课件26张PPT。3.1 牛顿第三定律自主阅读自我检测一、从拔河比赛谈起
实验发现:无论是一方“主动”施力,还是双方同时施力,两个测力计的示数总是相同的。
二、作用力和反作用力
1.力:物理学中,把物体之间的相互作用称作力。
2.作用力和反作用力:力总是成对出现的,物体间相互作用的这一对力,通常叫做作用力和反作用力。
3.用鸡蛋碰石头,鸡蛋破了,而石头丝毫无损,说明石头对鸡蛋的作用力大,而鸡蛋对石头的作用力小,这一判断对吗?
提示:这一判断不对。鸡蛋碰石头,鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力,大小必然相等。鸡蛋破了,是因为鸡蛋壳强度不大,易碎。自主阅读自我检测三、牛顿第三定律
1.内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向 相反,作用在一条直线上。
2.公式:F甲对乙=-F乙对甲,这里的“-”号,表示方向相反的意思。
3.让小刚和小强比比谁的力气大:他俩手拉手,侧身而立,以讲台中线为界,把对方拉过线者为胜。结果小刚胜了。是不是小刚对小强的拉力大于小强对小刚的拉力?为什么?
提示:不是。小刚获胜,不是因为小刚对小强的拉力大,两人之间的力互为作用力和反作用力,大小总是相等的。小刚获胜是因为地面对小刚的摩擦力大于小强对小刚的拉力。自主阅读自我检测1.正误辨析
(1)力是物体对物体的作用,施力物体同时也是受力物体。 ( )
(2)作用力和反作用力的受力物体是同一物体。 ( )
(3)一个人在用力打拳,可见一个力可以只有施力物体没有受力物体。 ( )
(4)先有作用力后有反作用力。 ( )
(5)作用力与反作用力一定是同性质的力。 ( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√自主阅读自我检测2.(多选)关于两个物体间作用力与反作用力的下列说法正确的是( )
A.有作用力才有反作用力,即先产生作用力后产生反作用力
B.若作用力是摩擦力,则反作用力可能是弹力
C.作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间
D.作用力与反作用力一定是同时产生、同时消失
解析:作用力与反作用力一定同时产生,同时消失,且同性质,所以A、B错,D对。力分为接触力和非接触力,所以C错。
答案:D自主阅读自我检测3.用传感器探究作用力和反作用力的关系,实验时把两只传感器同时连在计算机上,其中一只系在墙上,另一只握在手中。如下图所示,横坐标轴上、下两条曲线分别表示两只传感器的受力大小,图像反映了运动中两物体间的作用力和反作用力的关系,这表明牛顿第三定律所阐明的作用力与反作用力总是 的关系,不仅适用于 的物体之间,也适用于 的物体之间,即这种关系与物体的 无关,与 的选择无关。?自主阅读自我检测解析:根据牛顿第三定律,作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
答案:大小相等、方向相反 静止 运动 运动状态 参考系知识点一知识点二作用力和反作用力
问题导引
观察小孩用水平力推小汽车的图片,但小汽车仍保持静止。思考以下问题:
?
(1)若车动,小孩对车的推力大于车对小孩的推力吗?
(2)小孩对车的推力和车受到的阻力之间的大小关系是怎样的?
要点提示:(1)小孩对车的推力和车对小孩的推力是一对作用力和反作用力,二者大小相等。
(2)小汽车保持静止,则小孩对车的推力和小车受到的阻力是一对平衡力,二者大小相等。知识点一知识点二知识归纳
1.对作用力与反作用力的理解
(1)同时:作用力与反作用力总是成对出现的,同时产生、同时变化、同时消失。
(2)同性:作用力与反作用力产生的机理相同,因此一定是同种性质的力。例如:物体受的支持力与其反作用力(物体对支持面的压力)均属于弹力。
(3)异体:作用力与反作用力分别作用在不同的物体上,各自产生效果,永远也不存在相互抵消、两力平衡的问题。
(4)对称:作用力与反作用力是对称的,等大、共线、反向;作用力也可叫反作用力,作用力的施力物体和受力物体同时也是反作用力的受力物体和施力物体。如A作用B与B作用A“对称”。知识点一知识点二2.一对作用力和反作用力与一对平衡力之间的比较知识点一知识点二典例剖析
【例1】 如图所示,吊于电梯天花板上的物体处于静止状态,下列说法正确的是( )
A.绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是一对作用力与反作用力
B.物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力
C.物体的重力与绳对物体的拉力是一对作用力与反作用力
D.物体的重力的反作用力作用在绳上知识点一知识点二解析:绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是物体和绳直接相互作用而产生的,是作用力与反作用力的关系,A正确。物体的重力和物体对绳的拉力受力物体不同,不是一对平衡力,B错误。物体的重力与绳对物体的拉力均作用在物体上,二力为平衡力,C错误。物体重力的反作用力作用在地球上,D错误。
答案:A
规律方法区别作用力、反作用力与平衡力的简单方法
(1)看作用点,作用力和反作用力应作用在相互作用的两个物体上,平衡力作用在一个物体上;
(2)看产生的原因,作用力和反作用力是由于相互作用而产生的,一定是同一种性质的力。知识点一知识点二变式训练1一电灯用一细绳悬挂于天花板上,下列各对力中属于作用力与反作用力的是( )
A.细绳对电灯的拉力和电灯的重力
B.电灯拉细绳的力和细绳拉电灯的力
C.细绳拉天花板的力和电灯拉细绳的力
D.细绳拉天花板的力和电灯的重力
解析:细绳拉电灯的力的反作用力是电灯拉细绳的力,所以A错,B对。细绳拉天花板的力和天花板对细绳的拉力是一对作用力与反作用力,电灯受到的重力是由于地球吸引产生的,故其反作用力是电灯对地球的吸引力,所以C、D错。
答案:B知识点一知识点二对牛顿第三定律的理解
问题导引
小实验:两人一组,每组一个弹簧测力计。两组同学对拉弹簧测力计(拉力大小可以是任意的),两弹簧测力计示数存在什么关系?两弹簧测力计间相互作用力作用在几个物体上?方向如何?画出两弹簧测力计的受力示意图。
要点提示:两弹簧测力计示数总是相等;两个物体;方向相反;两弹簧测力计受力示意图如图所示知识点一知识点二知识归纳
1.数学公式:F甲对乙=-F乙对甲。其中F甲对乙表示作用力,F乙对甲表示反作用力,“-”表明二者的方向相反。
2.定律意义:牛顿第三定律是牛顿对力学基础理论奠基的最具独创性的贡献,形象而深刻地揭示了自然界中物体之间相互作用力的规律与特点。知识点一知识点二3.对牛顿第三定律的理解
(1)牛顿第三定律与参考系的选择无关,这是因为物体间的相互作用是客观存在的,不因参考系的不同而使物体间相互作用的性质发生任何变化。
(2)对定律内容中“总是”二字的理解:
“总是”是强调对于任何物体,在任何条件下,作用力和反作用力的关系都成立。
①不管物体大小形状如何。
②不管物体的运动状态如何,例如静止的物体之间、运动的物体之间或静止与运动的物体之间的相互作用力都是大小相等的。
③作用力与反作用力的产生和消失是同时的。知识点一知识点二典例剖析
【例2】 (多选)如图所示,我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”,实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在“押加”比赛中,甲获胜,则下列说法中正确的是 ( )
?
A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力,所以甲获胜
B.当甲把乙匀速拉过去时,甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小
C.当甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大小大于乙对甲的拉力大小
D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小知识点一知识点二解析:物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的,只有当物体所受的合外力不为零时,物体的运动状态才会改变,不论物体处于何种状态,物体间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,但由于它们作用在不同的物体上,其效果可以不同。甲加速前进的原因是甲受到的地面的摩擦力大小大于绳子对甲的拉力大小;乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大小大于乙受到的地面的摩擦力大小;但是,根据牛顿第三定律,甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小。A、C错误,B、D正确。
答案:BD知识点一知识点二规律方法(1)作用力和反作用力始终等大反向,同时存在,同时消失。作用在两个物体上,其作用效果分别体现在各自的受力物体上,所以作用力和反作用力产生的效果不能抵消。
(2)牛顿第三定律是个普遍定律,它的成立不受条件限制,作用力与反作用力的关系与物体运动状态无关,与参考系的选取无关。知识点一知识点二变式训练2 (多选)2016年10月17日,在“长征”2号F运载火箭托举下,我国航天员景海鹏、陈冬乘坐“神舟”11号飞船从酒泉卫星发射中心飞入太空。下面关于飞船与火箭上天的情形,其中叙述正确的是( )
A.火箭尾部向外喷气,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而让火箭获得了向上的推力
B.火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C.火箭飞出大气层后,由于没有了空气,火箭虽然向后喷气,但也无法获得前进的动力
D.飞船进入运行轨道之后,与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力知识点一知识点二解析:火箭升空时,其尾部向下喷气,火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体。火箭向下喷气时,喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力,即为火箭上升的推动力,此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的。因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关。故A选项正确,B、C选项错误。火箭运载飞船进入轨道后,飞船与地球之间依然存在相互吸引力,即地球吸引飞船,飞船吸引地球,这是一对作用力与反作用力,故D选项正确。
答案:AD12341.对于牛顿第三定律的理解,下列说法正确的是( )
A.当作用力产生后,再产生反作用力;当作用力消失后,反作用力才慢慢消失
B.弹力和摩擦力都有反作用力,而重力无反作用力
C.甲物体对乙物体的作用力是弹力,乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力
D.作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡
解析:根据牛顿第三定律知,两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反、性质相同、同时产生、同时消失,故可判定A、B、C错误,D正确。
答案:D12342.(多选)如图所示是利用计算机记录的卫星发射时火箭和卫星之间的作用力和反作用力的变化图线,根据图线可以得出的结论是( )?
A.作用力大时,反作用力小
B.作用力和反作用力的大小总是相等的
C.作用力和反作用力的方向总是相反的
D.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
解析:图像中的两条图线对应的纵坐标大小相等、符号相反,故A错误,B、C正确;作用力与反作用力作用在两个相互作用的物体上,D错误。
答案:BC12343.(多选)如图所示,汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶,根据牛顿运动定律可知( )
A.汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力
B.汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力
C.汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力
D.汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力
解析:根据牛顿第三定律,汽车与拖车的相互拉力应总是大小相等、方向相反的,拖车之所以能加速前进是因为受到了向前的合力的缘故,即汽车对拖车的拉力大于拖车受到的阻力。
答案:BC12344.春天,河边上的湿地很松软,人在湿地上行走时容易下陷,在人下陷时( )
A.人对湿地地面的压力就是他受的重力
B.人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力
C.人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力
D.人对湿地地面的压力小于湿地地面对他的支持力
解析:人对湿地地面的压力是弹力且受力物体是地面,人受到的重力与弹力性质不同,且受力物体是人,所以不能说人对湿地地面的压力就是他受的重力,A错;人对湿地地面的压力和湿地地面对他的支持力是一对作用力和反作用力,故大小相等,B、D错,C对。
答案:C课件32张PPT。3.2 弹力自主阅读自我检测一、形变与弹力
1.弹力:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,就会对跟它接触使它发生形变的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。
2.弹性形变:作用在物体上的外力撤去后,物体能恢复原状的形变。
3.两个相互接触的物体间一定有弹力吗?
提示:不一定,只有接触并且相互挤压发生弹性形变的物体之间才产生弹力。例如:放在墙角的铅球与墙接触,但是不受墙的弹力。自主阅读自我检测二、胡克定律
1.内容:在弹性限度内,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。
2.公式:F=kx,其中k为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号是N/m,它反映了弹簧的一种力学性质。
3.弹簧的劲度系数k和什么因素有关?
提示:劲度系数k是由弹簧本身的因素来决定的,和弹力及形变的大小无关。自主阅读自我检测三、弹力的方向
1.平板状物体受压弯曲后产生的弹力,方向一定垂直于平板,指向压它的物体。
2.绳索的弹力方向一定沿着绳索,指向绳索收缩的方向。
四、多种多样的形变
形变的种类:形变一般包括拉伸压缩形变、拉伸形变、弯曲形变、扭转形变、剪切形变。自主阅读自我检测1.正误辨析
(1)弹力一定产生在相互接触的物体之间。 ( )
(2)相互接触的物体间一定有弹力。 ( )
(3)F=kx中“x”表示弹簧形变后的长度。 ( )
(4)轻杆的弹力方向一定沿杆。 ( )
(5)弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定。 ( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√自主阅读自我检测2.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.一根钢筋用力弯折后的形变就是弹性形变
C.物体在外力停止作用后,能够恢复原来形状的形变,叫弹性形变
D.物体在外力停止作用后的形变,叫弹性形变
解析:弹性形变指物体在外力停止作用后,能够恢复原状的形变,C正确,A、D错误;钢筋用力弯折后,无法恢复到原来的形状,不属于弹性形变,B错误。
答案:C自主阅读自我检测3.竖直悬挂的弹簧下端,挂一重力为4 N的物体时,弹簧长度为12 cm;挂重力为6 N的物体时,弹簧长度为13 cm,求弹簧的原长和劲度系数。
解析:设弹簧的原长为x0,劲度系数为k,设挂G1=4 N重物时弹簧的长度为x1;挂G2=6 N的重物时弹簧的长度为x2,则x1=12 cm,x2=13 cm,由胡克定律得G1=k(x1-x0),G2=k(x2-x0),代入数据解得x0=10 cm,
k=200 N/m,即弹簧原长为10 cm,弹簧劲度系数为200 N/m。
答案:10 200知识点一知识点二弹力有无的判断方法
问题导引
如图所示,取一个圆玻璃瓶,里面盛满水,用穿有透明细管的橡皮塞封口,使水面位于细管中,用手捏玻璃瓶,会看到什么现象?说明什么?
要点提示:手捏玻璃瓶,管中水面上升,说明受压时玻璃瓶发生形变,体积变小了。知识点三知识点一知识点二知识归纳
1.弹力产生的条件
(1)物体间直接接触;(2)物体发生弹性形变。
这两个条件必须同时满足,缺一不可,由此可以导出,弹力是接触力。不直接接触的物体间不可能产生弹力。知识点三知识点一知识点二2.解决形变不明显情况的三种方法
(1)假设法:可以假设将与物体接触的物体撤去,看物体还能否保持原来的状态,若能则无弹力,若不能,则存在弹力。
(2)状态法:因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合,所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力。
(3)替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换。如将侧壁、斜面用海绵来替换、将硬杆用轻弹簧来替换。
判断弹力时,不仅要看物体间是否接触,更需要考察接触处是否发生形变,有些难以直接判断的情况,可以采用以上三种方法来分析。知识点三知识点一知识点二典例剖析
【例1】 如图所示,A、B两物体并排放在水平桌面上,C物体叠放在AB上,D物体悬挂在线的下端时绳恰好竖直,且与斜面接触。若接触面均光滑,下列说法中正确的是( )
A.A对B的弹力方向水平向右
B.C对地面的压力大小等于C的重力
C.D对斜面没有压力作用
D.斜面对D的支持力垂直斜面向上
解析:A和B接触但没有相互挤压,所以A和B之间不产生弹力作用,选项A错误;C对A、B产生向下的压力作用,对地面并不产生压力,选项B错误;如果撤去斜面,D物体仍然静止,处于原来的状态,所以D与斜面之间没有弹力作用,选项C正确,D错误。
答案:C知识点三知识点一知识点二规律方法判断有无弹力的步骤
(1)明确研究对象,明确接触情况;
(2)假设将与物体相接触的物体去掉,分析研究对象是否还能在该位置保持原来的状态;
(3)若研究对象不能保持原来的状态,说明该处有弹力,反之,就没有弹力。知识点三知识点一知识点二变式训练1在下列各图中,A、B之间一定有弹力的是( )解析:两物体间产生弹力的条件除了相互接触外,还要相互挤压产生弹性形变。A、C、D图中A、B间虽有相互接触,但不一定相互挤压,故选B。
答案:B知识点三知识点一知识点二弹力方向的判定
问题导引
一铁块放在海绵上,铁块和海绵都发生了形变,从而在它们之间产生了弹力,如图所示。海绵对铁块的支持力是如何产生的?方向怎样?铁块对海绵的压力是怎样产生的?方向怎样?
要点提示:(1)海绵对铁块的支持力:海绵发生弹性形变,对与它接触的铁块产生力的作用,方向垂直于接触面向上(如图甲)。
?
(2)铁块对海绵的压力:铁块发生弹性形变,对与它接触的海绵产生力的作用,方向垂直接触面向下(如图乙)。知识点三知识点一知识点二知识归纳
1.弹力方向的特点
发生弹性形变的物体,由于要恢复原状产生弹力,所以弹力的方向由施力物体的形变的方向决定,弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。知识点三知识点一知识点二2.几种常见弹力的方向 知识点三知识点一知识点二知识点三知识点一知识点二典例剖析
【例2】 请在图中画出杆或球所受的弹力(图中O为球心,O'为重心)。解析:题图甲,杆在重力作用下A、B两处都产生挤压作用,故A、B两点处对杆有弹力,弹力方向与接触点的平面垂直,如答案图(a)所示。
题图乙,球挤压墙壁且拉紧绳子,所以墙对球的弹力与墙面垂直;绳子对球的弹力沿绳斜向上,如答案图(b)所示。
题图丙,当重心不在球心处时,弹力作用线也必通过球心O,应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心,如答案图(c)所示。知识点三知识点一知识点二答案: 规律方法弹力方向的判断步骤
(1)确定物体之间作用的类型;
(2)确定产生弹力的物体;
(3)找出使该物体发生形变的外力方向;
(4)确定物体产生的弹力方向。知识点三知识点一知识点二变式训练2画出图中静止物体A所受弹力的示意图。答案:如图所示 知识点三知识点一知识点二知识点三胡克定律
问题导引
如图所示,为一弹簧测力计。弹簧测力计的刻度是否均匀?这说明什么?要点提示:均匀。说明弹簧测力计的弹力与弹簧的形变量成正比。知识点一知识点二知识点三知识归纳
1.内容:在弹性限度内,弹簧的弹力大小跟弹簧的形变量成正比,即F=kx。其中x是弹簧的伸长量或压缩量;k称为弹簧的劲度系数,简称劲度,单位是N/m。
2.胡克定律的成立是有条件的,就是弹簧发生“弹性形变”,即必须在弹性限度内。
3.F=kx中的x是弹簧的形变量,是弹簧伸长(或缩短)的长度,而不是弹簧的长度。
4.弹簧的劲度系数k,它表示了弹簧固有的力学性质,大小由弹簧本身的物理条件决定,如材料、长度等。
5.在应用F=kx时,要把各物理量的单位统一到国际单位制中。知识点一知识点二知识点三6.F-x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。
7.公式ΔF=kΔx可作为胡克定律的推论使用,式中ΔF、Δx分别表示弹力变化量和形变变化量。知识点一知识点二知识点三典例剖析
【例3】 由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图像如图所示,求:
?
(1)该弹簧的原长为多少?
(2)该弹簧的劲度系数为多少?知识点一知识点二知识点三解析:解法一 (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L0=15 cm。解法二 根据胡克定律得F=k(L-L0),代入图像中的两点(0.25,50)和(0.05,-50)。
可得50=k(0.25-L0)-50=k(0.05-L0)
解得L0=0.15 m=15 cm,k=500 N/m。
答案:(1)15 cm (2)500 N/m知识点一知识点二知识点三规律方法在物理学中经常用图像处理物理问题,应用图像的好处是直观、方便。应用图像处理问题,要注意:(1)图像斜率的意义(或曲线切线斜率的意义);(2)图像与纵轴、横轴交点的物理意义。知识点一知识点二知识点三变式训练3一个轻弹簧挂30 N的重物时,轻弹簧总长为17.2 cm,挂100 N的重物时,轻弹簧总长为20 cm (轻弹簧伸长均在弹性限度内),则轻弹簧的原长为 ( )
A.12 cm B.14 cm C.15 cm D.16 cm
解析:一个轻弹簧挂30 N的重物时,轻弹簧总长为17.2 cm,根据胡克定律,有F1=k(x1-x0),挂100 N的重物时,根据胡克定律,有F2=k(x2-x0),联立解得轻弹簧的原长为x0=16 cm,故选项D正确。
答案:D12341.(多选)在日常生活及各项体育运动中,有弹力出现的情况比较普遍,如图所示的跳水运动就是一个实例。请判断下列说法正确的是( )
?
A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变
B.跳板和运动员的脚都发生了形变
C.运动员受到的支持力,是跳板发生形变而产生的
D.跳板受到的压力,是跳板发生形变而产生的
解析:发生形变的物体,为了恢复原状,会对与它接触的物体产生弹力的作用,发生形变的物体是施力物体。B、C正确。
答案:BC12342.下列关于弹力的叙述中错误的是( )
A.压力、拉力、支持力都是弹力
B.压力和支持力的方向总是垂直于接触面
C.轻绳、轻杆上产生的弹力的方向总是在沿绳、杆的直线上
D.轻杆不同于轻绳,弹力的方向可以不沿杆
解析:弹力包括压力、拉力、支持力,其中绳的拉力总沿绳收缩的方向,压力、支持力的方向总与接触面垂直,故A、B正确;杆不同于绳,杆可以发生拉伸形变、压缩形变和弯曲形变,所以杆的弹力方向不一定沿杆,要具体问题具体分析,C错误,D正确。
答案:C12343.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质量为m=0.2 kg的小球,小球处于静止状态,弹性杆对小球的弹力为(g取10 m/s2) ( )
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:球受重力G和弹力F,由二力平衡条件可知,杆对球的弹力方向与重力方向相反,竖直向上,大小F=G=mg=2 N,故D正确。
答案:D12344.在弹性限度内,一个原长为20 cm的轻质弹簧,受到50 N 的拉力时,总长度为22 cm;试求:
(1)弹簧的劲度系数。
(2)当弹簧总长度为19 cm时,弹簧的弹力大小。
解析:(1)当弹簧长度为l1=22 cm时
由胡克定律F=kx得k=2 500 N/m。
(2)当l2=19 cm时,F'=kΔx'=2 500×(20-19)×10-2 N=25 N。
答案:(1)2 500 N/m (2)25 N课件37张PPT。3.3 摩擦力自主阅读自我检测一、滑动摩擦力
1.定义
当一个物体跟另一个物体有相对滑动时,在它们的接触面上产生的摩擦力,叫做滑动摩擦力。
2.产生条件
(1)两相对运动的物体直接接触,在接触面上存在压力;
(2)两物体间有相对运动;
(3)接触面不是光滑的表面。
3.方向
滑动摩擦力的方向总是跟接触面相切,并且跟物体相对滑动的方向相反。自主阅读自我检测4.大小
f=μN,式中N为正压力,μ是动摩擦因数,μ的大小由相互接触的两个物体的材料特性与表面状况(如表面干燥与否、表面是否平滑)等因素决定,μ没有单位。
5.滑动摩擦力的方向和物体运动方向相反吗?滑动摩擦力总是阻力吗?
提示:滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,不一定和物体的运动方向相反。滑动摩擦力可以是动力也可以是阻力。自主阅读自我检测二、静摩擦力
1.定义
一个物体在另一个物体表面有相对滑动趋势时所受到的摩擦力,叫静摩擦力。
2.方向
跟接触面相切,且跟物体相对滑动趋势的方向相反。
3.产生条件
(1)两相对静止的物体直接接触,在接触面上存在压力;
(2)两物体间有相对滑动的趋势;
(3)接触面不是光滑的表面。自主阅读自我检测4.静摩擦力的大小
静摩擦力的大小随外力的变化而变化,所以说静摩擦力的大小由外部因素决定。静摩擦力所达到的最大值fmax叫做最大静摩擦力,故静摩擦力大小的取值范围是0≤f≤fmax。在实际情况中,最大静摩擦力比滑动摩擦力略大,为计算方便可以认为最大静摩擦力近似地等于滑动摩擦力。
5.跑步时,脚受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力?方向如何?
提示:跑步时,脚和地面接触的时间内,脚并没有和地面发生相对运动,因此脚受到的摩擦力为静摩擦力,方向和人的运动方向相同。自主阅读自我检测1.正误辨析
(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。 ( )
(2)受滑动摩擦力作用的物体,可能处于静止状态。 ( )
(3)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。 ( )
(4)滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相反。 ( )
(5)物体间的摩擦力大小和它们间的压力一定成正比。 ( )
答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×自主阅读自我检测2.关于产生摩擦力的条件,下列说法正确的是( )
A.相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力存在
B.相对运动的物体间一定有滑动摩擦力存在
C.只有相互挤压和有相对运动或相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用
D.只有相互挤压和发生相对运动的物体之间才有摩擦力的作用
解析:相互压紧的物体间如果没有相对运动或相对运动趋势,也不会存在摩擦力,所以A错误;但仅有相对运动或相对运动趋势而没有压紧也不会有摩擦力,故B错误;当物体间既压紧又有相对运动或相对运动趋势,但接触面光滑也不会有摩擦力,因此,C正确,而D错误。
答案:C自主阅读自我检测3.要将重300 N的木箱在水平地面上推动,至少需要150 N的水平推力,但在推动以后只需120 N的水平推力就能使它匀速运动。求:
(1)木箱所受最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小?
(2)在木箱静止时用100 N的水平力推和在木箱滑动过程中用100 N的水平力推,两种情况下,木箱所受的摩擦力各为多大?
解析:(1)由于使木箱在地面上运动的最小推力是150 N,因此最大静摩擦力fm=150 N;匀速运动时,推力与滑动摩擦力平衡,因此滑动摩擦力f=120 N。(2)静止时,木箱所受的摩擦力是静摩擦力,它与水平推力平衡,因此静摩擦力大小是100 N。滑动摩擦力大小为120 N,木箱在滑动时,不论推力如何,其受到的摩擦力都是滑动摩擦力,其大小即为120 N。
答案:(1)150 N 120 N (2)100 N 120 N知识点一知识点二知识点三对摩擦力及产生条件的理解
问题导引
自行车是一种简单的交通工具,自行车比赛也越来越受到人们的喜爱。自行车的哪些部分要增大摩擦力?哪些部分要减小摩擦力?
?
要点提示:车闸、脚踏板、轮胎、车把手等需要增大摩擦力;转轴之间需减小摩擦力。知识点一知识点二知识点三知识归纳
1.产生条件知识点一知识点二知识点三2.对摩擦力中“相对”二字的理解
(1)静摩擦力和滑动摩擦力中的“静”和“动”都是相对的,指的是接触物体之间的相对静止和相对运动,而不是物体相对于地面的静止和运动。不能绝对地说“静止的物体受到的摩擦力必定是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必定是滑动摩擦力”。
①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,而以其他物体为参考系时并不一定静止,所以一个物体受到静摩擦力作用时并不一定静止,也有可能是运动的。
②存在滑动摩擦力作用的两物体间有“相对”运动,但并不意味着这两个物体相对于其他物体都是运动的,所以受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动。譬如擦黑板时静止的黑板受到的是板擦对它的滑动摩擦力。知识点一知识点二知识点三(2)摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势,而不是阻碍物体的运动。摩擦力可以是阻力也可以是动力。比如斜向上的传送带向上传送货物时货物受到的传送带对它向上的静摩擦力,正是这个静摩擦力使得货物随传送带一起向上运动,这个力对货物来说是动力。切勿认为“摩擦力总是阻力,总是阻碍物体的运动”。
(3)摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反,而不是与运动方向相反,摩擦力还可以与物体的运动方向成一定角度。比如行驶的车厢后壁上有一只壁虎,它受到向上的静摩擦力以阻止它下滑,但它对地的运动方向是水平向前的,因此摩擦力的方向可以和运动方向成一定角度,不一定与运动方向在一条直线上,但一定与相对运动或相对运动趋势的方向在一条直线上,且方向相反。知识点一知识点二知识点三3.摩擦力种类的判断 知识点一知识点二知识点三典例剖析
【例1】 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.摩擦力总是阻碍物体的运动
C.相对静止的物体间,也可能存在摩擦力作用
D.只有静止的物体才受静摩擦力作用,运动的物体不会受静摩擦力作用知识点一知识点二知识点三解析:产生摩擦力的条件:两个物体相互挤压,接触面粗糙,有相对运动(或相对运动趋势),三者缺一不可,故A错误;摩擦力阻碍的是物体间的相对运动(或相对运动趋势),不一定阻碍物体的运动,有可能是动力,故B错误;相对静止的物体有可能存在相对运动的趋势,故可能存在摩擦力的作用,故C正确;静止的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动,也可能受滑动摩擦力作用,同理,运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势,也有可能受到静摩擦力作用。
答案:C
规律方法有关摩擦力的三个需要注意的问题
(1)不论物体是静止还是运动,都可能受静摩擦力或滑动摩擦力。
(2)摩擦力并不总是阻碍物体的运动,它既可作动力,又可作阻力。
(3)摩擦力的方向可以与物体的运动方向相反,也可以与运动方向相同,甚至可能与运动方向不在同一直线上。知识点一知识点二知识点三变式训练1关于摩擦力的产生,下列说法正确的是( )
A.相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力
B.有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力
C.相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用
D.只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用
解析:要产生摩擦力,首先要有弹力,其次要接触面不光滑,还要有相对运动或有相对运动趋势,故只有D正确。
答案:D知识点一知识点二知识点三静摩擦力的有无及方向的判定
问题导引
在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处。如图所示,传送带匀速转动,货物和传送带相对静止。传送带靠什么力把货物送到高处?此力方向如何?
要点提示:静摩擦力。静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同)。知识点一知识点二知识点三知识归纳
1.静摩擦力有无的判断
(1)条件判断法:接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。
(2)假设法:假设两物体间无静摩擦力,看物体是否相对滑动。
①如果物体改变原来的运动状态,则两物体之间存在静摩擦力。
②如果物体的运动状态不变,则两物体之间不存在静摩擦力。知识点一知识点二知识点三2.静摩擦力方向的判定 知识点一知识点二知识点三知识点一知识点二知识点三知识点一知识点二知识点三典例剖析
【例2】如图所示为皮带传送装置,甲为主动轮,传动过程中皮带不打滑,P、Q分别为两轮边缘上的两点,下列说法正确的是( )
?
A.P、Q两点的摩擦力方向均与轮的转动方向相反
B.P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反,Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同
C.P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同,Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反
D.P、Q两点的摩擦力方向均与轮的转动方向相同知识点一知识点二知识点三解析:由题意可知甲轮与皮带间、乙轮与皮带间均相对静止,皮带与轮间的摩擦力为静摩擦力,假设甲轮与皮带间无摩擦力,则甲轮转动时皮带不动,P点相对于皮带向前运动,可知P点相对于皮带有向前运动的趋势,则轮子上的P点受到的静摩擦力的方向向后,即与甲轮的转动方向相反;再假设皮带与乙轮间没有摩擦力,则当皮带转动时,乙轮将会静止不动,这时,乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动,可知Q点相对于皮带有向后运动的趋势,故乙轮上Q点所受静摩擦力的方向向前,即与乙轮转动方向相同,故正确选项为B。
答案:B知识点一知识点二知识点三规律方法判断摩擦力方向时应注意的三个问题
(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相接触的物体的运动(趋势),而不一定是相对于地面的运动。
(3)牢记:摩擦力的方向与相对运动(趋势)方向相反,而不是与运动方向相反。知识点一知识点二知识点三变式训练2如图所示,重力为G的木棒,可绕光滑轴O自由转动,现将棒搁在表面粗糙的小车上,小车原来静止,如果用水平力F拉动小车,则棒受到的摩擦力方向( )
A.向右 B.向左
C.等于零 D.都有可能
解析:由题图可直接判断出木棒相对小车水平向左运动,则棒受到小车给棒的摩擦力方向水平向右。
答案:A知识点一知识点二知识点三摩擦力大小的计算
问题导引
张开两只手掌,使两手的手指互相交错啮合,并置于同一竖直平面内。如图所示,当两手向相反方向运动时,你能感觉出两手所受的摩擦力吗?当手指互相用力啮合向相反方向运动时,能感觉出摩擦力变化吗?
要点提示:能;手指间啮合用力越大,摩擦力越大。知识点一知识点二知识点三知识归纳
在求解摩擦力大小时,一定要分清是求静摩擦力还是求滑动摩擦力。f=μN只适用于滑动摩擦力的计算;对于静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同来确定。知识点一知识点二知识点三知识点一知识点二知识点三典例剖析
【例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?
(3)物体运动过程中突然把推力去掉,此时地面对物体的摩擦力是多大?知识点一知识点二知识点三解析:在地面上,N=mg,则滑动摩擦力(即最大静摩擦力fmax)大小为fmax=μN=μmg=0.5×2×10 N=10 N。
(1)当推力F=5 N时,F(2)当推力F=12 N时,f>fmax,物体滑动。则地面对物体的滑动摩擦力的大小f滑=μN=μmg=10 N。
(3)物体运动过程中突然把推力去掉,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力,其大小f滑'=10 N。
答案:(1)5 N (2)10 N (3)10 N知识点一知识点二知识点三规律方法求解摩擦力大小的方法
(1)明确所求摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力。
(2)静摩擦力一般根据二力平衡来求。求解时应注意物体是否处于静止或匀速直线运动状态,若物体处于减速或加速运动状态,则二力平衡不成立。
(3)滑动摩擦力一般根据公式法计算,计算时注意滑动摩擦力的大小与物体的速度大小、物体是否匀速运动无关,只取决于动摩擦因数和压力的大小。知识点一知识点二知识点三变式训练3重力为50 N的物体,在粗糙水平面上向右运动,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,同时物体还受到一个大小为10 N、方向水平向左的拉力F作用,如图所示,则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是( )?
A.10 N,水平向左 B.20 N,水平向左
C.10 N,水平向右 D.20 N,水平向右
解析:物体对水平面的压力N=mg,所以所受滑动摩擦力大小为f=μN=μmg=0.2×50 N=10 N,方向与相对运动方向相反,即水平向左。故选项A正确。
答案:A12341.关于静摩擦力,下列说法正确的是( )
A.两个表面粗糙的物体,只要直接接触就会产生静摩擦力
B.静摩擦力总是阻碍物体的运动
C.静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反
D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
解析:由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间,所以A错误;静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势,方向与物体间相对运动趋势的方向相反,不能说成阻碍物体的运动,所以B错误,C正确;两物体间静摩擦力的大小随物体所受外力的变化而变化,因此D错误。
答案:C12342.关于滑动摩擦力的说法中,正确的是( )
A.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
B.滑动摩擦力总是阻碍物体的运动
C.滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反
D.两个相互接触的物体发生相对滑动时,它们都要受到滑动摩擦力的作用
解析:滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,但与物体的运动方向既可能相同,也可能相反,既可能促进物体的运动,也可能阻碍物体的运动,A、B错误,C正确。摩擦力的产生必须具备三个条件,两个相互接触的物体发生相对滑动时,接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备,此时物体间不一定有摩擦力,D错误。
答案:C12343.(多选)置于水平地面上的物体在沿水平方向的拉力作用下,仍处于静止,则物体所受静摩擦力的大小( )
A.与压力成正比
B.等于水平拉力
C.小于滑动摩擦力
D.在物体上叠放另一物体,该物体受到的静摩擦力不变
解析:静摩擦力的产生取决于使物体产生相对运动趋势的外力的作用,也就是等于平行于接触面切线方向的外力的大小,与压力大小无关;最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大,无法判断此时的静摩擦力是否小于滑动摩擦力,故B、D正确。
答案:BD12344.重力为40 N的木箱放在水平地面上,木箱与地面间的最大静摩擦力为12 N,动摩擦因数为0.25。如果分别用8 N和16 N的水平力推木箱,求木箱受到的摩擦力分别为多少?
解析:用8 N的水平力推木箱。推力小于最大静摩擦力,木箱不动,由二力平衡条件可知,木箱受到8 N的静摩擦力。
用16 N的水平力推木箱,推力大于最大静摩擦力,木箱运动,由于竖直方向处于平衡状态,由二力平衡条件可知,N=G,则滑动摩擦力f=μN=μG=0.25×40 N=10 N。
答案:8 N 10 N课件25张PPT。3.4 分析物体的受力自主阅读自我检测一、怎样对物体进行受力分析
1.明确研究对象是受力分析的着眼点。力学中的研究对象,可以是某个物体、物体的一部分或某个作用点。
2.选定研究对象后,接着就可以围绕着力学中常见的三类力(重力、弹力、摩擦力)的产生条件,逐个确定物体受到哪些力的作用,最后依据物体受到的各个力的方向,画出受力示意图。
3.当把物体简化为质点研究时,可把物体受到的各个力都集中在其重心上。
4.运动员将铅球斜向上推出,铅球飞向远处,在铅球运动的过程中除受到重力(不计空气阻力)外还会受到推力、“冲力”等的作用吗?
提示:由于铅球已离开手,与手之间不存在作用,因此不受推力;力是物体间的相互作用,不存在“冲力”,铅球之所以向前运动,是由于惯性的原因。自主阅读自我检测二、重心
1.一个物体各部分都会受到重力的作用,从效果上,可以把这些作用力视作集中作用于一点,这一点称为重心。
2.质量分布均匀、规则的物体,重心就在其几何中心。
3.质量分布不均匀的物体,其重心的位置跟物体的形状和质量分布有关。并且它既可以在物体内部,也可以在物体外部。
4.苹果的重心位置是否会随着其下落高度的变化而变化?
提示:重力的位置不随物体运动状态的改变而改变。自主阅读自我检测1.正误辨析
(1)在物体运动的方向上有一定的力的作用。 ( )
(2)有的力可以没有施力物体。 ( )
(3)两个物体不接触但可能有相互作用力。 ( )
(4)重心就是地球对物体引力的作用点。 ( )
(5)重心可能不在物体上。 ( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√自主阅读自我检测2.如图所示,走钢丝是一项传统的杂技项目,常常给观众带来惊险、刺激。走钢丝的过程中,演员往往手拿一根很长的木棍,关于木棍的作用,下列说法正确的是( )
A.为了增大演员与钢丝间的压力
B.为了增大演员与钢丝间的摩擦力
C.为了调节演员自身重心的位置
D.为了增加观众的观赏性
解析:杂持演员手拿一长木棍,主要是调节自身重心的位置,以便时刻保持平衡,好完全走过钢丝。
答案:C自主阅读自我检测3.质量m=5 kg的物体A放在倾角为30°的斜面上静止,如图所示,它受到哪几个力作用?各力的施力物体是谁?并画出各力的示意图。解析:物体A受到3个力的作用,重力G,施力物体是地球;支持力F,施力物体是斜面;摩擦力f,施力物体是斜面。力的示意图如图所示。答案:见解析 知识点一知识点二物体受力分析的方法
问题导引
如图所示是滑雪运动员沿斜坡下滑的过程,有人说运动员受到了下滑力的作用,你认为这种说法对吗?
要点提示:这种说法不对。运动员沿斜坡下滑时受到竖直向下的重力、垂直斜坡向上的支持力和沿斜坡向上的摩擦力的作用。重力产生沿斜坡向下的作用效果就是使运动员沿斜坡向下运动,并不存在其他的下滑力。知识点一知识点二知识归纳
1.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。知识点一知识点二2.受力分析的步骤
(1)明确研究对象——即确定受力分析的物体。
(2)隔离物体分析——将研究对象从周围物体中隔离出来,进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。
(3)画出受力示意图——边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出各力的方向。
(4)检查画出的每一个力能否找出它的施力物体,检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态,否则,必然发生了漏力、多力或错力现象。知识点一知识点二3.受力分析的方法
(1)整体法:把系统作为一个整体进行受力分析的方法叫整体法。通常研究外力作用时使用整体法。
(2)隔离法:把系统内其中一个物体隔离出来进行受力分析的方法叫隔离法。通常研究内力作用时使用隔离法。使用隔离法时尽量隔离受力少的物体。实际问题中整体法与隔离法要结合起来灵活运用,通常先整体后隔离。知识点一知识点二典例剖析
【例1】如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止状态,请分析B受到几个力的作用。知识点一知识点二解析:这里要分析的是B物体的受力个数,B即为研究对象,把它隔离出来,然后从易到难,先从重力着手,再分析跟它有联系的物体,按弹力、摩擦力的顺序分析它受到的力。如图所示,其受A对它的压力N,同时物体B有相对A上移的趋势,故A对B的静摩擦力f沿斜面向下,故B共受到4个力作用。
答案:4个力知识点一知识点二规律方法判断力是否存在的方法
(1)依据力的产生条件:根据各种性质的力产生的条件进行判断,如弹力产生的条件是相互接触且发生弹性形变;摩擦力产生的条件是相互接触、有弹力且有相对运动或相对运动趋势。
(2)依据作用力和反作用力的关系:利用作用力和反作用力的关系来检验力是否存在,因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力,找不到施力物体或没有反作用力的力是不存在的。知识点一知识点二变式训练1(多选)如图所示,A、B两物体均静止,关于B物体的受力情况,下列叙述正确的是 ( )
A.可能受到三个力,也可能受到四个力
B.一定受到四个力的作用
C.必受到地面的静摩擦力作用
D.必受到地面的支持力作用
解析:B受到重力、绳的拉力、水平向右的摩擦力和地面支持力四个力的作用。由于B受到向右的摩擦力,则必受到地面的支持力的作用。
答案:BCD知识点一知识点二重力与重心
问题导引
如图所示,身体素质和技术相当的跳高运动员,为什么采用“背越式”的要比采用“跨越式”的成绩好呢?要点提示:跳高运动员在越过相同高度时,“背越式”运动员的重心比“跨越式”运动员的重心升高的高度小,因此运动员越过相同高度的横竿时,“背越式”跳法要比“跨越式”容易些,所以采用“背越式”的运动员要比采用“跨越式”的运动员成绩好。知识点一知识点二知识归纳
1.重力的大小和方向
(1)在同一地点,重力的大小与质量成正比。
(2)在不同地点,某一物体的重力的大小与物体所处的纬度位置有关,在纬度越高的位置,所受重力越大;其重力的大小还与物体的海拔高度有关,在同一地点,位置越高,重力越小。
(3)重力的大小与物体的运动状态无关,与物体是否受其他力无关。
(4)重力的方向总是竖直向下,竖直向下不是垂直于支撑面向下,也不是指向地心。知识点一知识点二2.对重心的理解
(1)重心的意义:重心是物体所受重力的作用点,任何物体都有重心,且只有一个重心。
(2)重心的位置
①质量分布均匀的物体,重心位置只跟物体的形状有关。
若物体的形状是中心对称的,对称中心就是重心。如:我们用的直尺、铅球、魔方等实心物体,以及篮球、排球等空心物体,它们的重心都在几何中心。
②质量分布不均匀的物体,重心的位置由物体的形状和质量分布共同决定,可以用“支撑法”或“悬挂法”确定。知识点一知识点二典例剖析
【例2】 关于重力和重心,下列说法正确的是( )
A.当物体漂浮在水面上时重力会减小
B.放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力
C.物体的重心位置总是在物体的几何中心上
D.物体的重心位置可能随物体形状的变化而改变
解析:物体的重力与物体所处状态无关,A错;物体对水平面的压力与物体的重力的施力物体及受力物体不同,B错;物体的重心位置与物体的形状及质量分布有关,只有质量分布均匀、形状规则的物体的重心才在其几何中心,C错,D对。
答案:D知识点一知识点二规律方法对重力与重心的进一步理解
(1)重力的方向是竖直向下,而不是垂直向下。
(2)固定形状的物体重心,与物体所在的位置及放置方式和运动状态无关。
(3)物体形状改变时或质量分布发生变化时,其重心位置可能改变。知识点一知识点二变式训练2(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,其重心在砖内的相对位置不变
D.舞蹈演员在做各种优美的动作时,其重心在体内相对位置不变
解析:物体的重心可以在物体上,也可以在物体外,A错误。用线悬挂物体静止时,重力与拉力等大、反向、共线,所以线的方向一定过重心,B正确。物体形状不变时,重心相对物体的位置不变,如果物体形状变化了,重心相对物体的位置改变,所以C正确,D错误。
答案:BC12341.关于放在水平桌面上静止的物体受力的说法中,正确的是( )
A.重力、桌面对它的支持力和弹力
B.重力、桌面对它的支持力
C.重力、它对桌面的压力
D.桌面对它的支持力和它对桌面的压力
解析:地球附近的任何物体都要受到重力作用,由于物体与桌面相互接触且发生挤压现象,故它要受到桌面弹力的作用,这个弹力实际就是支持力,故选项B正确,A错;物体对桌面的压力的受力物体是桌面,故C、D均错。
答案:B12342.在斜面上放一物体静止不动,该物体受重力G、弹力N和静摩擦力f的作用,该物体的受力示意图正确的是 ( )解析:选取斜面上的物体为研究对象,物体所受重力方向竖直向下;弹力方向垂直于斜面指向被支持的物体——斜面上的物体;物体静止在斜面上,相对斜面有向下运动的趋势,摩擦力的方向和接触面相切,沿斜面向上,D正确。
答案:D12343.如图所示,“马踏飞燕”是汉代艺术家集高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶,是我国古代雕塑艺术的稀世之宝,飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上,是因为( )
?
A.马跑得快的缘故
B.马蹄大的缘故
C.马的重心在飞燕上
D.马的重心位置和飞燕在一条竖直线上
解析:马的重心位置在马身上而不在飞燕上,但只有马的重心位置和飞燕在一条竖直线上,才能保持平衡,故A、B、C错误,D正确。
答案:D12344.如图所示,在水平拉力F作用下,B、C两球均处于静止状态,AB绳竖直,则C球受几个力的作用?画出C球的受力示意图。解析:先分析B的受力情况如图所示,B受重力GB及AB绳的拉力TAB,BC绳无拉力。再分析C球的受力情况如图所示,C受重力GC、AC绳的拉力TAC及水平拉力F共三个力作用。
答案:三个;受力示意图见解析图课件12张PPT。本 章 整 合第三章 力与相互作用本章知识可分为三个组成部分。第一部分:牛顿第三定律;第二部分:三种常见的力;第三部分:物体受力分析。
一、牛顿第三定律二、三种常见的力 三、物体受力分析 一、摩擦力的分析和计算
【例1】 (多选)为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:用一根弹簧将木块压在墙上,同时在木块下方有一个拉力F2作用,使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动),如图所示。现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G,则以下结论正确的是( )解析:木块相对于竖直墙壁下滑,受到竖直向上的滑动摩擦力,阻碍木块下滑,A错误,B正确。分析木块受力如图所示。由平衡条件可得N=F1,f=G+F2,又f=μN,以上三式联立可解得: ,故C错误,D正确。
答案:BD方法技巧1.对摩擦力的认识
(1)摩擦力不一定是阻力,也可以是动力。
(2)静摩擦力的方向不一定与运动方向共线,但一定沿接触面的切线方向。
2.摩擦力的计算
摩擦力大小的计算,应先分析是静摩擦力还是滑动摩擦力。
(1)静摩擦力
静摩擦力在0~fmax内随外力的变化而变化,一般根据平衡条件求解。
(2)滑动摩擦力
①根据f=μN进行计算,其中N为接触面受到的正压力,不一定等于物体所受的重力,而且要注意滑动摩擦力的大小与运动速度和接触面积无关。
②根据平衡条件计算。二、弹力和摩擦力是否存在的判断依据
【例2】 (多选)如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P连接,P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态,则斜面体P此时所受的外力个数有可能为( )
A.2 B.3
C.4 D.5
解析:若斜面体P受到的弹簧弹力F等于其重力mg,则MN对P没有力的作用,如图甲所示,此时P受到2个力,A对;若弹簧弹力大于P的重力,则MN对P有压力N,若只有压力N,则P不能平衡,故一定存在向右的力,只能是MN对P的摩擦力f,因此P此时受到4个力,如图乙所示,C对。
?
答案:AC方法技巧进行受力分析时,有些力要判断是否存在,可以从以下三个方面进行:
1.“条件判断法”:即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。
例如:(1)弹力产生的条件是相互接触并且发生了弹性形变;(2)摩擦力产生的条件是物体间存在弹力、接触面粗糙、有相对运动或相对运动趋势。
2.“效果判断法”:即根据力的作用效果是否得以体现来判断物体是否受到某个力的作用。例如:可根据力产生的“拉、压、支持、推动、阻碍、吸引、排斥”等效果对它们作出存在或不存在的假设,然后再从该力是否对物体的运动状态产生影响来判断该力是否存在。
3.“相互作用判断法”:根据牛顿第三定律,从一个物体是否受到某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的反作用力。三、整体法和隔离法在受力分析中的应用
【例3】如图所示,物体a、b、c叠放在水平桌面上,水平力Fb=5 N、Fc=10 N分别作用于物体b、c上,a、b和c仍保持静止,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=5 N,f2=0,f3=5 N
B.f1=5 N,f2=5 N,f3=0
C.f1=0,f2=5 N,f3=5 N
D.f1=0,f2=10 N,f3=5 N
解析:此题可用两种方法求解。
解法一 隔离法
选a为研究对象,a处于静止状态,由受力分析知,水平方向不受力,故f1=0。选b为研究对象,处于静止状态,受向左的力Fb和向右的摩擦力f2,故f2=5 N。选c为研究对象,处于静止状态,受向左的摩擦力f2'(f2'=f2)、f3和向右的力Fc,故f3=5 N,选项C正确。解法二 整体法
把a、b、c看成一个整体,受力分析如图所示,由平衡条件知,Fb+f3-Fc=0,所以f3=5 N。再将a、b看成一个整体,受向左的力Fb和向右的摩擦力f2,则f2=5 N。再以a为研究对象,得f1=0。
答案:C方法技巧1.隔离法:把某个物体(或物体的一部分)与周围的物体分隔出来,单独分析它的受力情况的方法。
2.整体法:将几个物体作为一个整体从周围环境中隔离出来分析其受力的方法。
3.选取原则
(1)当所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,可使问题简单明了,而不必考虑内力的作用。
(2)当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应用隔离分析法,这时系统中物体间的相互作用的内力就会变为各个独立于物体的外力。
说明:在很多时候,隔离法和整体法需交替使用,才会更方便地解决问题。
