高中物理受力分析精选习题+答案
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高中物理受力分析精选习题1下列各图的A 物体处于静止状态,试分析 A 物体的受力情况2.应用隔离法在每个图的右边画出下列各图中的A 物体的受力图,各图的具体条件如下:⑴⑵图中的A 物体的质量均为 m ,都处于静止状态•⑶图中的 A 处于静止,质量为 m ,分析A 的受力并求 出它受到的摩擦力的大小,并指出A 受几个摩擦力。
⑷图中各个砖块质量均为m ,分析A 所受的全部力,并求出A 受的摩擦力的大小。
Fsin 0< mg 时的受力图;②Fsin 0= mg 时的受力图.⑵图中的物块沿斜面匀速上滑,物块与斜面间的动摩擦因数为 卩.分析物块的受力情况.⑶图中的m i 和m 2与倾角0满足条件 m 2 g < m i g sin 0且m i 和m 2均静止.作出m i 的受力图.⑷图中的A , B 均静止,竖直墙壁光滑, 试用隔离法画出 A 和B 两个物体的受力图.4.⑴图中的A , B 之间,B 与地面之间的动摩擦因数均为 □,在A,B 都向右运动的同时, B 相对于A 向左 滑动,试分析 A ,E 各自的受力情况;⑵图中的地面光滑, B 物体以初速度v o 滑上长木板A , B 与A 之间 的动摩擦因数为 □试分析A , B 各自的受力情况.⑶图中的轻绳延长线过球心, 竖直墙壁是粗糙的,球静止, 画出球的受力图;⑷图中竖直墙壁粗糙,球静止,画出球的受力图.⑸图中的球静止,试画出球的受力图•儿占一施向 右做加逮运动A 屈均静止3.物体m 沿粗糙水平面运动,⑴图:作出①5.下列图⑴中的A,B,C均保持静止,试画出三个物体的受力图;图⑵为两根轻绳吊一木板,木板A4BC⑴处于倾斜状态,另一个物块放在木板上,系统处于平衡状态,试分析木板的受力情况•图⑶中的 静止, 试分析A 帮B 的受力情况.7•分析图⑴中定滑轮的受力情况,已知悬挂重物质量为 m,并求出杆对滑轮的作用力.图⑵中的绳长L=2.5m , 重物质量为m=4kg ,不计绳子和滑轮质量,不计滑轮的摩擦. OA =1.5m.,取g =10m/s 2.分析滑轮的受力情 部并求出绳子对滑轮的拉力大小.图⑶:光滑球在水平推力F 作用下处于静止状态,分析小球受力并求出斜面对小球的弹力大小. 如图⑷,水平压力F =100N ,A , B 之间,A 与墙壁之间的动摩擦因数均为 卩=0.3 A 、 B 受的重力均为10N .分析A 物体的受力情况并求了它所受摩擦力的合力.如图⑸⑹,光滑球A 、B 放在水平面上,画出A , B 的受力图9.如图所示,A,B 两滑块叠放在水平面上,已知 A 与滑块B 所受重力分别为 G A = 10N , G B =20N , A 与B 间 动摩擦因数 ^=0.2,, B 与水平面间的动摩擦因数 炉=0.3.水平力F 刚好能拉动滑块 B ,试分析两图中B 滑 块所受的力.并求出拉动滑块 B 所需的最小水平拉力分别是多大?10 .如图⑴所示,三角形支架 ABC 的边长 AB =20cm , BC= 15cm ,在A 点通过细绳悬挂一个重 20N 的物体,求AB 杆受拉力的大小及 AC 杆受压 力的大小?11.如图⑵所示,已知悬挂光滑球的绳子长度与球的半径相等, 球的质量为 力大小.图⑶中V 型槽的夹角为60°光滑球重100N ,利用力的分解求出球对两接触面的 压力大小.图⑷求三个力的合力A,B 保持 6.以下三个图中的物体全部处于静止状态,⑴图和⑵图画出 C 点的受力图,⑶图画出均匀棒的受力图.球面光滑.&画出下列各图中的光滑球的受力图,各图中的球均处于静止状态.m ,求绳子的拉3.画出下列各图中 A 和B 球所受的弹力分析弹力的实例与练习 1下列各图的接触面均为光滑接触面, A 均保持静止状态•画出各图中A 球所受的弹力. 4•画出下列各图中 A 球所受的弹力•各球面均看成光滑面. 貝靜止滑 > 球静止.015A5摩擦力的分析思路及其应用摩擦力分为滑动摩擦力与静摩擦力,它们均需要满足四个条件:两物体相互接触;接触面粗糙;存在相互作用的弹力;有相对滑动或相对滑动趋势。
第二章:相互作用考点一:有关弹簧弹力的分析与计算1.(单选)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( ).答案DA.GL1B.GL2C.GL1-L2D.2GL1-L22.(单选)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.F2-F1l2-l1B.F2+F1l2+l1C.F2+F1l2-l1D.F2-F1l2+l1答案C3.(单选)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弹簧的左端固定在墙上;②弹簧的左端受大小也为F的拉力作用;③弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;④弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动.若认为弹簧质量都为零,以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量,则有( ).答案DA.L2>L1 B.L4>L3C.L1>L3 D.L2=L44.(多选)如图,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F f a≠0,b所受摩擦力F f b =0.现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间( ).答案ADA.F f a大小不变B.F f a方向改变 C.F f b仍然为零D.F f b方向向右5.(单选)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( ).答案AA.F1=F2=F3 B.F1=F2<F3C.F1=F3>F2 D.F3>F1>F26.(多选)如图所示,轻质弹簧连接A、B两物体,A放在水平地面上,B的上端通过细线挂在天花板上。
知识点三:共点力平衡(动向平衡、矢量三角形法)1.(单项选择 )以下列图,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑所有摩擦,若是把竖直挡板由竖直地址缓慢绕O 点转至水平川点,则此过程中球对挡板的压力 F1和球对斜面的压力 F2的变化情况是 ( ).答案 B A. F1先增大后减小, F2素来减小B. F 先减小后增大, F 素来减小12C. F1和 F2都素来减小D. F1和 F2都素来增大2、(单项选择) (天津卷, 5)以下列图,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O 点.现用水平力 F 缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳向来处于直线状态,当小球升到凑近斜面顶端时细绳凑近水平,此过程中斜面对小球的支持力F N以及绳对小球的拉力 F T的变化情况是 ().答案 DA. F N保持不变, F T不断增大B. F N不断增大, F T不断减小C. F N保持不变, F T先增大后减小D. F N不断增大, F T先减小后增大3.(单项选择)以下列图,一圆滑小球静止放置在圆滑半球面的底端,用竖直放置的圆滑挡板水平向右缓慢地推动小球,则在小球运动的过程中(该过程小球未走开球面),木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力 F2的变化情况正确的选项是 ().答案 BA. F 增大, F 减小B.F 增大, F 增大1212C. F 减小, F 减小D. F 减小, F 增大12124、(单项选择)以下列图,一物块受一恒力 F 作用,现要使该物块沿直线AB 运动,应该再加上另一个力的作用,则加上去的这个力的最小值为().答案 BA. Fcos θB. Fsin θC. Ftan θD. Fcot θ5.(单项选择 )以下列图,一倾角为 30°的圆滑斜面固定在地面上,一质量为m 的小木块在水平力 F 的作用下静止在斜面上.若只改变 F 的方向不改变 F 的大小,仍使木块静止,则此时力 F 与水平面的夹角为 ().答案AA.60°B. 45°C. 30°D. 15°6.(多项选择)一铁架台放于水平川面上,其上有一轻质细线悬挂一小球,开始时细线竖直,现将水平力 F 作用于小球上,使其缓慢地由实线地址运动到虚线地址,铁架台向来保持静止,则在这一过程中 ().答案: ADA.细线拉力逐渐增大B.铁架台对地面的压力逐渐增大C.铁架台对地面的压力逐渐减小D.铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大7、(多项选择) (苏州调研 )以下列图,质量均为 m 的小球 A、 B 用两根不可以伸长的轻绳连接后悬挂于O 点,在外力 F 的作用下,小球A、 B 处于静止状态.若要使两小球处于静止状态且悬线OA 与竖直方向的夹角θ保持 30°不变,则外力 F 的大小 ().答案 BCD35A.可能为3 mg B.可能为2 mgC.可能为2mg D.可能为 mg8、(单项选择)以下列图,轻绳的一端系在质量为m 的物体上,另一端系在一个轻质圆环上,圆环套在粗糙水平杆 MN 上.现用水平力 F 拉绳上一点,使物体处于图中实线地址,尔后改变 F 的大小使其缓慢下降到图中虚线地址,圆环仍在原来的地址不动.在这一过程中,水平拉力F、环与杆的摩擦力 F 摩和环对杆的压力F N的变化情况是 ().答案 DA.F 逐渐增大, F 摩保持不变, F N逐渐增大B.F 逐渐增大, F 摩逐渐增大, F N保持不变摩N摩N逐渐增大, F 逐渐减小逐渐减小, F 保持不变C. F 逐渐减小, F D. F 逐渐减小, F19.(单项选择) 以下列图,在拉力F 作用下,小球 A 沿圆滑的斜面缓慢地向上搬动,在此过程中,小球碰到的拉力 F 和支持力 F N 的大小变化是 ().A . F 增大, F N 减小 答案AB . F 和 F N 均减小NC . F 和 F 均增大D . F 减小, F N 不变10.(单项选择 )半圆柱体 P 放在粗糙的水平川面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN .在 P 和 MN 之间放有一个圆滑均匀的小圆柱体Q ,整个装置处于静止状态.以下列图是这个装置的纵截面图.若用外力使MN 保持竖直,缓慢地向右搬动,在 Q 落到地面以前,发现 P 向来保持静止.在此过程中,以下说法中正确的选项是 ( ). 答案BA . MN 对 Q 的弹力逐渐减小B .地面对 P 的摩擦力逐渐增大C . P 、 Q 间的弹力先减小后增大D . Q 所受的合力逐渐增大11.(多项选择 )以下列图,在斜面上放两个圆滑球 A 和 B ,两球的质量均为 m ,它们的半径分别是 R 和 r ,球 A左侧有一垂直于斜面的挡板 P ,两球沿斜面排列并处于静止状态,以下说法正确的选项是(). 答案BCA .斜面倾角 θ必然, R>r 时, R 越大, r 越小,则B 对斜面的压力越小 B .斜面倾角 θ必然, R = r 时,两球之间的弹力最小C .斜面倾角 θ一准时,无论半径如何,A 对挡板的压力必然D .半径一准时,随着斜面倾角 θ逐渐增大, A 碰到挡板的作用力先增大后减小 12.(单项选择 )以下列图,用 OA 、OB 两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间,开始时 OB 绳水平.现保持 O 点地址 不变,改变 OB 绳长使绳端由 B 点缓慢上移至 B ′点,此时绳 OB ′与绳 OA 之间的夹角 θ<90°. 设此过程中绳 OA 、 OB 的拉力分别为 F OA OB). 答案 B 、 F ,以下说法正确的选项是(OA OA逐渐减小 A . F 逐渐增大 B .FC . F OB 逐渐增大D . F OB 逐渐减小 13、(多项选择) 如图,不可以伸长的轻绳超出动滑轮,其两端分别系在固定支架上的 A 、B 两点,支架的左侧竖 直,右边倾斜. 滑轮下挂一物块, 物块处于平衡状态, 以下说法正确的选项是 ( ).答案 BC A .若左端绳子下移到 A 1 点,重新平衡后绳子上的拉力将变大 B .若左端绳子下移到 A 1 点,重新平衡后绳子上的拉力将不变C .若右端绳子下移到1点,重新平衡后绳子上的拉力将变大BD .若右端绳子下移到 1点,重新平衡后绳子上的拉力将不变B14、(单项选择) 以下列图,一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为F N1,球对木板的压力大小为 F N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示地址开始缓慢地转到水平川点.不计摩擦,在此过程中( ). 答案 BA . F N1 向来减小, F N2 向来增大B . F N1 向来减小, F N2 向来减小C . F N1 先增大后减小, F N2 向来减小D . F N1 先增大后减小, F N2 先减小后增大 15.(单项选择 )作用于 O 点的三力平衡, 设其中一个力大小为 1 2 大小未知,F ,沿 y 轴正方向, 力 F与 x 轴负方向夹角为 θ,以下列图.以下关于第三个力 F 3 的判断中正确的选项是( ). A .力 F 3 只幸亏第四象限答案 CB .力 F 3 与 F 2 夹角越小,则 F 2 和 F 3 的合力越小 31C . F 的最小值为 F cos θ3D .力 F 可能在第一象限的任意地域16.(多项选择 )一个圆滑的圆球搁在圆滑的斜面和竖直的挡板之间,如图 21 所示.斜面和挡板对圆球的弹力随斜面倾角 α变化而变化,故 ().答案ACA.斜面弹力N1的变化范围是 (mg,+∞)FB.斜面弹力 F N1的变化范围是 (0,+∞)C.挡板的弹力 F N2的变化范围是 (0,+∞ )D.挡板的弹力 F N2的变化范围是 (mg,+∞)2。
受力分析专题二、典型例题.分析满足下列条件的各个物体所受的力,并指出各个力的施力物体1.F V)在光滑水平面上向右运3(作用下静止水平面)在力F(2)沿水平草地滚动的足球(1 动的物体球上的物体球V A V FAF)沿粗糙的天花板向右(6作用下行使在路面在力F(4) F>G 运动的物体 A )小球静止时的结点(11 上小车AA沿传送带匀速上滑的物(6) A块(5)各接触面均光滑2.对下列各种情况下的物体A进行受力分析VV A AA (2)沿斜面上滑的物体(1)沿斜面下滚的小球,(接触面光滑). 接触面不光滑FA A作用下静止在斜面上F4()在力(3)静止在斜面上的物体 A. 的物体.进行受力分析,在下列情况下接触面均不光滑、B1. 对下列各种情况下的物体AF F A v A AA静止在竖直墙1)A(静止在竖直墙面轻上)(4 沿竖直墙面下滑)(2A面上的物体A1AF)静止在竖直墙面轻上5 A的物体球小7()光滑(8)静止不光滑B进行受力分析(各接触面均)A2.对下列各种情况下的、AA F F F AB BBA同时同速向右行使向、B(2) 1)A同时同速向右行使向(B、B静止(3)A、A AB Bα(5)均静止(静止6)均静止4()均B A A BC A7)均静止((8)静止止)静9(A()小球静止时的结点10)竖直面光滑,水平面粗糙5、分析下列物体所受的力(B A 2五、课后作业:、分析各物体的受力情况1 )随传送带一起由静止向右起动物体(2 (1)随传送带一起匀速运动的物体空中飞行的足球(5)4)向上运输的物体(3 ()向下运输的物体V(6) A静止且各接触面光滑∟ AAAA放在斜面上相对斜面静止和向上运动、向下运动的物块(7)vv分人用水平力拉绳,(9)使他与木块一起向右做匀速运动(8)静止的球析人和木块的受力3、如图所示,分析电梯上的人受力。
2V vAv)(2刚踏上电梯的(1)随电梯匀速瞬间的人上升上升的人受共点力的平衡力分析的斜面与固定挡P连接,P1.如图1所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体为此刻所受的外力个数有可能体静板MN接触且处于止状态,则斜面P)( D.5个 C.4 个个A.2 B.3个P)所示,MN对P没有力的作用,如图(a受到的弹簧弹力解析:若斜面体PF等于其重力mg,则不能平衡,则,只有压力FP对A对;若弹簧弹力大于P的重力,则MNP有压力F个力,受到2NN答对.(4个力,如图b)所示,C P的摩擦力一定存在向右的力,只能是MN对PF,因此此时受到f AC 案:现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为L.2.用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为则物体所受摩擦力所示,如图斜面倾角为的物体,系统静止时弹簧伸长量也为2mL.30°2.) (等于零A.41B.mg大小为,方向沿斜面向下23大小为mgC.,方向沿斜面向上2D.大小为mg,方向沿斜面向上解析:由题意可知,kL=mg,物体在斜面上静止时,设受到向上的静摩擦力F,由平衡条件得kL f+F=2mg sinθ,可得出F=0,故选A. 答案:Aff3.两刚性球a和b的质量分别为m和m,直径分别为d和d(d>d).将a、b球依次放入一竖直放bbbaaa置、内径为d(d<d<d+d)的平底圆筒内,如图3所示。
1.下列各图的A物体处于静止状态,试分析A物体的受力情况2.应用隔离法在每个图的右边画出下列各图中的A物体的受力图,各图的具体条件如下:⑴⑵图中的A物体的质量均为m,都处于静止状态.⑶图中的A处于静止,质量为m,分析A的受力并求出它受到的摩擦力的大小,并指出A受几个摩擦力。
⑷图中各个砖块质量均为m,分析A所受的全部力,并求出A受的摩擦力的大小。
3.物体m沿粗糙水平面运动,⑴图:作出①F sinθ <mg时的受力图;②F sinθ =mg时的受力图.⑵图中的物块沿斜面匀速上滑,物块与斜面间的动摩擦因数为μ.分析物块的受力情况.⑶图中的m1和m2与倾角θ满足条件m2 g<m1 g sinθ且m1和m2均静止.作出m1的受力图.⑷图中的A,B均静止,竖直墙壁光滑,试用隔离法画出A和B两个物体的受力图.4.⑴图中的A,B之间,B与地面之间的动摩擦因数均为μ,在A,B都向右运动的同时,B相对于A向左滑动,试分析A,B各自的受力情况;⑵图中的地面光滑,B物体以初速度v0滑上长木板A,B与A之间的动摩擦因数为μ,试分析A,B各自的受力情况.⑶图中的轻绳延长线过球心,竖直墙壁是粗糙的,球静止,画出球的受力图;⑷图中竖直墙壁粗糙,球静止,画出球的受力图.⑸图中的球静止,试画出球的受力图..5.下列图⑴中的A,B,C均保持静止,试画出三个物体的受力图;图⑵为两根轻绳吊一木板,木板处于倾斜状态,另一个物块放在木板上,系统处于平衡状态,试分析木板的受力情况.图⑶中的A,B保持静止,试分析A帮B的受力情况.6.以下三个图中的物体全部处于静止状态,⑴图和⑵图画出C点的受力图,⑶图画出均匀棒的受力图.球面光滑.7.分析图⑴中定滑轮的受力情况,已知悬挂重物质量为m,并求出杆对滑轮的作用力.图⑵中的绳长L=2.5m,重物质量为m=4kg,不计绳子和滑轮质量,不计滑轮的摩擦.OA =1.5m.,取g =10m/s2.分析滑轮的受力情部并求出绳子对滑轮的拉力大小.图⑶:光滑球在水平推力F作用下处于静止状态,分析小球受力并求出斜面对小球的弹力大小.如图⑷,水平压力F =100N,A, B之间,A与墙壁之间的动摩擦因数均为μ=0.3,A、B受的重力均为10N.分析A物体的受力情况并求了它所受摩擦力的合力.如图⑸⑹,光滑球A、B放在水平面上,画出A,B的受力图8.画出下列各图中的光滑球的受力图,各图中的球均处于静止状态.9.如图所示,A,B两滑块叠放在水平面上,已知A与滑块B所受重力分别为G A= 10N,G B=20N,A与B间动摩擦因数μA=0.2,,B与水平面间的动摩擦因数μB=0.3.水平力F刚好能拉动滑块B,试分析两图中B滑块所受的力.并求出拉动滑块B所需的最小水平拉力分别是多大?10.如图⑴所示,三角形支架ABC的边长AB=20cm,BC= 15cm,在A点通过细绳悬挂一个重20N的物体,求AB杆受拉力的大小及AC杆受压力的大小?11.如图⑵所示,已知悬挂光滑球的绳子长度与球的半径相等,球的质量为m,求绳子的拉力和墙对球的弹力大小.图⑶中V型槽的夹角为60°,光滑球重100N,利用力的分解求出球对两接触面的压力大小.图⑷求三个力的合力分析弹力的实例与练习1.下列各图的接触面均为光滑接触面,A均保持静止状态.画出各图中A球所受的弹力.2.如下图,斜面和球均光滑,画出球受的弹力3.画出下列各图中A和B球所受的弹力4.画出下列各图中A球所受的弹力.各球面均看成光滑面.摩擦力的分析思路及其应用摩擦力分为滑动摩擦力与静摩擦力,它们均需要满足四个条件:两物体相互接触;接触面粗糙;存在相互作用的弹力;有相对滑动或相对滑动趋势。
1.关于滑动摩擦力.滑动摩擦力的存在与否较静摩擦力简单一些.在前三个条件均满足后,只要知道被研究的物体的相对滑动方向,滑动摩擦力方向应很容易找准确.这里需要注意的是:摩擦力如果存在,则弹力一定存在,但弹力存在时,即使相对滑动方向明确,也不能判断滑动摩擦力就一定存在.例1.用一斜向上的拉力F沿粗糙水平拉着箱子运动,则水平面对箱子的滑动摩擦力不一定存在.如果恰好有F cos θ = mg ,则水平面对箱子的支持力恰好为零,滑动摩擦力也恰好为零.这时箱子只受重力和拉力两个作用,箱子肯定做加速运动.2.关于静摩擦力的分析思路静摩擦力由于跟相对运动趋势方向相反,静摩擦力实际上是物体做持相对静止时受到的摩擦力.物体在相对静止的状态,它的相对运动趋势的方向如何,我们往往不能直接把握,最有效的分析思路是借助物理规律或条件来分析静摩擦力的存在与否和它的方向,而且有时还可能求出摩擦力的大小.⑴思路1——根据静摩擦力的定义,通过判断相对运动趋势方向来得到静摩擦力的方向.具体操作程序是:假设接触面光滑,先判断被研究物体在光滑条件下的相对滑动方向,这个方向即在实际情况下的相对滑动趋势方向,则静摩擦力方向与相对滑动趋势方向相反.例2.如图所示,长木板A与铁块B在水平拉力F作用下一起向右做匀加速运动,试分析A,B所受摩擦力的方向.设水平面光滑.分析:因为A,B一起做加速运动,运动状态在不断改变,说明B一定受静摩擦力作用,假设A、B接触面光滑,则B物体相对于A向左滑动,此即B物体在实际情况下的相对滑动趋势方向,所以,B受到长木板施加的静摩擦力f AB应是水平向右。
根据相互作用特点可知:B对A的静摩擦力f BA的方向应是水平向左。
点评:本题应用了两种思路分析A,B的静摩擦力:一是利用静摩擦力的定义;二是利用牛顿第三定律。
在学生尚未学习牛顿第三定律,可以利用初中所学的结论“力的作用是相互的”来分析,学生仍然可以理解。
⑵思路2——应用二力平衡条件或物体在共点力作用下的平衡问题。
这是用得最多的一种思路。
例子随处可见。
⑶思路3——根据物体运动状态的变化分析静摩擦力。
如果学习了牛顿第二定律,就直接运用牛顿第二定律分析静摩擦力。
高一新生学物理,牛顿第二定律还未学习,只有根据初中所学的结论——“力是使物体运动状态发生变化的原因”,结合物体运动状态的变化,从而确定物体是否受静摩擦力作用。
例3.如图所示的传送带运送物体示意图中,图⑴中的传送带匀速运动,则物体随传送带匀速运动。
物块运动状态不变化,水平方向无其他拉力或推力,所以,物体不受静摩擦力作用;图⑵中如果传送带顺时针加速转动,物体相对传送带静止。
由于物体向右加速运动,运动状态发生变化,根据“力是改变物体运动状态的原因”,可知,物体向右加速的原因只能是静摩擦力,所以,物体受到水平向右的静摩擦力作用;图⑶中如果传送带顺时针减速转动,物体相对传送带静止,物体向右做减速运动,显然受到阻力作用,使物体的运动状态发生变化,这个阻力只能是静摩擦力,所以,物体受到水平向左的静摩擦力作用.同理可分析图示的A,B两个重叠物体之间的静摩擦力.水平地面粗糙,水平力F作用在A物块上,使A、B一起向右运动。
当A、B匀速运动时,A、B之间无静摩擦力当A、B一起向右做加速运动时,B受到水平向右的静摩擦力;当A、B一起向右做减速运动时,B受到水平向左的静摩擦力⑷思路4——根据牛顿第三定律,即作用力与反作用力的特点分析静摩擦力初中学习了"力的作用是相互的"这一结论,只要让高一学生明确:“作用力与反作用力是等大反向,作用在相互接触的两个物体上”这些特点,我们就可以通过具体实例让学生理解这一思路及其应用。
例4.如图所示的均匀棒AB的B端用细线系住,线的上端固定在天花板上的O点,棒处于静止状态,试分析棒对水平地面的摩擦力方向.解析:先以棒为分析对象,棒受四个力:重力mg,地面支持力F N ,地面对棒A端的静摩擦力f,细线对棒的拉力T..如图所示.这里需要说明的是:细线对棒的拉力斜向左上方,有水平向左的效果,重力和支持力均在竖直方向,根据平衡条件,在水平方向必然要有水平向右的力来平衡,只有地面对棒的静摩擦力f,所以f水平向右.根据作用力与反作用力的规律可知,棒对地面的摩擦力f′与f等大反向,f′作用在地面上,方向水平向左.⑸思路5——根据杠杆平衡原理或力矩平衡条件分析静摩擦力例5.如图所示的球处于静止状态,竖直方向的外力F作用线没有通过球心,水平地面光滑,竖直墙壁粗糙,试分析墙壁对球的摩擦力方向.解析:球受的重力mg,地面持力F N1 , 墙壁对球的弹力F N2,这三个力作用线都通过球心,不会使球绕球心转动.而竖直向下的外力F有使球做逆时针转动的趋势,所以墙壁对球的摩擦力f应该具有使球做顺时针转的效果,所以f竖直向上,如图所示.3.摩擦力分类实例解析⑴.摩擦力与运动方向在同一直线上例6.如图所示,质量为m的物体在水平外力作用下,向右以v=2m/s的速度匀速运动,物体与水平面间的动摩擦因数为μ.在下列条件下,物体受到的滑动摩擦力如何变化?⑴当F突然增大时?⑵从撤去F到物体最终静止的过程?⑶将物体立放起来,仍在水平拉力F作用下,向右做匀速运动的过程?分析:⑴由公式Fμ= μF N = μ mg可知:在本题的条件下,滑动摩擦力只跟μ和m有关,而跟物体与水平面的接触面积无关,也跟物体运动的状态无关,只要上述两个因素不变,不管物体是匀速运动,还是加速运动或减速运动.所以,三种情况下物体受到的滑动摩擦力都一样大.变式练习:如图所示,一根质量为m,长度为L的均匀长木板放在水平桌面上,木板与桌面间的动摩擦因数为μ,,现用水平力F推木板,当木板有L/3离开桌面时,桌子对木板的摩擦力有多大?分析:木板的重心在中点,木板对桌子的压力仍为mg,大小不因接触面积减小而改变,所以,滑动摩擦力也没有改变.f= μF N= μmg物体沿粗糙斜面运动的各种情况下受滑动摩擦力的方向如下面⑴、⑵、⑶、⑷图所示.各图均画出物体的全部受力情况.请画出图⑸⑹物体在外力F作用下沿粗糙的竖直墙壁或天花板运动时的受力分析图.如果物体静止在粗糙斜面上,它受到的静摩擦力是否存就要看其它外力的方向及大小关系如何.例7.用一个沿斜面向上的推力F作用在物体上,使物体处于静止状态,物体质量为m,斜面倾角为θ.试分析斜面对物体的静摩擦力.解析:由于m、θ、F三者的大小关系不确定,所以斜面对物体的静摩擦力有以下三种可能:⑴若F = mg sinθ,无运动趋势,静摩擦力f = 0;⑵若F<mg sinθ,有向下运动趋,静摩擦力f沿斜面向上,且有F + f = mg sinθ⑶若F>mg sinθ,有向上运动趋,静摩擦力f沿斜面向下,且有F = mg sinθ + f讨论:⑴如果物体受到的静摩擦力并未达到最大值,将F增加稍许,则静摩擦力的大小如何变化?这里的“稍许”是物体受到的静摩擦力如果原应存在的话,则当F增加稍许时,并不改变静摩擦力原来的方向。
至于摩擦力的大小如何变化,这要看物体原来受到的摩擦力处于上述三种情况之中的哪一种。