(讲义)第3章 素养培优课2 物体受力分析-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(粤教版2019)

素养培优课(二)　物体受力分析 1．会分析判断弹力的方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无、方向及大小． 2．掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定并会进行大小的计算． 3．学会对物体进行受力分析，体验科学方法对解决实际问题的内涵，培养探索科学的兴趣． 考点1　静摩擦力有无及方向的判断 1．静摩擦力产生的条件：接触面间有压力、接触面粗糙且有相对运动趋势． 2．平衡条件法：当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向． 3．假设法：利用假设法进行判断时，可按以下思路进行分析： 【典例1】　如图所示为皮带传动装置的示意图，O1是主动轮，O2是从动轮，两轮水平放置．当主动轮顺时针匀速转动时，重10 N的物体同皮带一起运动．若物体与皮带间最大静摩擦力为5 N，则物体所受皮带的摩擦力的大小和图中皮带上P、Q两处所受到的摩擦力的方向分别是(　　) A．5 N；向下、向下 B．0；向下、向上 C．0；向上、向上 D．0；向下、向下 思路点拨：首先明确皮带传动装置中，主动轮和从动轮的运动情况，再根据静摩擦力的性质进行分析．另外，还要注意静摩擦力作用的相互性． D　[在皮带传动装置中，先有主动轮的运动，后有从动轮的运动．主动轮上与皮带上的P点对应的位置相对皮带有向下运动的趋势，皮带给它的静摩擦力方向向上，则它给皮带上P点的静摩擦力方向向下；皮带上Q点相对从动轮有向上的运动趋势，则从动轮对皮带上Q点就有向下的摩擦力．另外，由于物体在皮带上做匀速运动，水平方向上不受外力，故其所受摩擦力为零．综上所述，选项D正确．] 　摩擦力方向的判断 滑动摩擦力 静摩擦力 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 [跟进训练] 1．(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只受到C的摩擦力作用 D．地面对C有摩擦力作用，大小等于F [答案]　CD 考点2　摩擦力的计算 1．计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力． 2．静摩擦力用平衡条件计算，其大小只与平行于接触面方向的力有关，与垂直于接触面方向的力无关．静摩擦力在0<Ff≤Fmax内随外力的变化而变化． 3．滑动摩擦力用Ff＝μFN计算，其中FN为接触面受到的正压力，其大小只与垂直于接触面方向的力有关，与平行于接触面方向的力无关．也可用平衡条件计算． 【典例2】　如图所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上，已知木块的重力G＝6 N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25，求： (1)当F＝25 N时，木块静止，木块受到的摩擦力为多大？ (2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？ (3)当F＝10 N时，木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？ 思路点拨：①判断木块受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力． ②木块与墙面间的正压力大小为F而不是G. [解析]　分析木块的受力情况，如图所示． (1)、(2)木块静止，根据二力平衡，竖直方向上的静摩擦力等于重力，Ff1＝Ff2＝G＝6 N，与压力大小无关． (3)木块沿墙面下滑时，木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力， Ff3＝μFN FN＝F＝10 N 所以Ff3＝μF＝0.25×10 N＝2.5 N． [答案]　(1)6 N　(2)6 N　(3)2.5 N 　静摩擦力的大小特点 静摩擦力是被动力，它可以在0～Fmax之间变化，它与物体间的正压力无关，但是最大静摩擦力大小与正压力大小成正比． [跟进训练] 2．将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在英汉字典内，书对A4纸的压力为3 N，A4纸与书之间的动摩擦因数为0.4，要把A4纸从书中拉出，拉力至少应为(　　) A．0.6 N　　B．1.2 N　　C．2.4 N　　D．3 N C　[根据Ff＝μFN，得Ff＝1.2 N，因为纸的上、下两面都要受到书对它的滑动摩擦力，所以要把纸从书中拉出，拉力至少应为2.4 N，C正确．] 考点3　物体的受力分析 受力分析的一般步骤： 1．明确研究对象，即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体(质点、结点)，也可以是两个(或多个)物体组成的整体． 2．隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用． 3．按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图． 【典例3】　(多选)如图所