2012年高中物理学业水平测试课件专题四物体之间的相互作用

(共28张PPT)
主题 内容 要求
物体相互作用与力 滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数
形变、弹性、胡克定律、弹力 Ⅰ
Ⅰ
实验与探究 实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 Ⅰ
一、力的概念：力是物体对物体的作用
(1)力不能离开物体而独立存在，有力就一定有“施力”和“受力”两个物体，二者缺一不可．
(2)力的作用是相互的
(3)力的作用效果：①形变；②改变运动状态
(4)力的图示：表示出力的作用点、大小、方向的线段
二、力的分类
1．按性质分：
重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力等
2．按效果分
压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等
3．按生产条件分：场力(重力、电场力，磁场力即非接触力)、接触力．
三、重力
1．由于地球的吸引而使物体受到的力，但不一定等于地球的吸引力．
(1)方向：总是竖直向下．
(2)大小：G＝mg，g为重力加速度．
说明：重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力．由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力．重力的方向是“竖直向下”不是“垂直向下”，也不是一定是“指向地心”．重力的大小不受其它力的影响，与运动状态也没有关系．
2．重心：重力的等效作用点．重心的位置与物体的形状及质量的分布有关．重心不一定在物体上．质量分布均匀、形状规则的物体，重心在几何中心上；对质量分布不均匀的物体，其重心随物体的形状、质量分布不同而不同；薄板类物体的重心可用悬挂法确定．
四、弹力：发生弹性形变的物体对使其发生弹性形变的物体的作用力
1．弹力的产生条件
弹力的产生条件是：两个物体直接接触，并发生弹性形变．
2．相互接触的物体是否存在弹力的判断方法：
①判别物体是否产生弹性形变，这种方法适用于形变明显的情况．
②如果物体存在微小形变，不易判断．这时可以用假设法进行判定，即假设接触的两物体没有弹力，看它们是否符合物体所处状态，如物体处于静止状态F合＝0，如果符合，则说明不存在弹力，反之存在弹力．
3．弹力的方向：物体所受弹力的方向总是指向该物体发生形变的方向，弹力的作用线总是通过两物体的接触点，并沿接触点与平面垂直的方向．
作用在物体上的支持力，这种弹力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体．
通常有如下三种情况：
①面面接触：弹力的方向垂直于接触面．
②点面接触：弹力的方向垂直于接触面．
③点点接触：弹力的方向垂直于过切点的切面．
几种弹力的方向特点：
(1)压力、支持力的方向总是垂直于接触面．
(2)绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向．
(3)杆对物体的弹力不一定沿杆的方向．如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向．
4．弹力的大小
对有明显形变的弹簧，弹力的大小可以由胡克定律计算．对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定．
(1)胡克定律可表示为(在弹性限度内)：F＝kx，x为弹簧伸长后或被压缩之后的长度与弹簧原长之差，即弹簧的形变量，k为劲度系数，由弹簧的材料、结构等因素决定．
(2)几种典型物体模型的弹力特点如下表.
项目 轻绳 轻杆 弹簧
(如无特别
说明本书指的
均为：沿弹簧
轴向伸缩的)
形变情况 伸长忽略不计 认为长度不变 可伸长可缩短
施力与受
力情况 只能受拉力
或施出拉力 能受拉或受压可
施出拉力或压力 同杆
力的方向 始终沿绳 不一定沿杆 沿弹簧轴向
力的变化 可发生突变 同绳 只能发生渐变
五、摩擦力
1．摩擦力的产生条件
摩擦力的产生条件为：两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动(滑动摩擦力或滚动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力)．这四个条件缺一不可．
两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件．(没有弹力不可能有摩擦力)．
2．滑动摩擦力大小
(1)在接触力中，必须先分析弹力，再分析摩擦力．
(2)只有滑动摩擦力才能用公式F＝μFN，其中的FN表示正压力，不一定等于重力G.
3．静摩擦力大小
(1)必须明确，静摩擦力大小不能用滑动摩擦力公式 F＝μFN计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，即Fm＝μFN.
(2)静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，可根据平衡条件或牛顿第二定律求得，其可能的取值范围是：
0≤Ff≤Fm
4．摩擦力方向：
(1)摩擦力方向与接触面相切，和物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反．
说明：分清相对运动(相对静止)与运动(静止)，一般而言相对运动(相对静止)是以双方中的对方为参考系的，而运动(静止)是以地面为参考系的；摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度．通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同(作为动力)，可能和物体运动方向相反(作为阻力)，可能和物体速度方向垂直(作为匀速圆周运动的向心力)．在特殊情况下，可能成任意角度．同样受静摩擦力作用的物体不一定静止．
(单选Ⅰ)(2010年黑龙江学业水平测试)以下关于重力说法正确的是(　　)
A．重力的大小可以用天平直接测量
B．重力的方向总是垂直于接触面向上
C．重力的方向总是竖直向下
D．重心一定不在物体上
解析：重力的大小用弹簧秤测量，天平测的是质量，A错．重力的方向总是竖直向下，不是垂直于接触面向上，C对B错．重心可以在物体上，也可以在物体外．
答案：C
点评： 重力的方向总是竖直向下或垂直水平面向下，不能说总是垂直于支持面．
(单选Ⅰ)(2010年天津学业水平测试)原长为10 cm的轻质弹簧被竖直悬挂，当其下端挂上一个质量为50 g的钩码时弹簧的长度为12 cm，换上一个质量为100 g的钩码时弹簧的长度为(弹簧始终处于弹性限度内)(　　)
A．4 cm　　　　　　　B．8 cm
C．14 cm D．16 cm
解析：由胡克定律F＝kx知当悬挂50 g的钩码时弹簧伸长2 cm，则挂100 g的钩码时，弹簧伸长4 cm，弹簧的总长度为14 cm.
答案：C
点评：胡克定律F＝kx中的x是指弹簧的伸长量．
(单选Ⅱ)如图所示，一个球 形物体O静止放在水平地面上，并与竖直 墙相接触，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、B点的支持力、A点的弹力
B．物体受二个力，重力、B点的支持力
C．物体受三个力，重力、B点的支持力、地面的弹力
D．物体受三个力，重力、B点的支持力、物体对地面的压力
解析：球虽然与墙面接触，但不挤压，故在A点，没有弹力产生．球只受到两个力：地面的支持力和球的重力．
答案：B
(2010年广东学业水平测试)下列关于物体所受的滑动摩擦力表述正确的是(　　)
A．方向垂直于接触面
B．大小与正压力成正比
C．大小与正压力成反比
D．方向始终与物体的运动方向相同
解析：滑动摩擦力f＝μN，大小与正压力成正比，方向与接触面相切，与物体间的相对运动方向相反．
答案：B
点评：本题属于“理解”层次，理解摩擦力的大小与哪些因素有关．
(多选)在水平力F作用下，重为G的物体匀速沿墙壁下滑，如右图所示．若物体与墙壁之间的动摩擦因数为μ，则物体所受的摩擦力的大小为(　　)
解析：物体沿着墙壁下滑，物体与墙壁之间在外力F作用下产生挤压，物体对墙壁的正压力为F，根据f＝μN可以判断A正确；另外物体匀速下滑，在竖直方向物体受二力作用平衡，故这个摩擦力又等于物体的重力，C正确．
答案：AC
1．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)关于弹力，下列表述正确的是(　　)
A．杯子放在桌面上，杯和桌均不发生形变
B．杯子放在桌面上，杯和桌之间没有弹力作用
C．在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的长度成正比
D．在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长(或缩短)量成正比
解析：杯子放在桌面上，杆和桌均发生形变，故A、B选项错误．根据胡克定律，选项C错误，D正确．
答案：D
2．(单选Ⅰ)一根弹簧上端固定，下端悬挂质量为100 g的砝码时，弹簧的伸长量为l1，若下端悬挂200 g的砝码，弹簧的伸长量为l2，且未超过弹性限度．下列关于l1与l2的关系正确的是(　　)
A．l1＝l2　　　　　　　 B．l1C．l1>l2 D．不确定
解析：根据胡克定律，发生形变的弹簧其弹力的大小与弹簧的形变量成正比，而弹簧的弹力大小应等于悬挂物体的重力，可见，l1答案：B
3．(单选Ⅱ)(2010年江苏学业水平测试)在轻质弹簧下端悬挂一质量为0.1 kg的物体，当物体静止后，弹簧伸长了0.01 m，取g＝10 m/s2.该弹簧的劲度系数为 (　　)
A．1 N/m B．10 N/m
C．100 N/m D．1000 N/m
4．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平模拟)重200 N的物体放在水平地面上，现用水平方向的大小为20 N的拉力F向右拉它，若物体仍处于静止状态，则物体的摩擦力大小为多少(已知物体与水平面的动摩擦因数为0.5)(　　)
A．20 N B．200 N
C．100 N D．以上都不对
解析：物体处于静止状态，在水平方向受水平向右的拉力，和水平向左的静摩擦力，据二力平衡知，f＝F＝20 N，选A.
答案：A
5．(单选Ⅰ)(2010年天津学业水平测试)如图所示，一物体在粗糙水平面上运动，若物体重为100 N，与水平面间的动摩擦因数为0.2，该物体受到的滑动摩擦力大小为(　　)
A．10 N B．20 N
C．50 N D．100 N
解析：由f＝ μN知，f＝μG＝0.2×100 N＝20 N, 选B.
答案：B
一、单项选择题(Ⅰ)(1－10)
1．关于力的说法中正确的是(　 　)
A．力是物体对物体的作用
B．只有直接接触的物体才有力的作用
C．由磁铁间有相互作用可知：力可以离开物体而单独存在
D．力的大小可以用天平测量
A
二、单项选择题(Ⅱ)(11－16)
11．如下图所示，三个质量均不计的完全相同的弹簧秤，按图示的方式连接，图中各个小球的质量均相同，不计一切摩擦，平衡时各弹簧秤示数分别为F1、F2、F3，其大小关系是(　 　)
A．F1＝F2＝F3 B．F1＝F2＜F3
C．F1＝F3＞F2 D．F3＞F1＞F2
A
三、多项选择题(17－20)
17．下列图中，P物体对Q物体的压力的示意图，有明显错误的是(　 　)　
　
解析：P物体对Q物体的压力，作用在Q物体上，且垂直于接触面指向Q物体，只有A对．故选B、C、D.
答案：BCD