内容正文:
专题01 受力分析 力与运动综合
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03核心精讲·题型突破
考点一 几种基本力 二力平衡
【真题研析】
►考法01 重力 弹力 摩擦力
►考法02 平衡力 相互作用力的区别
【核心精讲】
►知识点一 重力、弹力、摩擦力
►知识点二 牛顿第一定律
►知识点三 平衡状态与平衡力
►知识点四 二力平衡的判断
►知识点五 平衡力与相互作用力
【命题预测】
考点二 受力分析思路与应用
【真题研析】
►考法01 受力分析的应用
【核心精讲】
►知识点一 受力分析中存在的问题
►知识点二 受力分析的常用方法
►知识点三 受力分析的一般步骤
【命题预测】
考点要求
课标要求
命题预测
几种基本力 二力平衡
1.描述牛顿第一定律,能用惯性解释有关的常见现象。
2.举例说明二力平衡的条件,以及力是物体运动状态变化的原因。
3.列举生活中的摩擦力,并能说明其意义。
①知道摩擦力的概念、决定摩擦力大小的因素。利用控制变量法来探究影响滑动摩擦力大小的因素
②增大有益摩擦或减小有害摩擦
几种基本力是科学中的基本内容,也是答好其他力学问题的基础模块,力的方向,大小,力的平衡与相互作用都是考查点。出现在选择,填空,计算题
受力分析思路与应用
1.掌握一般的受力分析思路,受力分析的顺序
2.应用受力分析的思路来求解一些力
能结合实际情境分析问题:可以将受力分析知识应用到生活、科技等实际场景中,解决相关物理问题
能进行简单的力的合成与分解:对于作用在同一直线上的力,能根据力的方向进行简单的合成与分解计算
能通过受力分析计算未知力:根据已知力和物体的运动状态,利用平衡力条件或牛顿第二定律等知识计算未知力的大小和方向。如已知物体在水平拉力作用下做匀速直线运动,根据摩擦力与拉力是一对平衡力,可由拉力大小得出摩擦力大小。
考点一 几种基本力 二力平衡
考法01 重力 弹力 摩擦力
1. (2023•温州)利用频闪照相技术,拍摄击出的羽毛球在相同时间间隔的位置如图所示。则从①→②过程中,羽毛球( )
A.重力变小,速度变大 B.重力变小,速度变小
C.重力不变,速度变大 D.重力不变,速度变小
【解答】解:由图可以看出,从①→②过程中,羽毛球在相等的时间间隔内,羽毛球移动的距离是变大的,可以判断出它们都是在做加速运动,重力大小始终不变。
故选:C。
2. (2023•绍兴)学习了弹簧秤的使用后,小敏完成了下列实验(弹簧秤重力不计)。
(1)小敏将弹簧秤挂钩连在墙上,在拉环处施加水平向左10牛的力使弹簧秤水平静止(图甲),此时弹簧秤的读数为 牛。
(2)小敏取下弹簧秤,连接在两个相同木块之间(图乙),用水平向左10牛的力使整体一起做匀速直线运动。此时弹簧秤的读数 (选填“>”、“=”或“<”)图甲中的读数,木块A所受到的摩擦力为 牛。
【解答】解:(1)将弹簧秤挂钩连在墙上,在拉环处施加水平向左10牛的力使弹簧秤水平静止(图甲),故弹簧秤受力平衡,墙对弹簧秤的拉力是10N,所以弹簧秤受到向左的拉力也是10N,故此时弹簧秤的读数为10N;
(2)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡的条件,测力计示数大小等于摩擦力的大小,则当用水平向左10N的力使整体一起做匀速直线运动时,两个相同木块的摩擦力均为5N,所以弹簧秤的读数为5N。
故答案为:(1)10;(2)<;5。
3. (2023•杭州)用如图所示的实验装置可以方便测量物体相对运动时摩擦力的大小。木板A放在水平地面上,木块B放置在水平的木板A上,细绳跨过定滑轮,一端与木块B相连,另一端与上端固定的弹簧测力计的秤钩相连,且细绳的ab段保持竖直,cd段保持水平。(木板A足够长,不计细绳重力和滑轮摩擦)
(1)用水平向右的拉力F拉动木板A向右运动,待木块B静止后,弹簧测力计示数为3N,此时木块B受到的摩擦力大小为 N。接着将拉力F增大一倍,木块B受到的摩擦力 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)撤去水平拉力F后,当木板A和木块B都静止时,弹簧测力计示数仍为3N,此时木板A受到地面施加的摩擦力方向为水平 (选填“向右”或“向左”)。
【解答】解:(1)木块B静止时处于平衡状态,此时木块B受到的拉力和摩擦力时一对平衡力,大小相等,所以f=F=3N;
将拉力F增大一倍,木板的运动速度变快,但木块B对木板A的压力大小和接触面粗糙程度都不变,所以木块B受到的摩擦力不变;
(2)撤去水平拉力F后,当木板A和木块B都静止时,木板A和木块B在水平方向上都受到平衡力的作用,此时,木块B受到木板A的摩擦力与测力计对木块B的拉力是一对平衡力,其大小相等,方向相反,木板A受到木块B的摩擦力与木板A受到地面施加的摩擦力是一对平衡力,其大小相等,方向相反,而测力计对木块B的拉力方向水平向左,所以木块B受到木板A的摩擦力的方向水平向右,则木板A受到木块B的摩擦力的方向水平向左,木板A受到地面施加的摩擦力方向水平向右。
故答案为:(1)3;不变;(2)向右。
4. (2022•丽水)为更精确地测量木块的滑动摩擦力,小丽引入拉力传感器并设计了如图甲的实验。她将一块长、宽、高均不同的长方体木块平放,拉动木板发现传感器示数不稳定,同时观察到实验中木块总有些摆动,获得数据如图乙。是什么引起了木块的摆动,进而引起摩擦力测量值的不稳定?小丽继续实验,将同一木块侧放,重复实验,获得数据如图丙。
(1)实验中测量滑动摩擦力时,木板 匀速直线拉动(填“需要”或“不需要”);
(2)分析图乙,第1秒末,木块所受摩擦力为 牛;
(3)继续实验环节基于的假设是 ;
(4)小丽认为,本实验还可得出滑动摩擦力大小与接触面积有关。小科认为不正确,并从实验中找出了说服小丽的证据 。
【解答】解:(1)拉动木板时,无论匀速、变速拉动,木板对木块的摩擦力不变,木块始终处于静止状态,在水平方向上受到的合力为0,此时弹簧测力计的示数始终等于滑动摩擦力;
(2)由图乙可知,第1秒末,对应的摩擦力大小为1N;
(3)实验过程中小丽将同一木块侧放,控制了压力相同、接触面的粗糙程度相同,改变了木块与木板的接触面积,根据控制变量法原则,继续实验环节基于的假设是:接触面积不同会引起木块摆动程度不同,进而引起滑动摩擦力测量值不稳定;
(4)比较图乙和图丙的数据可知,两次实验中滑动摩擦力大小的平均值基本相同,都约为1.5N,所以,接触面积大小影响的是滑动摩擦力的稳定性,而不是滑动摩擦力的大小。
考法02 平衡力 相互作用力的区别
5. (2023•衢州)小科发现汽车启动时,车内挂件总是向后摆动,而汽车刹车时,挂件又总是向前摆动。这是为什么呢?于是他用乒乓球、实心铁球(体积与乒乓球相同)、带轮子的透明有盖容器、细线、水等在水平地面上进行研究。
6.
(1)如图甲,将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上,推动容器向右运动的瞬间,可观察到乒乓球向 摆动。这是因为向右推动容器时,细线上端和容器一起向右运动,由于乒乓球具有惯性,仍保持原有的静止状态,于是观察到乒乓球摆动。
老师给出另一种解释:乒乓球与等体积的空气相比,乒乓球的质量大,惯性也大,所以乒乓球比空气更容易保持原有的运动状态。在容器被推动的瞬间,空气随容器一起运动,而乒乓球仍在原来位置,于是观察到乒乓球摆动。
(2)小科将实心铁球也用等长的细线悬挂在容器的盖上,继续实验。向左推动容器的瞬间,观察到两球摆动方向相同(如图乙),但细线偏离竖直方向的最大角度不同,且最大角度α β(选填“大于”或“小于”)。
(3)如图丙,将细线一端系住乒乓球,另一端固定在容器底部,铁球用另一等长细线悬挂在盖上,往容器中注满水,并盖上盖子。请你在答题纸相应位置上画出向左推动容器的瞬间,两球在容器中的大致位置,两球这样的摆动,则可说明质量大的物体惯性大。
【解答】解:(1)图甲中,推动容器向右运动的瞬间,细线上端和容器一起向右运动,由于乒乓球具有惯性,仍保持原有的静止状态,于是乒乓球向左摆动;
(2)由于惯性大小与物体的质量有关,质量越大,物体的惯性越大,运动状态越不容易改变,因此,当容器运动时,细线偏离竖直方向的最大角度不同,实心铁球摆动的角度更大,即α小于β;
(3)由于惯性大小与物体的质量有关,质量越大,物体的惯性越大;当容器向左运动时,容器内的水由于惯性保持原来的运动状态,会向右运动,由于同体积的水比乒乓球的质量大、惯性大,所以在水的挤压下,乒乓球向左摆动;而同体积的水比实心铁球的质量小、惯性小,所以铁球由于惯性仍保持原来的运动状态,形成向后摆的效果,故两球的摆动情况如图所示:
故答案为:(1)左;(2)小于;(3)见上图。
7. (2020•浙江)如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是( )
A.战斗机从甲板上起飞后,航母受到的浮力变小
B.航母能浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力
C.甲板上的战斗机受到的重力与战斗机对甲板的压力是一对平衡力
D.甲板上的战斗机受到的重力与甲板对战斗机的支持力是一对相互作用力
【解答】解:A.战斗机从甲板上起飞后航母的重力减小了,航母漂浮所受的浮力等于自身的重力,所以航母受到的浮力变小,故A正确;
B、由物体的浮沉条件知,漂浮的航母所受的浮力等于自身的重力,故B错误;
C、甲板上的战斗机受到的重力与甲板对战斗机的支持力是一对平衡力,故C错误;
D、战斗机对甲板的压力与甲板对战斗机的支持力是一对相互作用力,故D错误。
故选:A。
知识点一 重力、弹力、摩擦力
1.重力:大小:G=mg,方向:竖直向下,作用点:重心
2.弹力:产生条件:接触,且发生弹性形变。
方向:
(1)与接触面垂直
(2)绳子的拉力一定沿着绳子,指向绳子收缩的方向;(3)弹簧的弹力一定沿着弹簧,指向弹簧恢复原长的方向。
3.摩擦力
产生条件:
(1)两物体相互接触;(2)接触面粗糙;(3)相互挤压(弹性形变);(4)发生相对运动或具有相对运动的趋势
4.摩擦力的大小和方向
(1)大小:等于使物体产生相对运动趋势的外力的大小,可能值是一个范围,从零到最大静摩擦力。由于两个相互接触的物体相对静止,所以通常利用受力平衡求解。
(2)方向:和物体相对运动趋势的方向相反。
5.滑动摩擦力的大小和方向
(1)大小:只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,这两个因素不变的情况下,滑动摩擦力是一个固定的值。
(2)方向:和物体相对运动的方向相反
知识点二 牛顿第一定律
1.牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
(1)“一切”表明定律对所有物体都是适用的;
(2)“没有受到力的作用”包含两层意思:一是理想情况,物体没有受到任何力的作用;二是物体受到的各个力相互抵消,相当于不受力。这是定律成立的条件;
(3)“总保持”表面物体不受力时只有两种状态,要改变这两种状态物体必须受到力的作用;
(4)“或”即两种状态居其一,不能同时存在。
2.对牛顿第一定律的理解
(1)揭示了“力”的本质,说明了“物体运动需要力来维持”的观点是错误的。力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
(2)揭示了力与运动的关系:物体不受力或受力平衡时,运动状态不变;而物体受非平衡力时,运动状态会发生变化。
(2)牛顿第一定律不是实验定律,而是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验,因此它已经成为公认的物理学基本定律之一。
3.惯性:牛顿第一定律说明,任何物体不受力时,都会保持静止或匀速直线运动状态,即一切物体都有保持原来运动状态的性质,我们把这种性质称为惯性,所以牛顿第一定律也称为惯性定律。
知识点三 平衡状态与平衡力
1.平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动的状态叫平衡状态。
2.二力平衡:一个物体同时受到二个力的作用时,如果物体保持静止或匀速直线运动状态,那么这两个力就彼此平衡,我们称之为二力平衡。
3.平衡力
(1)若物体在几个力作用下保持平衡状态,我们就把这几个力为平衡力,这几个力的合力为零。牛顿第一定律中“没有受到力的作用”,可以理解为“物体受到了平衡力”的作用。
(2)悬挂着的电灯能保持静止,是因为电灯受到重力和灯绳对它的拉力是一对平衡力(图甲);在平直公路上做匀速直线运动的汽车,受到向前的牵引力和地面、空气对它向后的阻力,这时牵引力和阻力是一对平衡力(图乙)。桌面上的书保持静止,书受到的重力和桌面对书的支持力是一对平衡力(图丙)。
甲 乙 丙
4.物体受平衡力与物体不受力的区别
(1)从运动状态上看,受平衡力与不受力对物体的运动状态而言是等效的,物体都处于静止状态或匀速直线运动状态。
(2)从物体是否发生形变看,物体不受外力时,不发生形变;物体受平衡力时虽然运动状态不变,但会发生形变。
知识点四 二力平衡的判断
1.概念辨析法:看两个力是否满足二力平衡的所有条件,是否作用在同一物体上,是否大小相等,是否方向相反,是否在同一直线上,满足以上条件的两个力彼此平衡。
根据二力平衡条件判断。只要两个力“同体、等值、反向、共线”,那么,这两个力就是一对平衡力。
2.状态分析法:根据物体运动状态来判断。若物体只受两个力的作用,且处于平衡状态(静止或匀速直线运动),则这两个力一定是平衡力。
知识点五 平衡力与相互作用力
作用力和反作用力
相互平衡的两个力
示意图
相同点
大小
相等
相等
方向
相反,且在同一直线上
相反,且在同一直线上
区别
作用对象
分别作用在两个物体上
共同作用在同一物体上
作用时间
同时产生,同时消失
一个力消失,另一个力可以存在
力的作用效果
作用力和反作用力分别作用在不同物体上,一般产生不同的效果
两个力共同作用在同一物体上,使物体保持平衡
1. 【新考法】结合社会热点考查知识点
(2024•台州三模)如图甲是2023年杭州亚运会羽毛球的项目图标,如图乙是运动员竖直握紧羽毛球拍且保持静止。下列有关羽毛球运动的分析正确的是( )
A.打出去的球会下落着地,是因为球具有惯性
B.打出去的球继续飞行的过程中,球拍对球有力的作用
C.运动员竖直握球拍且静止时,用力握摩擦力大小不变
D.击球瞬间,球拍对球的作用力大于球对球拍的作用力
【解答】解:A、打出去的球由于受到重力的作用,会下落着地,故A错误;
B、打出去的球继续飞行的过程中,不再受到球拍力的作用,故B错误;
C、运动员竖直握球拍且静止时,在竖直方向上球拍受向下的重力和向上的摩擦力,它们大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,当用力握,球拍的重力不变,则手与球拍的摩擦力大小不变,故C正确;
D、手对球拍的作用力与球拍对手的作用力是作用在不同物体上的两个相互作用力,大小相等,故D错误。
故选:C。
2. 【新考法】结合生活中的运动
(2024•嘉兴模拟)街舞是一种中低强度的有氧运动,能有效消耗全身脂肪,同时带来时尚和娱乐的享受。如图是街舞表演中的一个静止动作,此时与演员受到的重力是一对平衡力的是( )
A.演员对地面的压力 B.地面对演员的支持力
C.演员对地面的摩擦力 D.地面对演员的摩擦力
【解答】解:A、演员受到的重力和演员对地面的压力两个力的方向都向下,不是一对平衡力,故A错误;
B、演员受到的重力和地面对演员的支持力两个力符合二力平衡的条件,是一对平衡力,故B正确;
CD、演员对地面的摩擦力和地面对演员的摩擦力都沿水平方向,与演员受到的重力不是一对平衡力,故CD错误。
故选:B。
3. (2024•杭州模拟)如图,物体甲在压力F1的作用下静止在竖直墙面上;物体乙在拉力F2的作用下在水平面上做匀速直线运动。若力F1和F2同时增大,则两物体受到的摩擦力大小会( )
A.甲不变,乙不变 B.甲不变,乙增大
C.甲增大,乙不变 D.甲增大,乙增大
【解答】解:如图,物体甲在压力F1的作用下静止在竖直墙面上,受力平衡,摩擦力等于物体甲的重力,当压力F1增大,仍静止,摩擦力仍等于物体重力,重力不变,摩擦力不变;物体乙在拉力F2的作用下在水平面上做匀速直线运动,受力平衡,摩擦力等于推力F2,若力F2增大,由于滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,两者都不变,则滑动摩擦力不变,则两物体受到的摩擦力大小会都不变。故A正确,BCD错误。
故选:A。
4. (2024•青田县模拟)如图为“筷子提米”实验,米与杯子一起悬空保持静止,下列力中与筷子对米的摩擦力是一对平衡力的是( )
A.米的重力 B.杯子的重力
C.米和筷子所受总重力 D.米和杯子所受总重力
【解答】解:筷子对米的摩擦力与米和杯子所受总重力是一对平衡力,它符合二力平衡的四个条件,故D正确,ABC错误。
故选:D。
5. 【新考法】结合生活用品考查蕴含的知识点
(2024•绍兴三模)如图所示,逆时针打开矿泉水瓶盖的过程。下列能表示手对瓶盖的摩擦力f方向的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:如图所示,逆时针转动瓶盖,瓶盖相对于手有顺时针转动的趋势,摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反,手对瓶盖摩擦力方向是逆时针的,故D正确,ABC错误。
故选:D。
6. (2024•嘉善县一模)当今社会,运动已成为一种生活方式。在以下日常运动情景中,说法正确的是( )
A.用力将足球踢出,说明力可以改变物体的运动状态
B.篮球离手后能继续向前运动,是由于受到惯性的作用
C.游泳时人对水的作用力与水对人的作用力是一对平衡力
D.上升的排球到达最高点时,若所受外力全部消失,则其一定做匀速直线运动
【解答】解:A.足球原来静止在地面,用力将足球踢出,足球的速度发生变化,即运动状态发生变化,说明力可以改变物体的运动状态,故A正确;
B、物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性,篮球离手后能继续向前运动,是由于篮球具有惯性,要保持原来的运动状态,惯性不是力,不能说受到受到惯性的作用,故B错误;
C.人对水的作用力,人是施力物体,水是受力物体;水对人的作用力,水是施力物体,人是受力物体。它们大小相等,方向相反,相互作用在同一直线上,这是一对相互作用力,故C错误;
D.竖直上升的排球到达最高点时速度为零,若所受外力全部消失,排球会保持静止状态;如果斜向上升的排球到达最高点时速度不为零,若所受外力全部消失,排球会匀速直线运动,故D错误。
故选:A。
7. (2024•上城区二模)越来越多的运动爱好者喜爱骑行。下列说法中正确的是( )
A.骑行速度越大,惯性越大
B.扁平的车座可以增大臀部所受的压强
C.轮胎上凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D.自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
【解答】解:A、骑行速度越大,质量大小不变,惯性不变,故A错误;
B、扁平的车座,在压力一定时,通过增大受力面积减小压强,故B错误;
C、轮胎上凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故C正确;
D、自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力,作用在两个物体上,不是一对平衡力,故D错误。
故选:C。
8. (2024•海曙区模拟)春晚舞蹈诗剧《只此青绿》再现了中国古代画作《千里江山图》的盛景。图甲中左侧表演者呈现出一个优美且难度极大的后仰动作,其简化图如图乙所示。人后仰平衡且静止时,双脚的着地点可看作A点和B点,两个点都受到地面支持力,下列说法正确的是( )
A.表演者受到重力的作用线一定经过B点
B.表演者受到重力的作用线可能经过B点
C.表演者受到重力的作用线可能经过B点右侧
D.表演者受到重力的作用线一定经过A点和B点之间
【解答】解:人后仰平衡且静止时,双脚的着地点可看作A点和B点,两个点都受到地面支持力,地面在A点和B点对人的支持力只能向上,表演者受到重力的作用线一定经过A点和B点之间,否则表演者受力不平衡会摔倒。
故选:D。
9. (2024•新昌县模拟)如图所示,一铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下,铁块以速度v竖直向上做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力和铁块对磁性平板的吸引力是一对平衡力
B.拉力F和磁性平板对铁块的摩擦力是一对平衡力
C.若铁块所受的吸引力突然消失,则它也不受摩擦力
D.若铁块以速度2v竖直向上做匀速直线运动,则拉力F将变大
【解答】解:
A.磁性平板对铁块的吸引力作用在铁块上,铁块对磁性平板的吸引力作用在平板上,二力作用在两个物体上,是一对相互作用力,故A错误;
B.铁块竖直方向受到竖直向上的拉力和竖直向下重力、磁性平板对铁块的摩擦力作用处于平衡状态,则拉力F和磁性平板对铁块的摩擦力大小不相等,不是一对平衡力,故B错误;
C.滑动摩擦力的大小与压力的大小有关,若铁块所受的吸引力突然消失,则它受到的摩擦力也消失,故C正确;
D.铁块竖直向上做匀速直线运动时,接触面的粗糙程度和铁块与磁性平板之间的引力即压力不变,受到的摩擦力不变,铁块受到的重力也不变,所以若铁块以速度2v竖直向上做匀速直线运动,则拉力F将不变,故D错误。
故选:C。
10. (2024•浙江模拟)宁波栋社国际机场用传送带为顾客运送行李,主要有水平运送和沿斜面运送两种形式,如图所示,甲为水平传送带,乙为倾斜传送带。当行李随传送带一起匀速运动时,关于甲和乙传送带上的行李受到的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.甲传送带上的行李受到的摩擦力为0,乙受到的摩擦力沿斜面向下
B.甲传送带上的行李受到的摩擦力为0,乙受到的摩擦力沿斜面向上
C.甲传送带上的行李受到的摩擦力沿水平面向左,乙受到的摩擦力沿斜面向下
D.甲传送带上的行李受到的摩擦力沿水平面向左,乙受到的摩擦力沿斜面向上
【解答】解:甲传送带上的行李随传送带一起匀速运动的过程中,行李与传送带之间相对静止,没有相对运动的趋势,因此不受摩擦力的作用,甲传送带上的行李所受的摩擦力等于零;
乙传送带上的行李随传送带一起匀速运动的过程中,行李与传送带之间相对静止,但行李有向下运动的趋势,则行李在运动中受到的摩擦力方向沿传送带向上。
故选:B。
11. (2024•鹿城区校级一模)小温关注到某视频中正在推销破窗神器,如图所示。该破窗神器主要应用于汽车意外落水的情况。已知某汽车总重为1.5吨,汽车体积为4立方米,车窗钢化玻璃所能承受的最大压强为1.2×106帕。(水的密度取1.0×103千克/立方米)
(1)汽车落水后,在水未充满车内空间前,车门往往很难打开是因为 。
(2)该破窗神器使用时,按下按钮,弹片瞬间弹出的力可达200牛,弹片与车窗的接触面积约为0.5平方厘米,请通过计算说明该破窗神器是否有效。
(3)汽车刚落水时漂浮在水面上,之后会不断进水直至完全浸没,最终沉入水底。若汽车落水后,水以每秒10千克的速度渗入车内,不计乘客质量,则汽车落水后的黄金救援时间(从落水到完全浸没)是多长?
【解答】解:(1)在水未充满车内空间前,车门外的水压大于车门内部的水压,同时车门的面积也较大,由F=pS知,水对车门产生一个较大的向车内的压力,使车门打开困难;
(2)破窗神器对车窗的压强为:
p4×106Pa,
已知车窗钢化玻璃所能承受的最大压强为1.2×108Pa,
破窗神器对车窗的压强大于车窗钢化玻璃所能承受的最大压强,所以该破窗神器有效;
(3)汽车完全浸没时受到的浮力为:
F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m3=4×104N,
汽车的重力为:
G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N,
车内进水的重力为:
G水=F浮﹣G=4×104N﹣1.5×104N=2.5×104N,
由G=mg得车内渗入水的质量为:
m水2.5×103kg,
从落水到完全浸没的时间为:
t250s。
考点二 受力分析思路与应用
考法01 受力分析的应用
1. (2023•金华)小金用20N的水平推力把图甲中纸箱匀速推往桌面中央,桌子始终保持静止;小金再用120N的水平推力将桌子沿水平方向匀速推动,纸箱在桌面上没有发生滑动,如图乙所示。完成下列问题。
(1)图甲中地面对桌子的摩擦力方向是 。
(2)图乙中纸箱受到的摩擦力大小是 牛。
【解答】解:(1)小金用20N的水平推力把图甲中纸箱匀速推往桌面中央,故纸箱会受到桌子对它水平向左的摩擦力,由根据力的作用是相互的,故桌子受到纸箱对它的水平向右的摩擦力,由于桌子始终保持静止,根据二力平衡,故地面对桌子的摩擦力应水平向左;
(2)小金用120N的水平推力将桌子沿水平方向匀速推动,由于图乙中纸箱在桌面上没有发生滑动,也没有相对运动趋势,不受到摩擦力的作用,故摩擦力大小为0。
故答案为:水平向左;0。
2. (2023•宁波)在“观察物体间力的作用”活动中,小宁进行如下实验。
【实验1】如图甲所示,将两个量程相同的弹簧测力计A、B放在水平位置,抽动刻度板调整指针零位;把它们的挂钩勾在一起,用手分别拉住测力计的圆环,水平向外拉。当测力计A示数分别为1.0N、2.0N、3.0N时,读取测力计B的示数。实验数据如下表:
序号
测力计A示数/N
测力计B示数/N
1
1.0
1.0
2
2.0
2.0
3
3.0
3.0
小宁分析实验数据,得到结论:物体间的作用力与反作用力大小 。
老师告诉小宁,从本实验得出的正确结论具有普适性。
【实验2】将两个测力计A、B竖直悬挂、调零,如图乙所示;把它们的挂钩勾在一起后悬挂起来,竖直向下拉测力计B的圆环,如图丙所示。
小宁发现:当测力计A的示数为2.0N时,测力计B的示数为1.8N。此时,测力计A对B的拉力大小为多少?为什么?
【解答】解:【实验1】小宁分析实验数据,得到结论:物体间的作用力与反作用力大小相等。
【实验2】小宁发现:当测力计A的示数为2.0N时,测力计B的示数为1.8N,两个测力计的示数不相等,这是因为弹簧B自身的重力造成的;
测力计A的示数为2.0N,说明测力计B对测力计A的拉力为2.0N,因为测力计B对测力计A的拉力和测力计A对测力计B的拉力是一对相互作用力,大小相等,所以此时测力计A对B的拉力大小也为2.0N。
故答案为:(1)相等;(2)测力计A对B的拉力大小为2.0N,因为测力计B对测力计A的拉力和测力计A对测力计B的拉力是一对相互作用力,大小相等。
知识点一 受力分析中存在的问题
1.研究对象不明确,分析错误
学生在进行力学学习中,往往把施力对象和受力对象相混淆。原因在于学习时,老师在课堂教学中会总结成“一个物体既是施力对象,同时还是受力对象”。这一总结并无差错,但往往会让学生在进行物体受力分析时产生较大困惑。
例如:静止于水平面的一个物体A,请作出其受力情况
2. 受力方向判断不准确,分析错误
重力:始终竖直向下
压力:垂直于受力面,且指向受力面
浮力:始终竖直向上
摩擦力:与物体相对运动或相对运动的趋势方向相反
3.主观臆断受力,分析错误
例如:物体A沿着某个斜面往下滑动,请作出其滑动中的受力情况(如图)
4.分析步骤不当,分析错误
对于初中学生而言,虽然对重力、弹力、摩擦力等力的概念和内容有较好掌握,但在进行物体受力分析时,总会无从下手,不知道先分析哪个力,再分析哪个力,缺乏条理性,如此就会导致少一些受力或多出受力。
知识点二 受力分析的常用方法
1.整体法和隔离法
整体法:将相对静止的物体作为一个整体来分析。
隔离法:将研究对象与周围物体分隔开来分析。
整体法
隔离法
概念
将几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开的方法
选用原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力
研究系统内物体之间的相互作用力
注意问题
分析整体周围其他物体对整体的作用,而不画整体内部物体间的相互作用。
分析它受到周围其他物体对它的作用力
(1)A和地面之间有摩擦力吗?大小多少?方向如何?(整体法)有,大小为F,方向向右
(2)A和B之间有摩擦力吗?大小多少?方向如何? (隔离法)没有,AB相对静止
A
B
F=10N
(图中A、B均静止)
(1) A和地面之间有摩擦力吗?大小多少?方向如何?(整体法)有,大小为F,方向向右
(2) A和B之间有摩擦力吗?大小多少?方向如何?(隔离法)有,大小为F,方向向右
A
B
F=10N
(图中A、B均静止)
2.假设法
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所产生影响来判断该力是否存在。一般用来判断弹力和静摩擦力的有无。
A
B
F
(图中A、B均静止)
3. 结合物体的运动状态(如平衡状态)和力的作用的相互性进行分析。
匀速上升的扶梯,人受到重力和支持力平衡
知识点三 受力分析的一般步骤
1.明确研究对象,即明确要分析的是哪个物体的受力情况。
在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体(整体)。在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简洁的得到解决。研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(即研究对象所受的力),而不分析研究对象施予外界的力。
2.隔离研究对象,将研究对象从周围的物体中隔离出来,并分析周围有哪些物体对研究对象施加了力的作用.
3.养成按步骤分析力的习惯,这是防止漏力的有效措施.
(1)重力一定有:作用点在物体的重心;
(2)弹力看四周:看研究对象与跟其他物体有几个接触点(面),某个点(面)若有挤压,则画出弹力;
(3)摩擦力看接触面:注意有弹力的接触面如果是不光滑的,并且有相对运动或相对运动的趋势时,则画出摩擦力;
(4)其他外力
对初中物体受力分析步骤进行了一个总结,即“一个中心,四个基本点”。具体而言,就是要明确研究对象,以此为核心,如果研究对象都是错误的,那么受力分析也是错误的;按照“一重二弹三摩擦四其他”的基本步骤对四个基本受力点进行分析。
4.画完力后再做检查.
(1)检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体,若没有施力物体,则该力一定不存在。注意寻找施力物体是防止多力的有效措施。
(2)分析一下分析的结果能否使物体处于题目中所给的状态,否则必然发生了多力或漏力的现象。
1. (2024•西湖区模拟)如图所示,光滑的地面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮(不计绳与滑轮间的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为10N时,木板向右做匀速直线运动,然后把拉力增大到20N时,下列分析错误的是( )
A.弹簧测力计的示数为20N
B.小木块将保持静止
C.木板仍向右做匀速直线运动
D.以木板为参照物,小木块将向左运动
【解答】解:当拉力F为10牛时,由于使用动滑轮拉动木板,所以木板受到的拉力是20N,木板进行匀速直线运动,木板受到的摩擦力是20N,地面是光滑的,所以木板受到20N的摩擦力是木块施加的,由于物体间力的作用是相互的,所以木块受到木板的摩擦力是10N,木块相对竖直的墙面是静止的,所以弹簧测力计示数是20N.
当拉力F为20牛时,木板受到向右的拉力变为40N,木块对木板的压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力保持20N不变,所以木板向右进行加速运动。木块受到的摩擦力不变。木块相对竖直墙面处于静止状态,弹簧测力计示数保持20N不变。故C错误,ABD正确。
故选:C。
2. (2024•宁波模拟)如图所示,在同一水平面上,将两个表面粗糙程度相同、质量不同(mP>mQ)的长方体铁块P、Q按照甲、乙、丙、丁四种方式放置,分别在水平力F1、F2、F3、F4的作用下做匀速直线运动。则( )
A.F1=F3 B.F3=F4 C.F1+F2>F3 D.F4>F3
【解答】解:
滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关;
A、甲、丙两图中,接触面的粗糙程度相同、物体的质量不同,且mP<mQ+mp,则由F=G=mg可知,丙图中物体对接触面的压力较大,所以物体受到摩擦力的关系为f甲<f丙,因物体在水平面上做匀速直线运动,则推力等于摩擦力,所以F1<F3,故A错误;
BD、丙、丁两图中,压力大小和接触面的粗糙程度均不变,改变了接触面积的大小,但摩擦力大小不变,且物体做匀速直线运动,所以推力大小不变,即F3=F4,故B正确,D错误;
C、甲、乙、丙图中,接触面的粗糙程度相同、物体的质量不同,且mP+Q=mQ+mp,则由F=G=mg可知,P、Q分别对地面的压力之和要等于P和Q一起对地面的压力,所以物体受到摩擦力的关系为f甲+f乙=f丙,因物体在水平面上做匀速直线运动,则推力等于摩擦力,所以F1+F2=F3,故C错误。
故选:B。
3. (2024•瓯海区校级模拟)如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则左边木板对第一块砖,第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为( )
A.4mg、2mg B.2mg、0 C.2mg、mg D.4mg、mg
【解答】解:先把四块砖看作一个整体:四块砖的总重力是4mg,两边的压力F相同,两边受到的摩擦力也相同,根据平衡力知识,向下的重力4mg与两边的摩擦力之和相等;故两边的砖块1和4各受到2mg的摩擦力作用,且方向竖直向上;
对于第一块砖(1号):受到木板A向上的摩擦力作用,大小为2mg;自身向下的重力作用,大小为mg;根据平衡力知识,它(1号)还受到2号砖对它向下的摩擦力作用,大小为mg;根据力的作用是相互的,1号砖对2号砖的摩擦力大小为mg,方向向上;
对于第二块砖(2号):已经受到了两个力的作用,分别是:自身向下的重力mg、1号砖对它(2号)的向上的摩擦力mg,这两个力正好是一对平衡力;故2号砖不再受其它力,即2号砖和3号砖之间没有力的作用;第二块砖对第三块砖的摩擦力大小也就为0;
故选:B。
4. (2024•瓯海区校级模拟)粗糙的水平桌面上,放一物体A,在A的两边用轻绳通过定滑轮吊着B,C两个物体,已知GB=15N,VB=1.0×10﹣3m3,GC=10N,g=10牛/kg。开始时把B物体浸没水中,如图所示,整个装置保持静止,现拔出容器底部的小木塞,缓缓放水直至物体B完全露出水面的过程中,整个装置还是保持静止不动,在不计定滑轮与轻绳之间的摩擦的情况下,有关物体A在放水过程中的受力情况,以及下列说法正确的是( )
A.A物体受到摩擦力的大小范围是0N≤f≤5N
B.A物体受到摩擦力的方向始终水平向右
C.A物体受到摩擦力的方向开始水平向左后变为水平向右
D.A物体始终受到5个力的作用
【解答】解:A、B浸没在水中时受到的浮力:F浮最大=ρgVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10﹣3m3=10N,B浸没在水中(或B完全漏出水)时摩擦力最大,由平衡条件可知,最大摩擦力:f=GC﹣(GB﹣F浮最大)=10N﹣(15N﹣10N)=5N,最小摩擦力为零,则A物体受到摩擦力的大小范围是0N≤f≤5N,故A正确;
B、B浸没在水中时,A受到的摩擦力水平向右,B完全漏出水平A受到的摩擦力水平向左,故B错误;
C、由B的分析可知,A受到的摩擦力向水平向右,后水平向左,故C错误;
D、当B受到的浮力F浮=5N时,两绳子对A的拉力大小相等,都是10N,A不受摩擦力,此时A受到4个力的作用,故D错误;
故选:A。
5. (2024•温州模拟)用如图所示的实验装置可以方便测量物体相对运动时摩擦力的大小。木板B放在水平地面上,木块A放置在水平的木板B上,细绳跨过定滑轮,一端与木块A相连,另一端与上端固定的弹簧测力计的秤钩相连,且细绳的ab段保持竖直,cd段保持水平。(木板B足够长,不计F细绳重力和滑轮摩擦)
(1)用水平向左的拉力F拉动木板B向左运动,当F=10N时,木板B保持静止,弹簧测力计示数为零,此时木块A受到的摩擦力大小为 ;
(2)将水平拉力F增大,木板B向左运动,待木块A静止后,弹簧测力计示数为5N,接着将拉力F增大一倍,木块A受到的摩擦力 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)撤去水平拉力F后,当木块A和木板B都静止时,弹簧测力计示数保持不变,此时木板B受到地面施加的摩擦力方向为水平 (选填“向右”或“向左”)。
【解答】解:
(1)当水平拉力F为10N时,木板处于静止状态,木板处于静止状态,受到平衡力作用,所以B受到的摩擦力为10N,木块A与木板B没有相对运动的趋势,弹簧没有开始伸长,不受拉力,弹簧没有伸长时的拉力为0,整体受到的拉力与地面的摩擦力平衡,所以A的摩擦力为0;
(2)影响摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度,将拉力F增大一倍,木板的运动速度变快,但木块B对木板A的压力大小和接触面粗糙程度都不变,所以木块B受到的摩擦力不变。
(3)撤去水平拉力F后,当木块A和木板B都静止时,弹簧测力计示数保持不变,此时木块A受到水平向左的摩擦力,木板B受到木块A水平向右的摩擦力,木板B静止,受到木块A与地面施加的摩擦力是一对平衡力,所以弹簧测力计示数保持不变,此时木板B受到地面施加的摩擦力方向为水平向左;
故答案为:(1)0;(2)不变;(3)向左。
6. (2023•江干区校级二模)完全相同的A、B两物块,先按如图甲所示叠放在水平桌面上,用F1的水平力作用在A物块上。使A、B一起向右做匀速直线运动,再按如图乙所示水平紧靠放置在同一个水平面上,用F2的力仍使A、B一起向右做匀速直线运动。将A、B看成一个整体,甲和乙受到地面的摩擦力分别为f1和f2。则( )
A.F1>F2
B.f1<f2
C.甲中B未受到A的摩擦力
D.乙中A对B的推力等于F2
【解答】解:AB、甲、乙两图中的A、B整体向右做匀速直线运动,水平方向上受到的推力等于摩擦力;两图中压力大小相同、接触面的粗糙程度相同,受到的滑动摩擦力大小相同,所以推力相同,即:F1=F2、f1=f2,故AB错误;
C、甲图中物体B相当于A没有发生相对滑动,也没有发生相对滑动的趋势,所以B未受到A的摩擦力,故C正确;
D、B向右做匀速直线运动,水平方向上受到的滑动摩擦力与A对B的推力相同,由于接触面的粗糙程度不变,B对桌面的压力小于AB整体对桌面的压力,所以A对B的推力小于F2,故D错误。
故选:C。
7. (2023•拱墅区校级一模)如图,A、B两同学用甲、乙两种方式推墙。甲中A向前推B,B向前推墙;乙中A、B同时向前推墙,墙均未动。假如用甲、乙两种方式推时每人的推力大小都为F,则以下说法中正确的是( )
A.甲方式中墙受到的力为2F
B.乙方式中墙受到的力为2F
C.甲方式中两位同学受到地面的摩擦力大小都为F
D.乙方式中两位同学受到地面的摩擦力大小都为2F
【解答】解:
(1)甲方式中,先对A同学水平方向受力分析,受B对A的向左的弹力和地面对A的向右的静摩擦力;
再对B同学水平方向受力分析,受A对B向右的弹力和墙壁对B向左的弹力,由B同学静止可知,二力是一对平衡力,
又因A同学和B同学之间的作用力为相互作用力,B与墙壁之间的作用力也为相互作用力,
所以,A对B向右的弹力和墙壁对B向左的弹力大小均为F,
则甲方式中墙受到的力为F,B同学不受摩擦力,故AC错误;
(2)乙方式中,甲、乙两同学均受水平向左墙壁的弹力和地面向右的静摩擦力作用处于平衡状态,
由二力平衡条件可知,地面对两同学的摩擦力都为F,此时墙受到的推力为2F,故B正确、D错误。
故选:B。
8. (2022•温州模拟)如图甲所示,重为5N的铁块吸附在竖直放置足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动。铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图象如图乙所示。若铁块受到的摩擦力为2N,下列说法正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力等于5N
B.在0~2s内拉力F等于7N
C.在0~6s内拉力F等于5N
D.在2~6s内拉力F等于7N
【解答】解:A、该题中没有磁性平板对铁块的吸引力的任何提示,故错误;
B、在0~2s内处于加速运动状态,即此时的拉力F大于重力和摩擦力,故无法确定,故错误;
C、在0~6s内,先加速后匀速,所以此时的拉力是变化的;故错误;
D、由乙图可见,在2~6s铁块在竖直方向上运动时,速度保持不变,因此铁块做匀速直线运动,铁块受到平衡力的作用。在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F,根据平衡力的特点,f+G=F,所以F=G+f=5N+2N=7N,故正确;
故选:D。
9. (2022•杭州二模)水平面上叠放着A、B两个物体,在水平方向力F1和F2的作用下,以共同的速度v一起向右匀速运动,已知F1=10N,F2=6N,那么下列有关说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力为10N,向右
B.B对地面的摩擦力为4N,向左
C.A受到摩擦力为4N,向左
D.地面对B的摩擦力为6N,向左
【解答】解:A相对于B保持静止状态,水平方向上A受到拉力F1和摩擦力作用,摩擦力和拉力是一对平衡力,拉力F1是10N,A受到B的摩擦力是10N.故C错误;
根据物体间力的作用是相互的,A受到B的摩擦力水平向左,大小是10N,所以B上表面受到A的摩擦力水平向右,大小是10N.故A正确;
物体B进行匀速直线运动,水平方向上受到A对B水平向右的摩擦力、地面对B水平向左的摩擦力、水平向左的拉力F2,这三个力是平衡力,所以地面对B水平向左的摩擦力与水平向左的拉力F2之和等于A对B水平向右的摩擦力,所以B下表面受到地面的摩擦力大小为10N﹣6N=4N,方向向左。故D错误;
因为物体间力的作用是相互的,B 对地面的摩擦力与地面对B的摩擦力大小相等,方向相反,即B对地面的摩擦力为 4N,方向向右,故B错误。
故选:A。
10. (2022•台州模拟)如图甲所示,在粗糙程度相同的水平面上,有一物体在大小为F0的水平拉力F作用下向右做匀速直线运动;自t1时刻开始,F逐渐减小,至t2时刻为0N(如图乙)。则在0﹣t2时段内物体所受的摩擦力f大小随时间变化的图线可能是丙图中的( )
A.①② B.②③ C.①③ D.①②③
【解答】解:0~t1时刻,物体做匀速直线运动,水平方向上受力平衡,受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,所以0~t1时刻的摩擦力与拉力相等,大小为:f1=F0;
减小拉力,物体的运动状态分为两种情况:
(1)物体在t1至t2之间停止运动;在停止运动前,由于该时间段内压力大小不变、接触面的粗糙程度不变,所以受到的摩擦力不变,大小为f2=F0;停止运动后,由于拉力逐渐变小,物体处于静止状态,水平方向上受力平衡力,静摩擦力与拉力是一对平衡力,静摩擦力随着拉力的减小而减小,故③正确;
(2)物体在t2时刻停止运动;t1至t2时间段内,物体与水平之间存在滑动摩擦力,该时间段内压力大小不变、接触面的粗糙程度不变,所以受到的摩擦力不变,大小为f3=F0,故①正确。
故选:C。
11. (2022•衢州模拟)一物体放在水平地面上,如图甲所示,物体所受水平拉力F随时间t的变化如图乙,物体的速度v随时间t的变化如图丙。则下列说法中正确的是( )
A.0~2s物体所受摩擦力为0N
B.2~6s物体所受摩擦力为3N
C.8~10s物体摩擦力大于2N
D.4~9s物体所受摩擦力相等
【解答】解:由图丙可知,0~2s物体处于静止状态,受到的拉力和静摩擦力是一对平衡力,大小相等,则拉力等于静摩擦力,由图乙知0~2s拉力为1N,所以静摩擦力为1N,故A错误;
6~8s内,物体做匀速直线运动,受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,则拉力等于滑动摩擦力,由图乙知6~8s内拉力为2N,则滑动摩擦力为2N;
由于滑动摩擦力大小与压力、接触面粗糙程度有关,这两个条件不变,摩擦力不变,与速度大小无关,所以2~6s物体做加速运动,摩擦力为2N;8~10s物体做减速运动物体受到的摩擦力等于2N;4~9s物体所受摩擦力相等,故BC错误,D正确。
故选:D。
12. (2022•滨江区模拟)小华在金老师的指导下用小球和弹性很好的轻质橡皮筋等器材进行了如下实验(不考虑空气阻力)。让系于橡皮筋一端的小球,从O点的正下方的P点由静止释放,分别经过a、b、c三点,如图甲所示。整个下落过程中,橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示;小球的速度v与下落高度h的关系如图丙所示。
(1)小球从a点运动到c点的过程中,小球下落速度的变化情况是 ;
(2)当橡皮筋的伸长量最大时,小球的速度为 (选填“va”、“vb”或“0”);
(3)已知该橡皮筋每受到0.3N的拉力就伸长1cm,经测量小球从P点下落到a、b、c三点的距离分别为:ha=0.4m,hb=0.5m,hc=0.7m。则实验中所用小球的重力为 。
【解答】解:(1)由图丙知,小球从a点运动到c点的过程中,小球下落速度的变化情况是先变大后变小;
(2)由图甲和乙可知,在c点橡皮筋的伸长量最大,由图丙可知在c点时小球的速度为0;
(3)由图甲和乙可知,小球从P点下落到a后橡皮筋才有拉力,所以在a点橡皮筋处于自然伸长最大值,此后橡皮筋将产生拉力;由图丙可知在b点时,小球停止加速,速度达到最大值,下一时刻小球将开始减速,
经分析可知在b点时小球受到橡皮筋的拉力等于重力,此时橡皮筋的伸长量为:
Δl=hb﹣ha=0.5m﹣0.4m=0.1m=10cm
所受橡皮筋的拉力为:
Fb=0.3N/cm×10cm=3N
即小球的重力为:
G=Fb=3N。
故答案为:(1)先变大后变小;(2)0;(3)3N。
13. (2022•杭州模拟)如图甲所示,长木板重10N,长木板底面积为100cm2,现将其底面积50cm2与水平桌面接触,木板静止时对桌面的压强为 Pa;在水平外力作用下推动木板缓慢向左运动,直至木板全部移到桌面上,在这个过程中,木板所受摩擦力的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。小明做了图乙的探索,长木板长度为L,将该长木板的0.2L长度伸出桌子边缘,用竖直向下的力F0压长木板的一端,当F0= 时,长木板刚好会被翘起。
【解答】解:木板静止时对桌面的压力F=G=10N,木板静止时对桌面的压强p2×103Pa;
在水平外力作用下推动木板缓慢向左运动,直至木板全部移到桌面,在这个过程中,木板对桌面的压力不变,木板和桌面的接触面的粗糙程度不变,则受到的摩擦力不变;
长木板刚好会被翘起,此时杠杆的支点是桌子边缘,根据杠杆的平衡条件可知,
F0×0.2L=G×( 0.5L﹣0.2L),
即F0×0.2L=10N×( 0.5L﹣0.2L),
解得:F0=15N。
故答案为:2×103;不变;15。
14. (2021•滨江区校级三模)有两根完全相同的轻质弹簧,原长10cm。若一根弹簧两端受到10N的压力时,弹簧的长度压缩到5cm。如图所示,第一次将一根弹簧水平压在墙壁和甲物体之间,使弹簧的长度为5cm,弹簧和甲物体处于静止状态。第二次再将另一根弹簧放在甲和乙物体之间,使两根弹簧都被压缩到5cm且处于同一水平直线上,甲、乙两物体都处于静止状态。若甲和乙是两个完全相同的正方体,重力都是50N。则下列说法错误的是( )
A.第一次时,墙壁受到10N的推力
B.第二次时,甲没有受到地面的摩擦力
C.乙受到的地面10N的摩擦力,方向为水平向左
D.第二次时,由于两根弹簧都被压缩,墙壁受到20N的推力
【解答】解:A.第一次时,弹簧被压缩到5cm,产生的弹力就是10N,即它对墙壁产生10N的推力,因为墙壁对弹簧的推力和弹簧对墙壁的推力是相互作用力,所以二者相等。故A正确不符合题意。
B.第二次时,甲左右两边的弹簧都被压缩到5cm,则左边弹簧给它向右的推力10N,右边弹簧给它向左的推力10N,二者正好平衡,因此甲在水平方向上不会受到摩擦力。故B正确不符合题意。
C.乙处于静止状态,那么弹簧给它的推力和地面的摩擦力相互平衡,即弹簧的弹力是10N,那么地面对B的摩擦力也是10N,且方向向左。故C正确不符合题意。
D.第二次时,虽然两根弹簧都被压缩,但是只有一根弹簧作用在墙壁上,因此墙壁受到的推力是10N。故D错误符合题意。
故选:D。
15. (2021•余杭区模拟)一个重为10N的半球体,沿竖直方向被切成质量相等的A、B两部分。在水平力F的作用下,紧贴墙壁保持静止状态,如图,A、B所受力的情况为( )
A.A、B之间没有压力
B.A、B之间没有摩擦力
C.A受到B给它竖直向下的摩擦力,大小为10牛顿
D.A受到墙壁给它竖直向上的摩擦力,大小为10牛顿
【解答】解:
A、由图可知,F对B有压力的作用,则B对A也有压力的作用,故A错误;
B、对B受力分析,B处于平衡状态,受到竖直向下的重力和A对B的摩擦力的作用,在B的重力等于A对B的摩擦力,为5N;故B错误;
C、以A为研究对象:由于力的作用是相互的,所以B会对A产生摩擦力的作用,根据一对相互作用力的大小相等、方向相反可得B对A的摩擦力大小等于5N,方向竖直向下,故C错误;
D、由二力平衡的条件知,因为AB处于静止状态,所以受到平衡力的作用,故AB这个整体受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,重力等于摩擦力,故墙壁对于A的摩擦力于等于总重力,为10N;故D正确。
故选:D。
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专题01 受力分析 力与运动综合
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03核心精讲·题型突破
考点一 几种基本力 二力平衡
【真题研析】
►考法01 重力 弹力 摩擦力
►考法02 平衡力 相互作用力的区别
【核心精讲】
►知识点一 重力、弹力、摩擦力
►知识点二 牛顿第一定律
►知识点三 平衡状态与平衡力
►知识点四 二力平衡的判断
►知识点五 平衡力与相互作用力
【命题预测】
考点二 受力分析思路与应用
【真题研析】
►考法01 受力分析的应用
【核心精讲】
►知识点一 受力分析中存在的问题
►知识点二 受力分析的常用方法
►知识点三 受力分析的一般步骤
【命题预测】
考点要求
课标要求
命题预测
几种基本力 二力平衡
1.描述牛顿第一定律,能用惯性解释有关的常见现象。
2.举例说明二力平衡的条件,以及力是物体运动状态变化的原因。
3.列举生活中的摩擦力,并能说明其意义。
①知道摩擦力的概念、决定摩擦力大小的因素。利用控制变量法来探究影响滑动摩擦力大小的因素
②增大有益摩擦或减小有害摩擦
几种基本力是科学中的基本内容,也是答好其他力学问题的基础模块,力的方向,大小,力的平衡与相互作用都是考查点。出现在选择,填空,计算题
受力分析思路与应用
1.掌握一般的受力分析思路,受力分析的顺序
2.应用受力分析的思路来求解一些力
能结合实际情境分析问题:可以将受力分析知识应用到生活、科技等实际场景中,解决相关物理问题
能进行简单的力的合成与分解:对于作用在同一直线上的力,能根据力的方向进行简单的合成与分解计算
能通过受力分析计算未知力:根据已知力和物体的运动状态,利用平衡力条件或牛顿第二定律等知识计算未知力的大小和方向。如已知物体在水平拉力作用下做匀速直线运动,根据摩擦力与拉力是一对平衡力,可由拉力大小得出摩擦力大小。
考点一 几种基本力 二力平衡
考法01 重力 弹力 摩擦力
1. (2023•温州)利用频闪照相技术,拍摄击出的羽毛球在相同时间间隔的位置如图所示。则从①→②过程中,羽毛球( )
A.重力变小,速度变大 B.重力变小,速度变小
C.重力不变,速度变大 D.重力不变,速度变小
2. (2023•绍兴)学习了弹簧秤的使用后,小敏完成了下列实验(弹簧秤重力不计)。
(1)小敏将弹簧秤挂钩连在墙上,在拉环处施加水平向左10牛的力使弹簧秤水平静止(图甲),此时弹簧秤的读数为 牛。
(2)小敏取下弹簧秤,连接在两个相同木块之间(图乙),用水平向左10牛的力使整体一起做匀速直线运动。此时弹簧秤的读数 (选填“>”、“=”或“<”)图甲中的读数,木块A所受到的摩擦力为 牛。
3. (2023•杭州)用如图所示的实验装置可以方便测量物体相对运动时摩擦力的大小。木板A放在水平地面上,木块B放置在水平的木板A上,细绳跨过定滑轮,一端与木块B相连,另一端与上端固定的弹簧测力计的秤钩相连,且细绳的ab段保持竖直,cd段保持水平。(木板A足够长,不计细绳重力和滑轮摩擦)
(1)用水平向右的拉力F拉动木板A向右运动,待木块B静止后,弹簧测力计示数为3N,此时木块B受到的摩擦力大小为 N。接着将拉力F增大一倍,木块B受到的摩擦力 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)撤去水平拉力F后,当木板A和木块B都静止时,弹簧测力计示数仍为3N,此时木板A受到地面施加的摩擦力方向为水平 (选填“向右”或“向左”)。
4. (2022•丽水)为更精确地测量木块的滑动摩擦力,小丽引入拉力传感器并设计了如图甲的实验。她将一块长、宽、高均不同的长方体木块平放,拉动木板发现传感器示数不稳定,同时观察到实验中木块总有些摆动,获得数据如图乙。是什么引起了木块的摆动,进而引起摩擦力测量值的不稳定?小丽继续实验,将同一木块侧放,重复实验,获得数据如图丙。
(1)实验中测量滑动摩擦力时,木板 匀速直线拉动(填“需要”或“不需要”);
(2)分析图乙,第1秒末,木块所受摩擦力为 牛;
(3)继续实验环节基于的假设是 ;
(4)小丽认为,本实验还可得出滑动摩擦力大小与接触面积有关。小科认为不正确,并从实验中找出了说服小丽的证据 。
考法02 平衡力 相互作用力的区别
5. (2023•衢州)小科发现汽车启动时,车内挂件总是向后摆动,而汽车刹车时,挂件又总是向前摆动。这是为什么呢?于是他用乒乓球、实心铁球(体积与乒乓球相同)、带轮子的透明有盖容器、细线、水等在水平地面上进行研究。
6.
(1)如图甲,将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上,推动容器向右运动的瞬间,可观察到乒乓球向 摆动。这是因为向右推动容器时,细线上端和容器一起向右运动,由于乒乓球具有惯性,仍保持原有的静止状态,于是观察到乒乓球摆动。
老师给出另一种解释:乒乓球与等体积的空气相比,乒乓球的质量大,惯性也大,所以乒乓球比空气更容易保持原有的运动状态。在容器被推动的瞬间,空气随容器一起运动,而乒乓球仍在原来位置,于是观察到乒乓球摆动。
(2)小科将实心铁球也用等长的细线悬挂在容器的盖上,继续实验。向左推动容器的瞬间,观察到两球摆动方向相同(如图乙),但细线偏离竖直方向的最大角度不同,且最大角度α β(选填“大于”或“小于”)。
(3)如图丙,将细线一端系住乒乓球,另一端固定在容器底部,铁球用另一等长细线悬挂在盖上,往容器中注满水,并盖上盖子。请你在答题纸相应位置上画出向左推动容器的瞬间,两球在容器中的大致位置,两球这样的摆动,则可说明质量大的物体惯性大。
7. (2020•浙江)如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是( )
A.战斗机从甲板上起飞后,航母受到的浮力变小
B.航母能浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力
C.甲板上的战斗机受到的重力与战斗机对甲板的压力是一对平衡力
D.甲板上的战斗机受到的重力与甲板对战斗机的支持力是一对相互作用力
知识点一 重力、弹力、摩擦力
1.重力:大小:G=mg,方向:竖直向下,作用点:重心
2.弹力:产生条件:接触,且发生弹性形变。
方向:
(1)与接触面垂直
(2)绳子的拉力一定沿着绳子,指向绳子收缩的方向;(3)弹簧的弹力一定沿着弹簧,指向弹簧恢复原长的方向。
3.摩擦力
产生条件:
(1)两物体相互接触;(2)接触面粗糙;(3)相互挤压(弹性形变);(4)发生相对运动或具有相对运动的趋势
4.摩擦力的大小和方向
(1)大小:等于使物体产生相对运动趋势的外力的大小,可能值是一个范围,从零到最大静摩擦力。由于两个相互接触的物体相对静止,所以通常利用受力平衡求解。
(2)方向:和物体相对运动趋势的方向相反。
5.滑动摩擦力的大小和方向
(1)大小:只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,这两个因素不变的情况下,滑动摩擦力是一个固定的值。
(2)方向:和物体相对运动的方向相反
知识点二 牛顿第一定律
1.牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
(1)“一切”表明定律对所有物体都是适用的;
(2)“没有受到力的作用”包含两层意思:一是理想情况,物体没有受到任何力的作用;二是物体受到的各个力相互抵消,相当于不受力。这是定律成立的条件;
(3)“总保持”表面物体不受力时只有两种状态,要改变这两种状态物体必须受到力的作用;
(4)“或”即两种状态居其一,不能同时存在。
2.对牛顿第一定律的理解
(1)揭示了“力”的本质,说明了“物体运动需要力来维持”的观点是错误的。力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
(2)揭示了力与运动的关系:物体不受力或受力平衡时,运动状态不变;而物体受非平衡力时,运动状态会发生变化。
(2)牛顿第一定律不是实验定律,而是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验,因此它已经成为公认的物理学基本定律之一。
3.惯性:牛顿第一定律说明,任何物体不受力时,都会保持静止或匀速直线运动状态,即一切物体都有保持原来运动状态的性质,我们把这种性质称为惯性,所以牛顿第一定律也称为惯性定律。
知识点三 平衡状态与平衡力
1.平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动的状态叫平衡状态。
2.二力平衡:一个物体同时受到二个力的作用时,如果物体保持静止或匀速直线运动状态,那么这两个力就彼此平衡,我们称之为二力平衡。
3.平衡力
(1)若物体在几个力作用下保持平衡状态,我们就把这几个力为平衡力,这几个力的合力为零。牛顿第一定律中“没有受到力的作用”,可以理解为“物体受到了平衡力”的作用。
(2)悬挂着的电灯能保持静止,是因为电灯受到重力和灯绳对它的拉力是一对平衡力(图甲);在平直公路上做匀速直线运动的汽车,受到向前的牵引力和地面、空气对它向后的阻力,这时牵引力和阻力是一对平衡力(图乙)。桌面上的书保持静止,书受到的重力和桌面对书的支持力是一对平衡力(图丙)。
甲 乙 丙
4.物体受平衡力与物体不受力的区别
(1)从运动状态上看,受平衡力与不受力对物体的运动状态而言是等效的,物体都处于静止状态或匀速直线运动状态。
(2)从物体是否发生形变看,物体不受外力时,不发生形变;物体受平衡力时虽然运动状态不变,但会发生形变。
知识点四 二力平衡的判断
1.概念辨析法:看两个力是否满足二力平衡的所有条件,是否作用在同一物体上,是否大小相等,是否方向相反,是否在同一直线上,满足以上条件的两个力彼此平衡。
根据二力平衡条件判断。只要两个力“同体、等值、反向、共线”,那么,这两个力就是一对平衡力。
2.状态分析法:根据物体运动状态来判断。若物体只受两个力的作用,且处于平衡状态(静止或匀速直线运动),则这两个力一定是平衡力。
知识点五 平衡力与相互作用力
作用力和反作用力
相互平衡的两个力
示意图
相同点
大小
相等
相等
方向
相反,且在同一直线上
相反,且在同一直线上
区别
作用对象
分别作用在两个物体上
共同作用在同一物体上
作用时间
同时产生,同时消失
一个力消失,另一个力可以存在
力的作用效果
作用力和反作用力分别作用在不同物体上,一般产生不同的效果
两个力共同作用在同一物体上,使物体保持平衡
1. 【新考法】结合社会热点考查知识点
(2024•台州三模)如图甲是2023年杭州亚运会羽毛球的项目图标,如图乙是运动员竖直握紧羽毛球拍且保持静止。下列有关羽毛球运动的分析正确的是( )
A.打出去的球会下落着地,是因为球具有惯性
B.打出去的球继续飞行的过程中,球拍对球有力的作用
C.运动员竖直握球拍且静止时,用力握摩擦力大小不变
D.击球瞬间,球拍对球的作用力大于球对球拍的作用力
2. 【新考法】结合生活中的运动
(2024•嘉兴模拟)街舞是一种中低强度的有氧运动,能有效消耗全身脂肪,同时带来时尚和娱乐的享受。如图是街舞表演中的一个静止动作,此时与演员受到的重力是一对平衡力的是( )
A.演员对地面的压力 B.地面对演员的支持力
C.演员对地面的摩擦力 D.地面对演员的摩擦力
3. (2024•杭州模拟)如图,物体甲在压力F1的作用下静止在竖直墙面上;物体乙在拉力F2的作用下在水平面上做匀速直线运动。若力F1和F2同时增大,则两物体受到的摩擦力大小会( )
A.甲不变,乙不变 B.甲不变,乙增大
C.甲增大,乙不变 D.甲增大,乙增大
4. (2024•青田县模拟)如图为“筷子提米”实验,米与杯子一起悬空保持静止,下列力中与筷子对米的摩擦力是一对平衡力的是( )
A.米的重力 B.杯子的重力
C.米和筷子所受总重力 D.米和杯子所受总重力
5. 【新考法】结合生活用品考查蕴含的知识点
(2024•绍兴三模)如图所示,逆时针打开矿泉水瓶盖的过程。下列能表示手对瓶盖的摩擦力f方向的是( )
A. B.
C. D.
6. (2024•嘉善县一模)当今社会,运动已成为一种生活方式。在以下日常运动情景中,说法正确的是( )
A.用力将足球踢出,说明力可以改变物体的运动状态
B.篮球离手后能继续向前运动,是由于受到惯性的作用
C.游泳时人对水的作用力与水对人的作用力是一对平衡力
D.上升的排球到达最高点时,若所受外力全部消失,则其一定做匀速直线运动
7. (2024•上城区二模)越来越多的运动爱好者喜爱骑行。下列说法中正确的是( )
A.骑行速度越大,惯性越大
B.扁平的车座可以增大臀部所受的压强
C.轮胎上凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D.自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
8. (2024•海曙区模拟)春晚舞蹈诗剧《只此青绿》再现了中国古代画作《千里江山图》的盛景。图甲中左侧表演者呈现出一个优美且难度极大的后仰动作,其简化图如图乙所示。人后仰平衡且静止时,双脚的着地点可看作A点和B点,两个点都受到地面支持力,下列说法正确的是( )
A.表演者受到重力的作用线一定经过B点
B.表演者受到重力的作用线可能经过B点
C.表演者受到重力的作用线可能经过B点右侧
D.表演者受到重力的作用线一定经过A点和B点之间
9. (2024•新昌县模拟)如图所示,一铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下,铁块以速度v竖直向上做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力和铁块对磁性平板的吸引力是一对平衡力
B.拉力F和磁性平板对铁块的摩擦力是一对平衡力
C.若铁块所受的吸引力突然消失,则它也不受摩擦力
D.若铁块以速度2v竖直向上做匀速直线运动,则拉力F将变大
10. (2024•浙江模拟)宁波栋社国际机场用传送带为顾客运送行李,主要有水平运送和沿斜面运送两种形式,如图所示,甲为水平传送带,乙为倾斜传送带。当行李随传送带一起匀速运动时,关于甲和乙传送带上的行李受到的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.甲传送带上的行李受到的摩擦力为0,乙受到的摩擦力沿斜面向下
B.甲传送带上的行李受到的摩擦力为0,乙受到的摩擦力沿斜面向上
C.甲传送带上的行李受到的摩擦力沿水平面向左,乙受到的摩擦力沿斜面向下
D.甲传送带上的行李受到的摩擦力沿水平面向左,乙受到的摩擦力沿斜面向上
11. (2024•鹿城区校级一模)小温关注到某视频中正在推销破窗神器,如图所示。该破窗神器主要应用于汽车意外落水的情况。已知某汽车总重为1.5吨,汽车体积为4立方米,车窗钢化玻璃所能承受的最大压强为1.2×106帕。(水的密度取1.0×103千克/立方米)
(1)汽车落水后,在水未充满车内空间前,车门往往很难打开是因为 。
(2)该破窗神器使用时,按下按钮,弹片瞬间弹出的力可达200牛,弹片与车窗的接触面积约为0.5平方厘米,请通过计算说明该破窗神器是否有效。
(3)汽车刚落水时漂浮在水面上,之后会不断进水直至完全浸没,最终沉入水底。若汽车落水后,水以每秒10千克的速度渗入车内,不计乘客质量,则汽车落水后的黄金救援时间(从落水到完全浸没)是多长?
考点二 受力分析思路与应用
考法01 受力分析的应用
1. (2023•金华)小金用20N的水平推力把图甲中纸箱匀速推往桌面中央,桌子始终保持静止;小金再用120N的水平推力将桌子沿水平方向匀速推动,纸箱在桌面上没有发生滑动,如图乙所示。完成下列问题。
(1)图甲中地面对桌子的摩擦力方向是 。
(2)图乙中纸箱受到的摩擦力大小是 牛。
2. (2023•宁波)在“观察物体间力的作用”活动中,小宁进行如下实验。
【实验1】如图甲所示,将两个量程相同的弹簧测力计A、B放在水平位置,抽动刻度板调整指针零位;把它们的挂钩勾在一起,用手分别拉住测力计的圆环,水平向外拉。当测力计A示数分别为1.0N、2.0N、3.0N时,读取测力计B的示数。实验数据如下表:
序号
测力计A示数/N
测力计B示数/N
1
1.0
1.0
2
2.0
2.0
3
3.0
3.0
小宁分析实验数据,得到结论:物体间的作用力与反作用力大小 。
老师告诉小宁,从本实验得出的正确结论具有普适性。
【实验2】将两个测力计A、B竖直悬挂、调零,如图乙所示;把它们的挂钩勾在一起后悬挂起来,竖直向下拉测力计B的圆环,如图丙所示。
小宁发现:当测力计A的示数为2.0N时,测力计B的示数为1.8N。此时,测力计A对B的拉力大小为多少?为什么?
知识点一 受力分析中存在的问题
1.研究对象不明确,分析错误
学生在进行力学学习中,往往把施力对象和受力对象相混淆。原因在于学习时,老师在课堂教学中会总结成“一个物体既是施力对象,同时还是受力对象”。这一总结并无差错,但往往会让学生在进行物体受力分析时产生较大困惑。
例如:静止于水平面的一个物体A,请作出其受力情况
2. 受力方向判断不准确,分析错误
重力:始终竖直向下
压力:垂直于受力面,且指向受力面
浮力:始终竖直向上
摩擦力:与物体相对运动或相对运动的趋势方向相反
3.主观臆断受力,分析错误
例如:物体A沿着某个斜面往下滑动,请作出其滑动中的受力情况(如图)
4.分析步骤不当,分析错误
对于初中学生而言,虽然对重力、弹力、摩擦力等力的概念和内容有较好掌握,但在进行物体受力分析时,总会无从下手,不知道先分析哪个力,再分析哪个力,缺乏条理性,如此就会导致少一些受力或多出受力。
知识点二 受力分析的常用方法
1.整体法和隔离法
整体法:将相对静止的物体作为一个整体来分析。
隔离法:将研究对象与周围物体分隔开来分析。
整体法
隔离法
概念
将几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开的方法
选用原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力
研究系统内物体之间的相互作用力
注意问题
分析整体周围其他物体对整体的作用,而不画整体内部物体间的相互作用。
分析它受到周围其他物体对它的作用力
(1)A和地面之间有摩擦力吗?大小多少?方向如何?(整体法)有,大小为F,方向向右
(2)A和B之间有摩擦力吗?大小多少?方向如何? (隔离法)没有,AB相对静止
A
B
F=10N
(图中A、B均静止)
(1) A和地面之间有摩擦力吗?大小多少?方向如何?(整体法)有,大小为F,方向向右
(2) A和B之间有摩擦力吗?大小多少?方向如何?(隔离法)有,大小为F,方向向右
A
B
F=10N
(图中A、B均静止)
2.假设法
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所产生影响来判断该力是否存在。一般用来判断弹力和静摩擦力的有无。
A
B
F
(图中A、B均静止)
3. 结合物体的运动状态(如平衡状态)和力的作用的相互性进行分析。
匀速上升的扶梯,人受到重力和支持力平衡
知识点三 受力分析的一般步骤
1.明确研究对象,即明确要分析的是哪个物体的受力情况。
在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体(整体)。在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简洁的得到解决。研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(即研究对象所受的力),而不分析研究对象施予外界的力。
2.隔离研究对象,将研究对象从周围的物体中隔离出来,并分析周围有哪些物体对研究对象施加了力的作用.
3.养成按步骤分析力的习惯,这是防止漏力的有效措施.
(1)重力一定有:作用点在物体的重心;
(2)弹力看四周:看研究对象与跟其他物体有几个接触点(面),某个点(面)若有挤压,则画出弹力;
(3)摩擦力看接触面:注意有弹力的接触面如果是不光滑的,并且有相对运动或相对运动的趋势时,则画出摩擦力;
(4)其他外力
对初中物体受力分析步骤进行了一个总结,即“一个中心,四个基本点”。具体而言,就是要明确研究对象,以此为核心,如果研究对象都是错误的,那么受力分析也是错误的;按照“一重二弹三摩擦四其他”的基本步骤对四个基本受力点进行分析。
4.画完力后再做检查.
(1)检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体,若没有施力物体,则该力一定不存在。注意寻找施力物体是防止多力的有效措施。
(2)分析一下分析的结果能否使物体处于题目中所给的状态,否则必然发生了多力或漏力的现象。
1. (2024•西湖区模拟)如图所示,光滑的地面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮(不计绳与滑轮间的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为10N时,木板向右做匀速直线运动,然后把拉力增大到20N时,下列分析错误的是( )
A.弹簧测力计的示数为20N
B.小木块将保持静止
C.木板仍向右做匀速直线运动
D.以木板为参照物,小木块将向左运动
2. (2024•宁波模拟)如图所示,在同一水平面上,将两个表面粗糙程度相同、质量不同(mP>mQ)的长方体铁块P、Q按照甲、乙、丙、丁四种方式放置,分别在水平力F1、F2、F3、F4的作用下做匀速直线运动。则( )
A.F1=F3 B.F3=F4 C.F1+F2>F3 D.F4>F3
3. (2024•瓯海区校级模拟)如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则左边木板对第一块砖,第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为( )
A.4mg、2mg B.2mg、0 C.2mg、mg D.4mg、mg
4. (2024•瓯海区校级模拟)粗糙的水平桌面上,放一物体A,在A的两边用轻绳通过定滑轮吊着B,C两个物体,已知GB=15N,VB=1.0×10﹣3m3,GC=10N,g=10牛/kg。开始时把B物体浸没水中,如图所示,整个装置保持静止,现拔出容器底部的小木塞,缓缓放水直至物体B完全露出水面的过程中,整个装置还是保持静止不动,在不计定滑轮与轻绳之间的摩擦的情况下,有关物体A在放水过程中的受力情况,以及下列说法正确的是( )
A.A物体受到摩擦力的大小范围是0N≤f≤5N
B.A物体受到摩擦力的方向始终水平向右
C.A物体受到摩擦力的方向开始水平向左后变为水平向右
D.A物体始终受到5个力的作用
5. (2024•温州模拟)用如图所示的实验装置可以方便测量物体相对运动时摩擦力的大小。木板B放在水平地面上,木块A放置在水平的木板B上,细绳跨过定滑轮,一端与木块A相连,另一端与上端固定的弹簧测力计的秤钩相连,且细绳的ab段保持竖直,cd段保持水平。(木板B足够长,不计F细绳重力和滑轮摩擦)
(1)用水平向左的拉力F拉动木板B向左运动,当F=10N时,木板B保持静止,弹簧测力计示数为零,此时木块A受到的摩擦力大小为 ;
(2)将水平拉力F增大,木板B向左运动,待木块A静止后,弹簧测力计示数为5N,接着将拉力F增大一倍,木块A受到的摩擦力 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)撤去水平拉力F后,当木块A和木板B都静止时,弹簧测力计示数保持不变,此时木板B受到地面施加的摩擦力方向为水平 (选填“向右”或“向左”)。
6. (2023•江干区校级二模)完全相同的A、B两物块,先按如图甲所示叠放在水平桌面上,用F1的水平力作用在A物块上。使A、B一起向右做匀速直线运动,再按如图乙所示水平紧靠放置在同一个水平面上,用F2的力仍使A、B一起向右做匀速直线运动。将A、B看成一个整体,甲和乙受到地面的摩擦力分别为f1和f2。则( )
A.F1>F2
B.f1<f2
C.甲中B未受到A的摩擦力
D.乙中A对B的推力等于F2
7. (2023•拱墅区校级一模)如图,A、B两同学用甲、乙两种方式推墙。甲中A向前推B,B向前推墙;乙中A、B同时向前推墙,墙均未动。假如用甲、乙两种方式推时每人的推力大小都为F,则以下说法中正确的是( )
A.甲方式中墙受到的力为2F
B.乙方式中墙受到的力为2F
C.甲方式中两位同学受到地面的摩擦力大小都为F
D.乙方式中两位同学受到地面的摩擦力大小都为2F
8. (2022•温州模拟)如图甲所示,重为5N的铁块吸附在竖直放置足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动。铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图象如图乙所示。若铁块受到的摩擦力为2N,下列说法正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力等于5N
B.在0~2s内拉力F等于7N
C.在0~6s内拉力F等于5N
D.在2~6s内拉力F等于7N
9. (2022•杭州二模)水平面上叠放着A、B两个物体,在水平方向力F1和F2的作用下,以共同的速度v一起向右匀速运动,已知F1=10N,F2=6N,那么下列有关说法正确的是( )
A.A对B的摩擦力为10N,向右
B.B对地面的摩擦力为4N,向左
C.A受到摩擦力为4N,向左
D.地面对B的摩擦力为6N,向左
10. (2022•台州模拟)如图甲所示,在粗糙程度相同的水平面上,有一物体在大小为F0的水平拉力F作用下向右做匀速直线运动;自t1时刻开始,F逐渐减小,至t2时刻为0N(如图乙)。则在0﹣t2时段内物体所受的摩擦力f大小随时间变化的图线可能是丙图中的( )
A.①② B.②③ C.①③ D.①②③
11. (2022•衢州模拟)一物体放在水平地面上,如图甲所示,物体所受水平拉力F随时间t的变化如图乙,物体的速度v随时间t的变化如图丙。则下列说法中正确的是( )
A.0~2s物体所受摩擦力为0N
B.2~6s物体所受摩擦力为3N
C.8~10s物体摩擦力大于2N
D.4~9s物体所受摩擦力相等
12. (2022•滨江区模拟)小华在金老师的指导下用小球和弹性很好的轻质橡皮筋等器材进行了如下实验(不考虑空气阻力)。让系于橡皮筋一端的小球,从O点的正下方的P点由静止释放,分别经过a、b、c三点,如图甲所示。整个下落过程中,橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示;小球的速度v与下落高度h的关系如图丙所示。
(1)小球从a点运动到c点的过程中,小球下落速度的变化情况是 ;
(2)当橡皮筋的伸长量最大时,小球的速度为 (选填“va”、“vb”或“0”);
(3)已知该橡皮筋每受到0.3N的拉力就伸长1cm,经测量小球从P点下落到a、b、c三点的距离分别为:ha=0.4m,hb=0.5m,hc=0.7m。则实验中所用小球的重力为 。
13. (2022•杭州模拟)如图甲所示,长木板重10N,长木板底面积为100cm2,现将其底面积50cm2与水平桌面接触,木板静止时对桌面的压强为 Pa;在水平外力作用下推动木板缓慢向左运动,直至木板全部移到桌面上,在这个过程中,木板所受摩擦力的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。小明做了图乙的探索,长木板长度为L,将该长木板的0.2L长度伸出桌子边缘,用竖直向下的力F0压长木板的一端,当F0= 时,长木板刚好会被翘起。
14. (2021•滨江区校级三模)有两根完全相同的轻质弹簧,原长10cm。若一根弹簧两端受到10N的压力时,弹簧的长度压缩到5cm。如图所示,第一次将一根弹簧水平压在墙壁和甲物体之间,使弹簧的长度为5cm,弹簧和甲物体处于静止状态。第二次再将另一根弹簧放在甲和乙物体之间,使两根弹簧都被压缩到5cm且处于同一水平直线上,甲、乙两物体都处于静止状态。若甲和乙是两个完全相同的正方体,重力都是50N。则下列说法错误的是( )
A.第一次时,墙壁受到10N的推力
B.第二次时,甲没有受到地面的摩擦力
C.乙受到的地面10N的摩擦力,方向为水平向左
D.第二次时,由于两根弹簧都被压缩,墙壁受到20N的推力
15. (2021•余杭区模拟)一个重为10N的半球体,沿竖直方向被切成质量相等的A、B两部分。在水平力F的作用下,紧贴墙壁保持静止状态,如图,A、B所受力的情况为( )
A.A、B之间没有压力
B.A、B之间没有摩擦力
C.A受到B给它竖直向下的摩擦力,大小为10牛顿
D.A受到墙壁给它竖直向上的摩擦力,大小为10牛顿
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