相互作用 第三章

学案5 习题课：物体的受力分析 目标定位 1.进一步熟练判定弹力方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向. 学案5　习题课：物体的受力分析 目标定位 1.进一步熟练判定弹力方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向. 2.进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定和大小的计算方法. 3.学会对物体进行受力分析的方法.

知识探究 自我检测

1.假设无弹力：将与研究对象接触的另一物体去掉，即假设不存在弹力，看研究对象在该位置是否保持原来的状态. 一、弹力有无的判定 知识探究 判断弹力是否存在的方法——假设法 1.假设无弹力：将与研究对象接触的另一物体去掉，即假设不存在弹力，看研究对象在该位置是否保持原来的状态.

2.假设有弹力：就是假设与研究对象接触的物体对研究对象施加了弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与存在状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力，若不矛盾，则此弹力存在.

例1　如图1所示，一小球用两根轻绳挂于天花板 上，球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所 受的作用力有(　　) A.1个　　　　B.2个 C.3个 D.4个 B 图1 解析　假设绳1对球有作用力，该作用力的方向斜向左上方，另外球在竖直方向上受重力和绳2的拉力，在这三个力的作用下球不可能保持平衡，所以绳1不可能对球施加拉力，小球只受重力和绳2的拉力.故B正确.

二、静摩擦力有无及方向的判断 静摩擦力有无及方向的判断方法 1.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.

2.假设法 利用假设法进行判断时，可按以下思路进行分析：

例2　如图2所示，物体A、B叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是(　　) A.A、B之间无摩擦力 B.A受到的摩擦力水平向右 C.B受到A的摩擦力水平向左 D.地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右 图2

解析　对A物体，由于A匀速运动，由二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，故A错误，B正确； 对B物体，由力的作用的相互性知，B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，故C正确； 对A、B整体分析，由于AB一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故D错误. 答案　BC

三、摩擦力的计算 摩擦力大小的计算，应先分析是静摩擦力还是滑动摩擦力. 1.静摩擦力 静摩擦力在0<F≤Fmax内随外力的变化而变化，一般根据平衡条件求解. 2.滑动摩擦力 (1)根据F＝μFN进行计算，其中FN为接触面受到的正压力. (2)根据平衡条件.

例3　如图3所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上， 已知木块重力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，木块不动，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？ (4)当F＝6 N时，木块受到的摩擦力为多大？ 图3

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，F1＝F2＝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， F3＝μFN FN＝F 所以F3＝μF＝0.25×10 N＝2.5 N. (4)当F＝6 N时，木块与墙壁间的摩擦力也为滑动摩擦力， 所以F4＝μF＝0.25×6 N＝1.5 N. 答案　(1)6 N (2)6 N (3)2.5 N (4)1.5 N

四、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.

例4　如图4所示，直角三棱柱A放在水平地面上，光滑球B放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，试分别画出A和B的受力示意图.

解析　隔离A为研究对象，它受到重力、B对它的压力、地面支持力和地面对它的摩擦力，如图甲所示. 再以B为研究对象，它受到重力mg、三棱柱对它的支持力FAB、墙壁对它的弹力FN′的作用，如图乙所示. 答案　见解析

课堂要点小结 1.弹力有无的判断方法 (1)有明显形变时可根据弹力产生的条件判断； (2)无明显形变时可根据假设法判断. 2.静摩擦力有无及方向的判断方法 (1)平衡条件法；(2)假设法.

3.摩擦力的计算 (1)静摩擦力：根据平衡条件求解. (2)滑动摩擦力：根据F＝μFN进行计算. 4.受力分析的步骤 (1)明确研究对象；(2)合理隔离；(3)按由易到难的顺序(先重力，再弹力、摩擦力，最后其他力)画出受力示意图.

1.(弹力有无的判断)如图5所示，将一个钢球分 2 3 4 自我检测 1.(弹力有无的判断)如图5所示，将一个钢球分 别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，处于静止状态.若钢球和各容器的接触面都是光滑的，各容器的底面均水平，则以下说法中正确的是(　　) 图5

C.量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁 对钢球均有弹力作用 D.口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余 1 2 3 4 A.各容器的侧壁对钢球均无弹力作用 B.各容器的侧壁对钢球均有弹力作用 C.量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁 对钢球均有弹力作用 D.口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余 两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用

解析 钢球与容器的侧壁接触，它们之间是否有弹力作用就看接触处是否发生弹性形变，但微小形变难以察觉，只能借助假设法判断. 1 2 3 4 解析　钢球与容器的侧壁接触，它们之间是否有弹力作用就看接触处是否发生弹性形变，但微小形变难以察觉，只能借助假设法判断. 假设容器侧壁对钢球无弹力作用，则钢球受重力和容器底面对它的支持力作用，钢球将处于静止状态，故钢球与容器侧壁虽然接触但没有发生弹性形变，容器侧壁对钢球无弹力作用的假设成立.

1 2 3 4 我们也可以假设容器侧壁对钢球有弹力作用，作出各容器中钢球的受力示意图分别如图a、b、c所示，可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾，所以原假设不成立，即各容器的侧壁对钢球均无弹力作用.因此，本题正确选项为A. 答案　A

下，以速度v沿直线匀速向右运动，物体A受 到几个力的作用( ) A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 图6 2.(静摩擦力有无及方向的判断)如图6所示是 工厂传输货物的装置，物体A在皮带的带动 下，以速度v沿直线匀速向右运动，物体A受 到几个力的作用(　　) A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 图6

1 2 3 4 解析　物体A在竖直方向上受竖直向下的重力G、竖直向上的支持力FN作用；由于物体做匀速直线运动，处于平衡状态，在水平方向上不受静摩擦力，因此物体A受两个力作用. 答案　B

3.(受力分析)画出图(1)～(4)中静止物体A的受力示意图(注意：图中球形物体的接触面光滑). 2 3 4 3.(受力分析)画出图(1)～(4)中静止物体A的受力示意图(注意：图中球形物体的接触面光滑).

1 2 3 4 答案

1 2 3 4 4.(摩擦力的计算)如图7所示，物体A重40 N，物体B重20 N，A与B、A与地面间的动摩擦因数相同，物体B用水平细绳系住，当水平力F＝32 N时，才能将A匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数. 图7

解析 以物体A为研究对象，物体B对物体A的正压力FN＝GB地面对A的支持力FN1＝GA＋FN 2 3 4 解析　以物体A为研究对象，物体B对物体A的正压力FN＝GB地面对A的支持力FN1＝GA＋FN A受B的滑动摩擦力Ff＝μFN A受地面的滑动摩擦力Ff1＝μFN1 水平方向：F＝Ff＋Ff1 代入数据即可得到μ＝0.4. 答案　0.4