第3章 习题课3 三种性质的力 受力分析-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册人教版（教师用书）

习题课三　三种性质的力　受力分析

[学业要求与核心素养]

一、弹力的判断与计算

1．弹力方向的确定

2．弹力的计算

(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，运用物体平衡条件来确定弹力大小。

　在图中画出物体A所受弹力的示意图(已知图中物体A均处于静止状态，各接触面都是光滑的)。

[解析]　图甲中可用假设法判断：若拿走A球，B球将向下运动，说明A、B间有弹力；将容器左壁或底拿走，A球会运动，说明容器左壁或底对A也会有弹力作用；题图乙中，球受到地面的支持力，斜面对球A没有弹力的作用；题图丙中杆给重物的弹力F并不沿着杆的方向，根据假设法判断F的方向应竖直向上。

[答案]　如下图所示

1.

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

解析　“缓慢地向左拉”说明系统始终处于平衡状态，该过程中p弹簧的左端向左移动的距离等于两个弹簧长度变化量之和；最初，p弹簧处于原长，而q弹簧受到竖直向下的压力FN1＝mbg＝1×10 N＝10 N，所以其压缩量为x1＝＝2 cm；最终c木块刚好离开水平地面，q弹簧受到竖直向下的拉力FN2＝mcg＝1×10 N＝10 N，其伸长量为x2＝＝2 cm，拉力F＝(mb＋mc)g＝2×10 N＝20 N，p弹簧的伸长量为x3＝＝4 cm，所以p弹簧的左端向左移动的距离x＝x1＋x2＋x3＝8 cm。

答案　C

二、摩擦力的分析与计算

静摩擦力有无的判断方法

(1)假设法：

(2)状态法：由物体所处的状态分析，若物体静止或匀速运动，根据初中学过的二力平衡的知识判断是否存在摩擦力。

(3)力的相互作用法：当一物体所受摩擦力方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力情况和相互作用力等大反向的特点进行判定。

　判断如图中物体A是否受摩擦力作用(A和B相对静止)；若有，判断A受的摩擦力沿什么方向。

(1)图a中A、B相对地面静止；

(2)图b中A、B相对地面静止；

(3)图c中A、B一起向右做匀速直线运动；

(4)图d中A、B一起向右做匀速直线运动。

[解析]　题图a情况物体A处于平衡状态，假设物体A受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体A的平衡状态被破坏，因此假设是错误的，故在题图a情况下物体A不受摩擦力。题图b情况下物体A也处于平衡状态，由于A受向右的力F的作用，由二力平衡知A一定受向左的静摩擦力作用。题图c情况，用力F拉水平地面上的B物体，B物体及其上面的A物体保持相对静止做匀速直线运动，假设A受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体A的平衡条件被破坏，因此假设是错误的，A不受摩擦力作用。题图d情况下，由于A做匀速直线运动，说明A在水平方向上平衡，根据二力平衡可知，A在水平方向上一定受到静摩擦力的作用与F相平衡，静摩擦力的方向与运动方向相反。

[答案]　(1)不受摩擦力作用　(2)向左的静摩擦力　(3)不受摩擦力作用　(4)向左的静摩擦力

三、物体的受力分析

　画出图中处于静止状态的物体A受到的重力和弹力。(图中墙壁竖直，所有接触面均光滑)

[解析]　各物体所受弹力如图所示：