向一致的滑动摩擦力。所以A、B、C三个选项都是错误的。在正压力一定时,静摩擦力的大小可以因外力的变化而变化,但不能超过最大静摩擦力,这就是一个限度。
答案:D
2.关于动摩擦因数,下列说法正确的是( )
A.两接触面间压力越大,动摩擦因数越大
B.两物体间滑动摩擦力越大,动摩擦因数越大
C.两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比,与两物体间的压力成反比
D.两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度决定的,与滑动摩擦力和正压力无关
解析:动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度决定的,与滑动摩擦力和正压力无关,选项A、B、C错误,选项D正确。
答案:D
3.(多选)
如图所示,有一重力不计的长方体容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法中正确的是( )
A.容器受到的摩擦力不变
B.容器受到的摩擦力逐渐增大
C.水平力F可能不变
D.水平力F必须逐渐增大
解析:容器处于平衡状态,在竖直方向上重力与摩擦力平衡,盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大,如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力,则水平力F可能不变,选项B、C正确。
答案:BC
4.一块砖置于粗糙水平地面上,按如图所示的不同方法放置,在水平力F的作用下运动,设地面与砖块各接触面间的动摩擦因数都相同,则砖块受到的摩擦力的大小关系是( )
A.f甲>f乙>f丙 B.f丙>f乙>f甲
C.f甲>f乙=f丙 D.f甲=f乙=f丙
解析:砖按题图中三种不同方式放置,砖对地面的压力不变,总等于砖块的重力,即N=G,根据f=μN=μG可知,砖块受到的摩擦力都相同,选项D正确。
答案:D
5.
如图所示,在动摩擦因数μ=0.1的水平面上向右运动的物体,质量为20 kg,在运动过程中,还受到一个水平向左的大小为10 N的拉力作用,则物体受到的滑动摩擦力为(g取10 N/kg)( )
A.10 N,向右 B.10 N,向左
C.20 N,向右 D.20 N,向左
解析:滑动摩擦力大小f=μN=μmg=0.1×20×10 N=20 N,方向向左。
答案:D
6.已知一些材料间的动摩擦因数如下表所示:
材料
木—金属
木—木
木—冰
钢—钢
动摩擦因数
0.20
0.30
0.03
0.15
质量为1.5 kg的物块放置于某材料制作的水平面上,现用弹簧测力计沿水平方向匀速拉此物块,读得弹簧测力计的示数为3.0 N,则关于两接触面的材料可能是(g取10 N/kg)( )
A.木—金属 B.木—木
C.钢—钢 D.木—冰
解析:动摩擦因数μ==0.2,由题表可知两接触面的材料可能是木—金属。
答案:A
7.重力为10 N的木块放在水平面上,用水平方向的力拉木块,同时木块的受力点连接力的传感器,如图甲所示,当拉力逐渐增大时,木块先静止后做加速运动,从计算机屏幕上得到木块与水平面间的摩擦力f随拉力F变化的图线,如图乙所示,根据图线及题意,求:
(1)木块所受最大静摩擦力及滑动摩擦力。
(2)木块与水平面间的动摩擦因数。
解析:(1)由题图可知木块所受最大静摩擦力fmax=6.0 N,滑动摩擦力f=5.0 N。
(2)由f=μN,得μ==0.5。
答案:(1)6.0 N 5.0 N (2)0.5
8.导学号93960053
如图所示,在两块相同的竖直木板A、B间有重力为30 N的物体。用两个大小均为F=100 N的水平力压木板,物体与木板间的动摩擦因数为μ=0.2。求:
(1)当物体不动时,物体与木板A间的摩擦力大小;
(2)若用竖直向上的力将物体拉出来,所需拉力的最小值。
解析:
(1)物体不动时,竖直方向受力平衡有fA+fB=mg,而fA=fB,所以fA=15 N。
(2)对物体受力分析如图所示,设所需拉力的最小值为Fx,则有Fx=mg+fA'+fB',而fA'=fB'=μF=20 N,故Fx=70 N。
答案:(1)15 N (2)70 N
B组(15分钟)
1.
如图所示,杂技演员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速滑下,他所受的摩擦力分别是f1和f2,那么( )
A.f1向下,f2向上,且f1=f2
B.f1向下,f2向上,且f1>f2
C.f1向上,f2向上,且f1=f2
D.f1向上,f2向下,且f1=f2
解析:杂技运动员无论是匀速攀上还是匀速滑下,受到的摩擦力总是与重力平衡,即与重力大小相等、方向相反,f1、f2的方向都向上,且f1=f2,选项C正确。
答案:C
2.(多选)
质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上,如图所示,a受到斜向上与水平面成θ角的力F1的作用,受到斜向下与水平面成θ角等大的力F2的作用,两力在同一竖直平面内,此时两木块保持静止,则( )
A.a一定受到四个力的作用
B.水平面对b的支持力可能大于2mg
C.a、b之间一定存在静摩擦力
D.b与水平面之间一定存在静摩擦力
解析:a受重力、支持力、拉力以及b对a的静摩擦力而处于平衡状态,故选项A、C正确。对整体分析,F1与F2大小相等,方向相反,两力相互抵消,则水平面对b无摩擦力,选项D错误。水平面的支持力N=2mg,选项B错误。
答案:AC
3.
如图所示,有黑、白两条毛巾交替折叠放在地面上,白毛巾的中部用线与墙壁连接,黑毛巾的中部用线拉住,设线均水平,欲将黑、白毛巾分离开来,若每条毛巾的质量均为m,毛巾之间及其与地面间的动摩擦因数均为μ,则将黑毛巾匀速拉出需要的水平拉力大小为( )
A.2μmg B.4μmg
C.5μmg D.μmg
解析:将毛巾匀速拉出时,黑毛巾四个面都要受到滑动摩擦力作用,根据拉出的条件可得
F=μ×+μmg+μ×mg+μ×2mg=5μmg。
答案:C
4.如图所示,水平传送带上放一物体,当传送带向右以速度v匀速传动时,物体在轻弹簧水平拉力的作用下处于静止状态,此时弹簧的伸长量为Δx;当传送带向右的速度变为2v时,物体处于静止状态时弹簧的伸长量为Δx'。则关于弹簧前、后的伸长量,下列说法中正确的是( )
A.弹簧伸长量将减小,即Δx'<Δx
B.弹簧伸长量将增加,即Δx'>Δx
C.弹簧伸长量不变,即Δx'=Δx
D.无法比较Δx和Δx'的大小
解析:两种情况下,弹簧的弹力均等于物体受到的滑动摩擦力,根据胡克定律F=kΔx和f=μN=μmg,可得Δx=,故Δx'=Δx,故选项C正确。
答案:C
5.
如图所示,一重力为40 N的木块原来静止在水平桌面上,某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用,其中F1=13 N,F2=6 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)木块所受的摩擦力的大小和方向。
(2)当只将F1撤去时,木块受到的摩擦力的大小和方向。
(3)若撤去的力不是F1而是F2,求木块受到的摩擦力的大小和方向。
(4)若撤去F2,在F1作用下木块向右运动到有长度探出桌面,求木块受到的摩擦力大小。
解析:当木块运动时受到的滑动摩擦力为
f滑=μN=μG=0.2×40 N=8 N,
故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N。
(1)加上F1、F2后,F1和F2相当于一个方向向右的F=F1-F2=7 N的力。由于F小于最大静摩擦力,故木块处于静止状态,则木块受到桌面静摩擦力的作用,大小为7 N,方向水平向左。
(2)当撤去F1时,由于F2小于最大静摩擦力,故木块仍然保持静止。由二力平衡知识知,木块受到的静摩擦力大小等于F2,即大小为6 N,方向水平向右。
(3)当撤掉F2后,由于F1大于最大静摩擦力,则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为8 N,方向水平向左。
(4)若撤去F2,在F1作用下,木块有探出桌面时,木块与桌面之间的正压力不变,动摩擦因数μ不变。所以木块所受的摩擦力与(3)中情况相同,其大小仍为8 N。
答案:(1)7 N 水平向左 (2)6 N 水平向右 (3)8 N 水平向左 (4)8 N
6.导学号93960054用弹簧测力计测定一个木块A和木块B间的动摩擦因数μ,如图所示的两种装置。
(1)为了用弹簧测力计的读数表示滑动摩擦力,两种情况中木块A是否都一定要做匀速运动?
(2)若木块A做匀速运动,甲图中A、B间摩擦力是否等于拉力FA?
(3)若A、B的重力分别为100 N和150 N,甲图中弹簧测力计读数为60 N(当A被拉动时),FA =110 N,求A、B间的动摩擦因数μ。
解析:(1)甲图中只要木块A相对B滑动即可,而乙图中的木块A只能做匀速运动,因为乙图中,只有当木块A匀速运动时,拉力FA才与摩擦力大小相等。
(2)甲图中,木块A受上、下两个接触面上的摩擦力的作用,故木块A、B间的摩擦力小于拉力FA。
(3)甲图中,对木块B进行研究,已知f=F=60 N,N=150 N,据f=μN,μ=知:A、B间的动摩擦因数μ==0.4。
答案:(1)甲中A滑动即可,乙中A要匀速运动 (2)小于FA (3)0. 4
课件17张PPT。本章整合BENZHANG ZHENGHE专题一专题二摩擦力的突变问题 专题一专题二专题一专题二专题一专题二专题一专题二【例题1】如图所示,轻弹簧的一端与物块P相连,另一端固定在木板上。先将木板水平放置,并使弹簧处于拉伸状态。缓慢抬起木板的右端,使倾角逐渐增大,直至物块P刚要沿木板向下滑动,在这个过程中,物块P所受静摩擦力的大小变化情况是( )
A.先保持不变
B.一直增大
C.先增大后减小
D.先减小后增大专题一专题二解析:对物块进行受力分析可知,由于初始状态弹簧被拉伸,所以物块受到的摩擦力水平向左,当倾角逐渐增大时,物块所受重力在斜面方向的分力逐渐增大,所以摩擦力先逐渐减小,当弹力与重力的分力平衡时,摩擦力减为0;当倾角继续增大时,摩擦力向上逐渐增大,故选项D正确。
答案:D专题一专题二变式训练1?把一重力为G的物体用一水平推力F=kt(k为常量,t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上,如图所示。从t=0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系是下图中的( )专题一专题二解析:因物体在水平方向上受力平衡,故墙壁对物体的支持力N始终等于水平推力F的大小,即N=F=kt。墙壁对物体的摩擦力f=μktG后,物体减速下滑,但滑动摩擦力仍会随时间t成正比例增加,且一直增大到物体停止滑行为止;物体速度减小到0时,物体受到的滑动摩擦力突变成静摩擦力,由二力平衡的条件得静摩擦力的大小f=G。综上可知,选项B正确。
答案:B专题一专题二物体的受力分析
1.受力分析
分析物体受到哪些力,并将它们以示意图的形式表示出来,这一过程及方法叫受力分析。
2.物体是否受某力的判断依据
(1)条件判断
根据是否满足力的产生条件来判断物体是否受到某个力的作用。
(2)效果判断
根据力的作用效果来判断物体是否受到某个力的作用。
(3)相互作用判断
利用力的作用的相互性,即施力物体同时也是受力物体。专题一专题二(4)特殊法判断
好多难以确定的力,如弹力、摩擦力等可以利用假设法、运动状态推定法等特殊方法来判断物体是否受力。
3.受力分析的步骤
(1)确定研究对象:研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的系统,这要根据研究问题的需要来确定。
(2)分析研究对象的受力情况:分析物体的受力时,一般按重力、弹力、摩擦力以及其他外力的顺序依次分析。
(3)画出研究对象的受力示意图:受力分析的结果一般都通过画出物体的受力示意图直观地表示出来。专题一专题二4.受力分析的方法
(1)整体法与隔离法:整体法研究系统外的物体对系统整体的作用,不考虑系统内物体间的相互作用;隔离法研究系统内物体之间的相互作用。
(2)假设法:是受力分析有效的辅助方法。当不容易确定某力的有无或方向时,可先假设该力有或无(或方向),看引起的结果是否符合给定的运动状态或形变效果。专题一专题二5.受力分析时需注意的问题
(1)只分析所受的力
在进行受力分析时,一定要注意,我们分析的是物体“受到”的力,而不是物体对外施加的力。
(2)只分析外力
对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成了外力,要画在受力分析图上。
(3)只分析性质力
进行受力分析时,只分析物体所受到的性质力,不分析效果力。
(4)进行受力分析时,同一物体的合力与分力不能同时出现。专题一专题二【例题2】如图所示,物块a、b质量分别为2m、m,水平地面和竖直墙面均光滑,在水平推力F作用下,两物块均处于静止状态,则( )
A.物块b受四个力作用
B.物块b受到的摩擦力大小等于2mg
C.物块b对地面的压力大小等于 mg
D.物块a受到物块b的作用力水平向右专题一专题二解析:物块b受重力、地面的支持力、物块a的水平弹力、物块a的竖直向下的摩擦力及外力F作用而静止,选项A错误;物块a受重力、墙壁的弹力、物块b的水平弹力和竖直向上的摩擦力作用而静止,所以物块a受到物块b的作用力是斜向右上方的,选项D错误;物块b对物块a的摩擦力大小为2mg,所以物块b受到的摩擦力大小等于2mg,选项B正确;由整体法可知物块b对地面的压力大小等于3mg,选项C错误。
答案:B专题一专题二变式训练2?如图所示,在水平力F的作用下,木块A、B保持静止。若木块A与B的接触面是水平的,且F≠0。则关于木块B的受力个数,可能是( )
A.3个或4个
B.3个或5个
C.4个或5个
D.4个或6个
解析:木块B一定受重力和A对它的压力;将A、B看作整体,因整体保持静止,所以B一定受斜面的支持力;隔离木块A并对其受力分析,因A静止,故A一定受B的静摩擦力,从而B也一定受A的静摩擦力;斜面对木块B可能有静摩擦力的作用。综上所述,选C。
答案:C第3章测评A
(基础过关)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,1~5题只有一个符合题目要求,6~8题有多个选项符合题目要求)
1.关于重力的大小,下列说法中正确的是( )
A.物体的重力大小总是恒定的
B.同一地点,物体的重力与物体的质量成正比
C.物体下落时,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
解析:物体重力的计算式为G=mg,物体的质量m是恒定的,但g的取值与地理位置有关。在同一地点,g的取值相同。随着物体所处位置纬度的升高,g值将增大,随高度的增加,g值将减小。因此,不能认为物体的重力总是恒定的,故选项A错误,选项B正确。物体所受的重力与物体是否受其他力及运动状态均无关,故选项C错误。用测力计竖直悬挂重物,只有处于静止或匀速直线运动状态时,物体对测力计的拉力才等于物体的重力,故选项D错误。
答案:B
2.关于相互接触的两个物体之间的弹力和摩擦力,下列说法中正确的是( )
A.有弹力必有摩擦力
B.有摩擦力必有弹力
C.弹力增大则摩擦力一定增大
D.弹力是动力,摩擦力是阻力
解析:根据弹力和摩擦力的产生条件知,有摩擦力一定有弹力,有弹力不一定有摩擦力,A错,B对;静摩擦力大小与弹力(压力)大小无关,C错;弹力或摩擦力都既可能是动力,也可能是阻力,D错。
答案:B
3.物体以一定速度冲上粗糙的斜面,在以下物体的受力示意图中,正确的是( )
解析:物体以一定速度冲上粗糙斜面时,物体受竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力和沿斜面向下的滑动摩擦力三个力的作用。
答案:A
4.
如图所示,A、B是两个相同的轻弹簧,原长都是l0=10 cm,劲度系数k=500 N/m。若图中悬挂的两重物质量均为m,现测得两个弹簧的总长为26 cm,则(g取10 N/kg)( )
A.m=3 kg B.m=2 kg
C.m=1.5 kg D.m=1 kg
解析:A的伸长量x1=,B的伸长量x2==6×10-2 m,解得m=1 kg。
答案:D
5.用如图所示的方法可以测定木块A与长木板B之间的滑动摩擦力的大小。把一个木块A放在长木板B上,长木板B放在水平地面上,在恒力F作用下,长木板B以速度v匀速运动,水平弹簧测力计的示数为T,下列说法正确的是( )
A.木块A受到的滑动摩擦力的大小等于T
B.木块A受到的滑动摩擦力的大小等于F
C.若长木板B以2v的速度匀速运动时,木块A受到的摩擦力的大小等于2T
D.若用2F的力作用在长木板上,木块A受到的摩擦力的大小等于2F
解析:A水平方向受到弹簧的拉力和B对A的滑动摩擦力,由平衡条件得到,木块A受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧的拉力T,选项A正确,选项B错误。长木板B以2v的速度匀速运动时,A、B间动摩擦因数不变,A对B的压力不变,则木块A受到的滑动摩擦力的大小不变,仍等于T,选项C错误。用2F的力作用在长木板上,木板加速运动,而木块A受到的滑动摩擦力的大小不变,仍等于T,与F无关,选项D错误。
答案:A
6.如图所示,在水平力F作用下,重为G的物体沿竖直墙匀速下滑,若物体与墙之间的动摩擦因数为μ,则物体所受摩擦力的大小为( )
A.μF B.μF+G
C.G D.
解析:对物体受力分析如图所示,根据平衡条件可知,墙壁对物体的摩擦力f等于重力G,选项C正确;水平方向满足N=F,物体匀速下滑,所受到的摩擦力为滑动摩擦力,根据公式f=μN可得,f=μF,选项A正确。
答案:AC
7.
如图所示,P是位于水平粗糙桌面上的物块,用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连,小盘内有砝码,小盘与砝码的总质量为m。在P运动的过程中,不计空气阻力。则关于P的受力情况,下列说法中正确的是( )
A.如果P保持静止,所受摩擦力为零
B.如果P保持静止,所受摩擦力大小为mg
C.如果P加速运动,所受摩擦力大小为mg
D.如果P加速运动,所受摩擦力不变
解析:若P保持静止,它所受静摩擦力与mg平衡,故选项A错误,选项B正确;若P加速运动,其所受滑动摩擦力为μmg,故选项C错误,选项D正确。正确选项为B、D。
答案:BD
8.导学号93960055
如图所示,A、B两物体的重力分别是GA=3 N、GB=4 N,A用悬绳挂在天花板上,B放在水平地面上,A、B间的轻弹簧上的弹力F=2 N,则绳中张力T和B对地面的压力N的可能值分别为( )
A.7 N和10 N B.5 N和2 N
C.1 N和6 N D.2 N和5 N
解析:中间的弹簧如果处于被拉伸的状态,它要收缩恢复原状,会向下拉A,向上提B,则选B;它如果处于被压缩的状态,要向两边伸长恢复原状,会向上顶A,向下压B,则选C。
答案:BC
二、实验题(本题共2小题,共18分。把答案填在题中的横线上)
9.
(9分)为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象,
(1)从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,使图象上端成为曲线,图象上端成为曲线是因为 。?
(2)这两根弹簧的劲度系数分别为:甲弹簧为 N/m,乙弹簧为 N/m。若要制作一个精确度相对较高的弹簧测力计,应选弹簧 (填“甲”或“乙”)。?
解析:(1)在弹性范围内弹簧的弹力与形变量成正比,超过弹簧的弹性范围,则此规律不成立,所以所给的图象上端成为曲线,是因为形变量超过弹簧的弹性限度。
(2)甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为:
k甲= N/m=66.7 N/m
k乙= N/m=200 N/m
要制作一个精确程度较高的弹簧测力计,应选用一定的外力作用时形变量大的弹簧,故选甲弹簧。
答案:(1)形变量超过弹簧的弹性限度
(2)66.7 200 甲
10.(9分)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在 (填“水平”或“竖直”)方向。?
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧 时,长度记为l0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为l1至l6,数据如下表:?
代表
符号
l0
lx
l1
l2
l3
l4
l5
l6
25.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30
表中有一个数值记录不规范,代表符号为 。由表可知所用刻度尺的最小分度为 。?
(3)如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与 (填“l0”或“lx”)的差值。?
(4)由图可知弹簧的劲度系数为 N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为 g(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8 N/kg)。?
解析:(2)其他数据小数点后的位数都是两位,只有l3的位数是一位,所以l3的记录不规范,记录数据的最后一位是估读出来的,从记录数据可看出毫米以下的是估读出来的,所以最小刻度为毫米。(3)因为纵轴是砝码的质量,除去了砝码盘的质量,所以横轴表示的伸长长度为弹簧长度与弹簧挂上砝码盘的长度lx之差。(4)弹簧的劲度系数为k=N/m=4.9 N/m,挂上砝码盘时弹簧伸长量为x=27.35 cm-25.35 cm=2.00 cm,则砝码盘的重力为G=4.9×2.00×10-2N=9.8×10-2N,质量为m==10 g。
答案:(1)竖直 (2)稳定 l3 1 mm (3)lx (4)4.9 10
三、计算题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(10分)如图所示,竖直双线悬吊着的斜梁质量为M,其上放有一质量为m的物体,试分析斜梁受哪几个力的作用,并画出受力分析图。
解析:以斜梁为研究对象,将斜梁从周围环境中隔离出来,按顺序分析它所受到的力。
(1)重力Mg,方向竖直向下。
(2)看斜梁与其他物体的接触点(或面)。两根线与斜梁的接触点处有线的拉力T1、T2,方向沿线的方向竖直向上;物体与斜梁的接触面处有物体对斜梁的压力N,方向垂直于斜梁向下。
(3)物体有下滑的趋势,故斜梁受到物体对它斜向下的静摩擦力f的作用。
在这五个力作用下斜梁处于平衡状态,如图所示为其受力分析图。
答案:见解析
12.(12分)一根大弹簧内套有一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长0.2 m,它们一端平齐并固定,另一端自由,如图甲。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,求大弹簧劲度系数k1和小弹簧劲度系数k2。
解析:压缩距离在0~0.2 m时,压力等于一根弹簧中的弹力。当压缩距离大于0.2 m时,压力等于两根弹簧的弹力之和。
由题中图乙知,当x=0.2 m时,F1=2 N,由此得大
弹簧的劲度系数为k1= N/m=10 N/m。
当大弹簧压缩0.3 m时,小弹簧压缩0.1 m,此时压力F2=5 N。
由此得:(0.3 m)k1+(0.1 m)k2=5 N,解得k2=20 N/m。
答案:k1=10 N/m k2=20 N/m
13.导学号93960056(12分)用劲度系数k=490 N/m的弹簧沿水平方向拉一木板,使其在水平桌面上做匀速直线运动,弹簧的长度为12 cm。若在木板上放一质量为5 kg的物体,仍用原弹簧沿水平方向匀速拉动木板,弹簧的长度变为14 cm。试求木板与水平桌面间的动摩擦因数μ。
解析:当只有木板在水平桌面上运动时,弹簧的拉力Fk1=F=μN1
木板与桌面间的弹力
N1=m木 g,则Fk1=μN1=μm木 g①
当木板上放一质量为Δm=5 kg的物体时,木板与桌面间的弹力
N2=(m木+Δm)g
弹簧的拉力Fk2=μN2=μ(m木+Δm)g②
②-①得Fk2-Fk1=kΔx=μΔmg
μ==0.2
由于木板与桌面间的弹力变化,从而导致了木板与桌面间的滑动摩擦力也发生了变化,由于弹簧的弹力与形变量成正比,所以两次的弹力之差也就与弹簧两次长度之差成正比。然后,根据μ=进行计算。
答案:0.2
第3章测评B
(高考体验)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,1~5题只有一个符合题目要求,6~8题有多个选项符合题目要求)
1.(2016·浙江宁波高一检测)下列说法正确的是( )
A.两个物体只要接触就会产生弹力
B.放在桌面上的物体受到的支持力是由于桌面发生形变而产生的
C.滑动摩擦力的方向总是和物体的运动方向相反
D.形状规则的物体的重心必与其几何中心重合
解析:两个物体接触且发生弹性形变才会产生弹力,选项A错误;物体受到的支持力是该力的施力物体即桌面发生了弹性形变产生的,选项B正确;滑动摩擦力的方向总是和物体的相对运动方向相反,与其运动方向不一定相反,选项C错误;质量分布均匀且具有规则几何形状的物体的重心才与其几何中心重合,选项D错误。
答案:B
2.
(2014·广东理综)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说法正确的是( )
A.M处受到的支持力竖直向上
B.N处受到的支持力竖直向上
C.M处受到的静摩擦力沿MN方向
D.N处受到的静摩擦力沿水平方向
解析:弹力方向与接触面垂直指向被支持的物体,A项正确,B项错误;摩擦力方向沿接触面的切线方向,C、D两项错误。
答案:A
3.(2010·课标全国理综)一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为( )
A. B.
C. D.
解析:设弹簧原长为l0,由F=kx可得F1=k(l0-l1),F2=k(l2-l0),联立以上两式解得k=。
答案:C
4.
(2010·安徽理综)L形木板P(上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的滑块Q相连,如图所示。若P、Q一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力。则木板P的受力个数为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
解析:木板P上表面光滑,对Q进行受力分析可知,弹簧处于压缩状态,则木板P受重力GP、斜面对P的支持力N、弹簧弹力F弹、斜面对P的摩擦力f和Q对P的压力F压5个力的作用,选项C正确。
答案:C
5.
(2016·山东济南高一检测)
如图所示,在一粗糙水平桌面上有两个质量分别为m1和m2的木块A和B,中间用一原长为l、劲度系数为k的轻质弹簧连接起来,木块与桌面间的动摩擦因数为μ。钩码拉着木块一起在桌面上匀速运动时,两木块之间的距离是( )
A.l+m1g B.l+(m1+m2)g
C.l+m2g D.l+)g
解析:以物体A为研究对象,所受弹力与滑动摩擦力相等,F=f=μm1g,所以弹簧伸长量x=,因此两木块之间的距离是l+m1g,故A正确。
答案:A
6.(2016·江苏南京高一检测)如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动,在O点悬挂一重物m0,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止。f表示木块与挡板间摩擦力的大小,N表示木块与挡板间正压力的大小。若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止且O1、O2始终等高,则( )
A.f变小 B.f不变
C.N变小 D.N变大
解析:将两木块与重物视为整体,竖直方向受力平衡,则2f=(2m+m0)g,故f不变,选项A错误,选项B正确;设OO1与竖直方向夹角为θ,对点O受力分析可知,竖直方向上:2N1cos θ=m0g,对木块受力分析可知,水平方向上:N=N1sin θ,两式联立解得N=m0gtan θ,当两板间距离增大时,θ增大,N增大,选项C错误,选项D正确。
答案:BD
7.(2012·海南单科)下列关于摩擦力的说法,正确的是( )
A.作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速
B.作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速,不可能使物体减速
C.作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体加速
D.作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速
解析:静摩擦力和滑动摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同,也可能与物体的运动方向相反,故可以使物体加速,也可以使物体减速,A、B两项错误,C、D两项正确。
答案:CD
8.导学号93960057
(2011·山东理综)如图所示,将两相同的木块A、B置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳系于墙壁。开始时A、B均静止,弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,A所受摩擦力fA≠0,B所受摩擦力fB=0。现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间( )
A.fA大小不变 B.fA方向改变
C.fB仍然为零 D.fB方向向右
解析:右侧细绳剪断瞬间,其拉力变为零。弹簧上的弹力不变,物体B受水平向右的摩擦力,选项D正确;剪断细绳瞬间,由于弹簧上的弹力不变,物体A所受摩擦力不变,选项A正确。
答案:AD
二、实验题(本题共2小题,共18分。把答案填在题中的横线上)
9.(9分)(2015·四川理综)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为l1,如图1所示,图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图,示数l1= cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。已知每个钩码质量是50 g,挂2个钩码时,弹簧弹力F2= N(当地重力加速度g=9.8 m/s2)。要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是 。作出F-x曲线,得到弹力与弹簧伸长量的关系。?
解析:由毫米刻度尺读数可知l1为25.85 cm;挂2个钩码时,F2=2mg=0.98 N;弹簧伸长量为现长减去原长,故还需测量弹簧原长。
答案:25.85 0.98 弹簧原长
10.(9分)(2015·福建理综)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7.73 cm;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Δl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Δl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)题图甲示数为7.73 cm,题图乙示数为14.66 cm,弹簧的伸长量Δl=14.66 cm-7.73 cm=6.93 cm。(2)逐一增挂钩码,弹簧的伸长量逐渐地增大,不会出现超过弹性限度的情况,选项A正确。(3)当超过弹簧的弹性限度时,弹力与弹簧伸长量不再成正比。
答案:(1)6.93(6.92~6.94) (2)A (3)超过弹簧的弹性限度
三、计算题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(10分)(2016·宁夏银川高一检测)如图所示,放在水平地面上的两木块,在水平推力F的作用下保持静止。木块A、B的质量分别为mA=3 kg、mB=5 kg,它们与水平地面的动摩擦因数均为0.15,且木块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。如果作用在木块A上的推力F=6 N,木块A、B间的轻弹簧被压缩了x=5 cm,弹簧的劲度系数k=100 N/m。求:
(1)此时木块A所受摩擦力的大小;
(2)刚撤去F的瞬间,木块A所受摩擦力。
解析:(1)木块A所受弹簧弹力F1=kx=5 N
由平衡条件F1+f=F
得f=1 N。
(2)刚撤去力F后,木块A将向左运动
滑动摩擦力f=μN=4.5 N
方向水平向右。
答案:(1)1 N (2)4.5 N 方向水平向右
12.(12分)(2016·陕西西安高一检测)
如图所示,质量为m的物体P压在放于地面上的竖直轻弹簧M上。现用细绳跨过定滑轮将物体P与另一轻弹簧N相连接,当弹簧N处于水平位置且右端位于A点时,弹簧N刚好没有发生形变。已知弹簧M和弹簧N的劲度系数分别为k1和k2,不计定滑轮、细绳的质量和摩擦。将弹簧N的右端由A点沿水平方向拉到B点,弹簧M刚好没有形变。求A、B两点间的距离。
解析:设开始弹簧M被压缩的长度为x1,则
k1x1=mg
得x1=
当弹簧M无形变时,P上升的距离应为x1,此时绳对物体的拉力与弹簧N的弹力大小相等,即k2x2=mg
得x2=
因此两点间的距离为xAB=x1+x2=()mg。
答案:()mg
13.导学号93960058(12分)(2016·河北衡水高一质检)
如图所示,物体A、B的质量分别为mA=10 kg,mB=20 kg,A与B、B与水平桌面间的动摩擦因数都等于0.3,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当用水平力F=80 N向右拉轻滑轮时,B对A的摩擦力和桌面对B的摩擦力为多大?(g取10 m/s2)
解析:A与B、B与水平桌面间的最大静摩擦力分别为:
FmA=μmAg=30 N
FmB=μ(mAg+mBg)=90 N
由于绳子对物体A的拉力
FA==40 N>FmA
故B对A的摩擦力为滑动摩擦力,大小为30 N,方向向左。
物体B受到向右的拉力=40 N和A施加给它的大小为30 N的摩擦力,
FB=40 N+30 N故桌面对B的摩擦力为静摩擦力,大小为FB=70 N,方向向左。
答案:30 N 70 N
