第三章 微专题5 弹力和摩擦力的综合分析-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习全书word（新教材，人教版）

微专题5　弹力和摩擦力的综合分析 [定位·学习目标] 1.通过弹力专题内容学习,进一步掌握假设法、状态法等在弹力有无、方向的判断和大小的计算中的科学物理方法。 2.通过摩擦力专题内容学习,体会相对运动或相对运动趋势在摩擦力方向分析中的作用,形成正确的物理观念和科学思维。 要点一　弹力的综合分析 1.弹力有无的判断 (1)对于明显形变的情况,可以根据是否为弹性形变直接进行判断。 (2)对于形变不明显的情况,可利用假设法或条件法进行判断。 ①假设接触面间无弹力,若撤去接触面,看物体还能否在原位置保持原来的状态,如能保持原来的状态,则说明物体间无弹力作用;否则,有弹力作用。 ②若两个物体间发生挤压,或者具备挤压条件,则物体间有弹力。 2.计算弹力大小的两种方法 (1)公式法:利用公式F=kx计算,适用于弹簧、橡皮筋等遵循胡克定律的物体的弹力的计算。 (2)二力平衡法:若物体处于静止状态,物体所受弹力与物体所受的其他力应为平衡力,可根据其他力的大小确定弹力的大小。 [例1] 如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个重2 N的小球,小球处于静止状态时,弹性杆对小球的弹力(　B　) A.大小为2 N,方向平行于斜面向上 B.大小为2 N,方向竖直向上 C.大小为2 N,方向垂直于斜面向上 D.由于未知形变大小,故无法确定弹力的方向和大小 解析:小球受到的重力使弹性杆发生形变,弹性杆一定对小球有一弹力,重力和弹力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,小球所受的弹力大小F=G=2 N,方向竖直向上,选项B正确。 [即时训练1] 如图所示,物体A分别与水平面、竖直墙面以及物体B紧密接触,所有接触面均光滑,A、B均静止,则(　D　) A.物体A受三个弹力作用 B.物体A受两个弹力作用 C.物体B受两个弹力作用 D.物体A和物体B均只受一个弹力作用 解析:A、B两物体间、A与竖直墙壁间均不存在相互挤压条件,它们之间均无弹力作用,而A、B均因重力对水平面发生挤压,因此A和B所受的弹力只有地面的支持力,选项D正确。 要点二　摩擦力的综合分析 1.对摩擦力的理解 (1) 受静摩擦力的物体不一定静止,只是两物体之间保持相对静止。 例如图甲中的倾斜传送带向上匀速传送物体,物体虽然运动,但受静摩擦力作用。 (2) 受滑动摩擦力的物体不一定运动,而是两物体发生相对滑动。 例如图乙中,用水平力F把A物体抽出来,B物体没有运动但受到了滑动摩擦力。 (3)摩擦力可能是阻力也可能是动力,如图甲中的静摩擦力是动力,图乙中B对A的滑动摩擦力是阻力。 2.摩擦力的方向 (1)静摩擦力的方向只由物体的相对运动趋势方向决定,而与运动方向无关。例如图丙中所示,用手握住一根竖直棒,若使手与棒一起沿不同方向匀速运动,棒所受的静摩擦力方向总是竖直向上,所以静摩擦力的方向与匀速运动中速度的方向没有关系。 (2)滑动摩擦力的方向只由物体相对运动方向决定,而与物体运动方向无关。 例如图丁所示,快速把B向右拉离的过程中,A对B的相对运动方向向左,摩擦力向右,A却相对地面向右运动,摩擦力的方向与物体运动方向相同,而B对A的相对运动方向向右,A对B的滑动摩擦力方向向左,摩擦力方向与运动方向相反。 [例2] 如图,物体A放在水平地面上,在两个水平恒力F1和F2的作用下保持静止。已知F1=8 N,F2=1 N,则(　C　) A.若去掉F1,A可能静止 B.若去掉F1,A一定向左运动 C.若去掉F2,A可能静止 D.若去掉F2,A一定向右运动 解析:F1、F2的共同作用效果相当于对A施加一个大小为7 N的水平向右的力,由二力平衡关系,对A有Ff=7 N,方向水平向左,其最大静摩擦力Fmax大于或等于7 N。若去掉F1,F2<Fmax,此时F2与静摩擦力为一对平衡力,A一定静止,故A、B错误;若去掉F2,因为最大静摩擦力可能大于8 N,则F1与静摩擦力为一对平衡力,A可能静止,故C正确,D错误。 [即时训练2] 如图,在水平桌面上放置一张白纸,用杯子压住白纸。现向右轻轻拉白纸,白纸未被拉动。下列说法正确的是(　C　) A.杯子受到向右的摩擦力 B.杯子受到向左的摩擦力 C.桌面受到向右的摩擦力 D.桌面受到向左的摩擦力 解析:向右轻轻拉白纸时,白纸、杯子均未被拉动,故白纸的上表面与杯子间无相对滑动趋势,没有相互间的摩擦力作用,故杯子不受摩擦力作用;而白纸受到桌面的摩擦力向左,故桌面受到向右的摩擦力,选C。 要点三　摩擦力的突变问题 　摩擦力突变的类型 (1)静摩擦力大小或方向发生突变。 (2)静摩擦力突然变为滑动摩擦力。 (3)滑动摩擦力突然变为静摩擦力。 可概括为“静—静”突变,“静—动”突变,“动—静”突变,其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到