教科版（2019）高中物理 必修第一册 专题拓展课三 弹力和摩擦力课件

专题拓展三　弹力和摩擦力
1.弹力有无的判断“三法”
(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力，此方法多用来判断形变较明显的情况。
(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态。
(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律(第四章学习)或共点力平衡条件(第5节学习)判断弹力是否存在。
拓展点
弹力的判断
2.弹力方向的确定
[例1] (多选)如图所示，A、B两球间一定有弹力作用的是(A、B两球均处于静止状态)(　　)
解析　A、C两项中，若将B球拿走，A球仍然可以静止在原来的位置，所以，A、B间没有弹力的作用。B、D选项中，若将B球拿走，A球所受绳的拉力与A的重力不能平衡，所以两球间一定有弹力作用，选项B、D正确。
答案　BD
[变式训练1] 足球运动是目前在全球体育界最具影响力的运动项目之一，深受青少年喜爱。如图所示为四种与足球有关的情景，下列说法正确的是(　　)
A.图甲中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B.图乙中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C.图丙中，即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于球发生了形变
D.图丁中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
解析　静止在草地上的足球受到的弹力，与重力相平衡，但两力不是同一个力，选项A不正确；静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触，但由于没有发生弹性形变，所以没有受到相互作用的弹力，选项B不正确；即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于脚发生了形变，选项C不正确；落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变，选项D正确。
答案　D
1.对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律F＝kx计算。
2.对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体平衡条件或牛顿第二定律(第四章学习)来确定弹力大小。
拓展点
弹力的计算
[例2] 三个质量均为1 kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接，如图所示，其中a放在光滑水平桌面上。开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止状态。现用水平力F缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，g取10 m/s2。该过程p弹簧的左端向左移动的距离是(　　)
A.4 cm B.6 cm
C.8 cm D.10 cm
答案　C
[变式训练2] (多选)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间的轻弹簧的弹力F弹＝2 N，则绳中张力T和B对地面的压力N的可能值分别为(　　)
解析　当弹簧处于伸长状态，以A为研究对象，由平衡条件得，细线对A的拉力T＝GA＋F弹＝5 N。对B研究可得，地面对B的支持力N＝GB－F弹＝2 N，选项B正确；当弹簧处于压缩状态，以A为研究对象，则T＝GA－F弹＝1 N。对B研究可得N＝GB＋F弹＝6 N，选项C正确。
答案　BC
A.7 N和10 N B.5 N和2 N
C.1 N和6 N D.2 N和5 N
1.对摩擦力的进一步理解
(1)摩擦力的方向与“相对运动”或“相对运动趋势”方向相反，但并不一定与物体的运动方向相反。
(2)摩擦力阻碍的是物体的“相对运动”或“相对运动趋势”，并不是阻碍物体的运动，摩擦力并不都是阻力。
拓展点
摩擦力的判断
2.摩擦力有无及方向的判断方法
?
滑动摩擦力
静摩擦力
有无判断
条件判断：即接触面之间有压力、粗糙且有相对运动
(1)条件判断：即接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势
(2)假设法：假设接触面光滑，不存在摩擦力，若物体改变原来的运动状态，则存在摩擦力
方向判断
(1)选取受力物体
(2)确定施力物体
(3)判断受力物体相对施力物体的运动方向
(4)滑动摩擦力方向与相对运动方向相反
(1)选取受力物体
(2)确定施力物体
(3)利用假设法判断受力物体相对施力物体的运动趋势方向
(4)静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反
[例3] (多选)如图所示，有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙的水平地面上，现用水平力F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是(　　)
A.B对A有摩擦力作用
B.B受到A、C的摩擦力作用
C.B受到C的摩擦力作用
D.地面对C有摩擦力作用，大小等于F
解析　假设B对A有摩擦力作用，则A水平方向受力不能平衡，与题给条件不符，所以B对A无摩擦力作用，A错误；根据力的相互性可知，A对B也无摩擦力作用，
B错误；假设C对B无摩擦力作用，则B在水平方向上只受力F作用，不可能保持静止，与题给条件不符，故B受到C的摩擦力作用，C正确；由于A、B、C是保持静止的，那么地面给C的摩擦力大小为F，方向向左，D正确。
答案　CD
[变式训练3] 如图所示，物体A、B、C叠放在水平桌面上，力F作用在物体C上后，各物体仍保持静止状态，那么以下说法正确的是(　　)
一一
A.A受的各个摩擦力之和不为零
B.A、B、C三个物体组成的整体所受摩擦力为零
C.C不受摩擦力作用
D.B不受摩擦力作用
解析　A处于静止状态，所受各个摩擦力之和为零，故A错误；对A、B、C三个物体组成的整体，因为保持静止状态，所以整体在水平方向受到向右的力F和向左的摩擦力，则整体所受摩擦力不为零，故B错误；C水平方向受到力F作用，由平衡条件知，C所受摩擦力应水平向左，故C错误；B不受摩擦力，否则不能受力平衡，不能保持静止，故D正确。
答案　D
拓展点
1.滑动摩擦力大小与压力成正比，即f＝μN。
2.静摩擦力大小
根据受力情况和二力平衡条件确定，大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力。
温馨提示　物体间即将发生相对滑动时的摩擦力为最大静摩擦力，最大静摩擦力f静max略大于滑动摩擦力，没有特别说明时一般认为二者相等。
摩擦力大小的计算
[例4] 木块A、B分别重50 N和60 N，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2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m，系统置于水平地面上静止不动。现用F＝1 N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12.5 N
B.木块A所受摩擦力大小是11.5 N
C.木块B所受摩擦力大小是9 N
D.木块B所受摩擦力大小是7 N
解析　未加F时，木块A在水平方向受弹簧弹力F1和静摩擦力fA作用，且fA＝F1＝kx＝8 N。木块B在水平方向受弹簧弹力F2和静摩擦力fB的作用，用fB＝F2＝kx＝8 N。在木块B上施加F＝1 N向右的拉力后，由于F2＋F＜μGB＝15 N，故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小fB′＝F2＋F＝9 N，木块A的受力情况不变，C正确。
答案　C
[变式训练4] 水平桌面上有一个重200 N的物体，与桌面间的动摩擦因数为0.2，当依次用15 N、30 N、80 N的水平力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)
A.15 N、30 N、40 N B.15 N、30 N、80 N
C.0、0、40 N D.15 N、40 N、40 N
解析　物体与桌面间的最大静摩擦力f静max＝f＝μN＝0.2×200 N＝40 N。拉力为15 N、30 N时，物体静止，根据二力平衡知，静摩擦力大小分别为15 N、30 N；当拉力为80 N时，物体滑动，为滑动摩擦力，大小f＝μN＝0.2×200 N＝40 N，选项A正确。
答案　A