第3章 拓展课3 三种性质的力与受力分析（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

相互作用——力 拓展课3　三种性质的力与受力分析 第三章 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．判断弹力方向应注意以下四点 (1)球面接触时，弹力方向与球面的切平面垂直，弹力的作用线必过球心。 (2)轻绳中的弹力一定沿着绳且指向绳收缩的方向。 注意：同一根轻绳(没有结点)各处的张力相等。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (3)弹簧中的弹力方向与形变方向相反。 (4)轻杆可以拉物体也可以支撑物体，轻杆的弹力方向可能沿着杆也可能不沿杆。 ①动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆处于平衡时杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动，如图甲所示； ②定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图乙所示。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．弹力大小的计算方法 (1)弹簧的弹力大小：用胡克定律F＝kx计算，关系式ΔF＝kΔx可作为胡克定律的推论使用。 (2)处于静止状态或匀速直线运动状态的物体的弹力大小：用平衡力来计算。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3．判断摩擦力方向应注意以下四点 (1)在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键。相对运动(趋势)是指受力物体相对于所接触的物体的运动(趋势)。 (2)摩擦力的方向沿着接触面(或与接触面相切)与相对运动(趋势)的方向相反。 (3)具体判断时，可灵活运用假设法、二力平衡法或反推法进行。 (4)当物体所受摩擦力的方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力的情况和相互作用力等大反向的特点(即牛顿第三定律)进行判定。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4．摩擦力大小的计算方法 (1)计算摩擦力时，先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (2)滑动摩擦力用公式Ff＝μFN求解；静摩擦力的大小只能根据物体的运动状态和受力情况来求解。如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可利用二力平衡条件求解静摩擦力。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例1】 如图所示，竖直墙面上固定两相同支架作为锅盖架，材质均匀、边缘光滑的锅盖置于其上，锅盖仅与两支架接触，两接触点分别是A点和B点，下列说法正确的是(　　) A．锅盖受到的弹力是由锅盖形变产生的 B．若两支架等高，则锅盖对两支架的弹力相同 C．两等高支架间距越大，则两支架对锅盖的弹力越大 D．若两支架不等高，则锅盖对较高处支架的弹力更大 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例2】 (2023·湖北武汉高一检测)下列四幅图均为静止的光滑小球Q所受弹力方向的示意图，其中正确的是(　　) 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练1] (2023·内蒙古乌兰察布高一检测)如图所示的是常见的一款手机支架，支架放水平桌面上，手机放在支架上时(　　) A．支架对桌面的压力等于手机的重力 B．手机一定受到摩擦力的作用 C．支架一定不受到桌面的静摩擦力作用 D．手机对支架的压力和支架对手机的支持力是一对平衡力 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．受力分析 把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．整体法和隔离法 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3.受力分析时的注意事项 (1)不要把研究对象的受力与其他物体的受力混淆； (2)在分析受力时，一定要找到它的施力物体，没有施力物体的力是不存在的，这样可以防止“多力”； (3)在转换研究对象的时候，要注意反作用力。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例3】 两相同的楔形木块A、B叠放后分别以图甲、乙两种方式在水平外力F1和竖直外力F2作用下，挨着竖直墙面保持静止状态，则在此两种方式中，木块B受力个数之比为(　　) A．4∶4 B．4∶3 C．5∶3 D．5∶4 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 假设法判断力是否存在 在未知某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练2] (多选)如图甲所示的垃圾夹拾钳能帮助环卫工人快速拾起垃圾。在某次捡垃圾的过程中，环卫工人用垃圾夹拾钳夹住两个完全相同且重力都为G的物体A和B，使之保持静止状态。垃圾夹拾钳的钳子及物体间的接触面竖直，如图乙所示。若两个物体和夹拾钳间动摩擦因数相同，下列说法正确的是(　　) 关键能力 互动探究 BC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练3] (学习情境)(多选)(2024·福建宁德高一检测)中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一。在楷书笔画中，长横的写法要领如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左上回带。某同学在水平桌面上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住，如图所示。则在向右行笔的过程中(　　) A．镇纸受到向左的摩擦力 B．毛笔受到向左的摩擦力 C．白纸只受到向右的摩擦力 D．桌面受到向右的摩擦力 关键能力 互动探究 BD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练4] (生活情境)自行车的机械碟刹可以让车辆拥有更好的制动性，在同样的刹车过程中，碟刹更高的稳定度和灵活性，使刹车距离更短，提供更大的安全性。碟刹由碟刹器与碟刹片两者间的摩擦力实现制动。在一次缓慢刹车的过程中，下列有关机械碟刹说法正确的是(　　) 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 A.碟刹器与自行车相对静止，碟刹器受到的是静摩擦力 B．碟刹器受到的摩擦力方向与其相对碟刹片的运动方向相同 C．碟刹器夹住碟刹片的力越大，碟刹器与碟刹片之间的摩擦力也越大 D．自行车骑行速度越大，碟刹器与碟刹片之间的摩擦力也越大 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．下列情景中，物体M所受摩擦力Ff的示意图正确的是(　　) 素养训练 学业评价 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2. 如图所示，A、B、C三个物体处于平衡状态，则关于A、B、C三个物体的受力个数，下列说法正确的是(　　) A．A物体受到4个力的作用 B．B物体受到3个力的作用 C．C物体受到3个力的作用 D．C物体受到4个力的作用 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3. 物体A、B、C叠放在水平桌面上，用水平力F拉B，使三者一起匀速向右运动，则(　　) A．物体B对物体C有向右的摩擦力作用 B．物体A对物体B有向左的摩擦力作用 C．桌面和物体A之间没有摩擦力的作用 D．桌面对物体A有向左的摩擦力作用 素养训练 学业评价 BD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4．有一个趣味游戏是用乒乓球拍托着乒乓球跑，从起点到终点运动时间短者获胜。如图所示，某人拿着乒乓球拍托着乒乓球做匀速运动，乒乓球拍与水平面成一定角度，运动过程中乒乓球始终相对球拍静止，则下列说法正确的是(　　) A.乒乓球一定只受重力和支持力 B．乒乓球一定只受重力、支持力和摩擦力 C．乒乓球可能不受摩擦力 D．乒乓球一定受4个力作用 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 5. (2020·浙江1月选考)某运动员以如图所示的姿势蹲在水平地面上，则该运动员(　　) A．受到水平向前的摩擦力 B．受到水平向后的摩擦力 C．受到竖直向上的支持力 D．所受支持力由脚底形变产生 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 探究点一三种性质的力 锅盖受到的弹力是由支架形变产生的，A错误；设每个 支架对锅盖的弹力方向与竖直方向的夹角均为θ，则由 平衡知识可知2FNcos θ＝mg，支架的间距越大，θ越大， 则FN越大，由牛顿第三定律可知，锅盖对支架的弹力更大，C正确，B错误；若两支架不等高受力如图，设T1和T2与竖直方向的夹角分别为α和β，由平衡条件得T1sin α＝T2sin β，锅盖对较高处支架的弹力和竖直方向夹角大，则弹力更小，D错误。 对A中小球Q受力分析，在竖直方向上受力平衡，水平方向上不受力，因此小球受到的弹力方向为竖直向上，A错误；对B中小球Q受力分析，在竖直方向上受力平衡，水平方向上不受力，因此左侧绳子上没有弹力，B错误；对C中小球Q受力分析，在竖直方向上受力平衡，水平方向上不受力，因此倾斜墙面对小球没有弹力，C错误；D中小球Q没有沿竖直方向放在球面上，球面对小球的弹力沿两球球心延长线斜向右上方，根据平衡条件可知，左侧绳子对小球有沿绳子向左上方的拉力，D正确。 支架对桌面的压力等于支架和手机的总重力，大于手机的重力，A错误；由题图可知，若没有摩擦力，支架对手机的支持力的合力与手机重力也可以平衡，B错误；支架在水平面上，桌面对支架的支持力与支架和手机的总重力平衡，不受静摩擦力，C正确；手机对支架的压力和支架对手机的支持力是一对作用力与反作用力，不是一对平衡力，D错误。 探究点二物体的受力分析 题图甲中，根据整体法可知，木块B除了受重力外，一定受到墙面水平向右的弹力(与水平推力平衡)和竖直向上的静摩擦力(与重力平衡)，隔离B分析，其一定还受到A的弹力(垂直于接触面向左上方)，隔离A分析，A受到重力、水平向左的推力、B对其垂直于接触面向右下的弹力，这样的三个力不可能使A平衡，所以A一定还要受到B对其沿接触面斜向右上的静摩擦力才能平衡，可知B一定受到A沿接触面斜向左下的静摩擦力，故B共受5个力的作用；题图乙中，据整体法可知B与墙面间既无弹力也无摩擦力，所以B受重力和A的弹力及摩擦力共3个力的作用。则在此两种方式中，木块B受力个数之比为5∶3，C正确。 A．钳子与物体A之间的摩擦力大小为G B．钳子与物体A之间的摩擦力大小为G C．物体A、B之间的摩擦力大小为0 D．物体A、B之间的摩擦力大小为G 受力分析可知，钳子与物体A之间的摩擦力大小为G，A错误，B正确；钳子与物体A之间的摩擦力大小等于重力G，则物体A、B之间无相对运动趋势，摩擦力大小为0，C正确，D错误。 探究点三解决实际问题 白纸和镇纸始终处于静止状态，对镇纸受力分析可知，镇纸不受摩擦力，否则水平方向受力不平衡，镇纸的作用是增大纸与桌面之间的弹力与最大静摩擦力，A错误；在书写的过程中毛笔相对纸面向右运动，受到向左的摩擦力，B正确；白纸与镇纸之间没有摩擦力，白纸始终处于静止状态，则白纸在水平方向受到毛笔对白纸向右的摩擦力以及桌面对白纸向左的摩擦力，C错误；根据牛顿第三定律，白纸对桌面的摩擦力向右，D正确。 碟刹器与碟刹片相对运动，碟刹器受到的是滑动摩擦力，A错误；碟刹器受到的摩擦力方向与其相对碟刹片的运动方向相反，B错误；碟刹器夹住碟刹片的力N越大，碟刹器与碟刹片之间的摩擦力f＝μN也越大，C正确；碟刹器与碟刹片之间的摩擦力与二者间的动摩擦因数和正压力大小有关，与自行车骑行速度无关，D错误。 物体静止在水平面上时，不受摩擦力，A错误；汽车停在斜坡上时，有沿斜坡向下滑动的趋势，则摩擦力方向沿斜坡向上，B正确；物体贴着竖直墙壁自由下落时，物体与墙壁间没有正压力，则没有摩擦力，C错误；瓶子被握在手中时，有下滑的趋势，则摩擦力方向向上，D错误。 物体C受重力、B的支持力和摩擦力3个力的作用，C正确，D错误；物体B受重力、A的支持力、C的压力和摩擦力4个力的作用，B错误；把B、C看成一个整体，物体A受重力、地面的支持力以及B、C整体的压力3个力的作用，A错误。 对C受力分析可知，C水平方向不受外力，故物体B对物体C没有摩擦力，A错误；取B为研究对象，B受到水平力F且做匀速运动，故A对B有向左的静摩擦力，B正确；由于整体向右运动，故A相对于地面有向右的运动，故A受到地面向左的滑动摩擦力，C错误，D正确。 乒乓球本身比较轻，空气的作用力不能忽略，乒乓球受力情况如图所示，若空气对球作用力沿球拍方向的分力与球重力沿球拍方向的分力相等，则摩擦力可能为0，此时球受3个力作用，C正确。 运动员以题图所示的姿势蹲在水平地面上，运动员在水平方向无运动的趋势，则地面对人无摩擦力，A、B错误；运动员竖直方向受力平衡，受到地面竖直向上的支持力和向下的重力，C正确；人所受支持力由地面的形变产生，D错误。 $$