幻灯片 1----
幻灯片 2第1讲 牛顿第三定律 弹力 摩擦力
1.内容
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 ,方向 ,作用在 直线上.
2.表达式:F=-F′.
3.说明:作用力与反作用力有“三同三不同”.
相等
相反
同一
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幻灯片 3大小
性质
产生
同时
方向
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幻灯片 4【针对训练】
1.(2011·上海高考)在日常生活中,小巧美观的冰箱贴使用广泛.一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时,它受到的磁力( )
A.小于受到的弹力
B.大于受到的弹力
C.和受到的弹力是一对作用力与反作用力
D.和受到的弹力是一对平衡力
【解析】 因磁性冰箱贴静止不动,在水平方向上受到两个力:磁力与弹力,应为平衡力,所以D正确,A、B、C错误.
【答案】 D
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幻灯片 51.产生条件
(1)两物体相互 .
(2)两物体发生 .
2.方向
弹力的方向总是与施力物体形变的方向 .几种典型的弹力的方向如下:
(1)压力:垂直于支持面而指向 的物体.
(2)支持力:垂直于支持面而指向 的物体.
(3)细绳的拉力:沿绳指向 的方向.
(4)轻杆的弹力:不一定沿杆,要根据运动状态具体分析.
3.大小
(1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律:F= .
(2)非弹簧类弹力大小应根据平衡条件或动力学规律求解.
接触
弹性形变
相反
被压
被支持
绳收缩
kx
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幻灯片 6图2-1-1
2.如图2-1-1所示,轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个重球,在重球下放着一光滑斜面,球与斜面接触且处于静止状态,弹簧保持竖直,则重球受到的力有( )
A.重力和弹簧的拉力
B.重力、弹簧的拉力和斜面的支持力
C.重力、斜面的弹力和斜面的静摩擦力
D.重力、弹簧的拉力、斜面的支持力下滑力
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幻灯片 7【解析】 斜面光滑,故重球不受静摩擦力,所谓下滑力是重力沿斜面的分力,当谈到受重力作用后不应再提下滑力,因此排除C、D两个选项.重球处于静止状态,且弹簧保持竖直,重球也不应受斜面的支持力,否则在支持力作用下小球水平方向受到的合力不为零,弹簧不能保持竖直状态,B选项错误.
【答案】 A
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幻灯片 8粗糙
弹力
相对运动
粗糙
弹力
相对运动
0
fm
μN
相反
相反
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幻灯片 9----
幻灯片 10图2-1-2
【针对训练】
3.如图2-1-2所示,一辆汽车在平直公路上,车上有一木箱.试判断下列情况中,木箱所受的摩擦力及其方向.(设木箱质量为m,木箱与车面之间动摩擦因数为μ)
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幻灯片 11----
幻灯片 12【解析】 (1)当汽车由静止加速时,由于惯性木箱相对于汽车有向后运动的趋势,因此所受摩擦力为静摩擦力,方向水平向前,由牛顿第二定律可知大小为ma.同理可知(2)、(3)所受摩擦力的情况.(4)当汽车突然刹车时,木箱由于惯性相对于汽车向前滑动,所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为μmg,方向水平向后;同理(5)中摩擦力向前,大小为μmg.
【答案】 (1)ma 向前 (2)0 (3)ma1 向后 (4)μmg 向后 (5)μmg 向前
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幻灯片 13图2-1-3
1.弹力有无的判断
(1)“条件法”:根据弹力产生的两个条件——接触和形变直接判断.
(2)“假设法”或“撤离法”:在一些微小形变难以直接判断的情况下,可以先假设有弹力存在,然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合.还可以设想将与研究对象接触的物体“撤离”,看研究对象能否保持原来的状态.如图2-1-3中绳“1”对小球必无弹力,否则小球不能静止在此位置.
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幻灯片 14(3)“状态法”:根据研究对象的运动状态受力分析,判断是否需要弹力,物体才能保持现在的运动状态.如图2-1-4中车匀加速向右运动,A必然受车厢臂的弹力才能随车向右加速运动.
图2-1-4
2.弹力方向除几种典型情况(压力、支持力、绳力等)外,一般应由其运动状态结合动力学规律确定.
3.弹力大小除弹簧类弹力由胡克定律计算外,一般也要结合运动状态,根据平衡条件或牛顿第二定律求解.
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幻灯片 15 如图2-1-5所示,质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上,现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接,当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它刚好没有发生形变.已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2,不计定滑轮、细绳的质量和摩擦.将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时,弹簧B刚好没有形变,求a、b两点间的距离.
图2-1-5
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幻灯片 16【审题视点】 先根据平衡条件求出弹簧弹力的大小,再根据胡克定律求出伸长量.
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幻灯片 17图2-1-6
【即学即用】
1. (2013届广州模拟)如图2-1-6所示,一重为10 N的球固定在支杆AB的上端,今用一段绳子水平拉球,使杆发生弯曲,已知绳的拉力为7.5 N,则AB杆对球的作用力( )
A.大小为7.5 N
B.大小为10 N
C.方向与水平方向成53°角斜向右下方
D.方向与水平方向成53°角斜向左上方
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幻灯片 18【答案】 D
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幻灯片 192.用牛顿第二定律判断:先判断物体的运动状态(即加速度方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力的方向,然后受力分析判定静摩擦力的有无和方向.
3.用牛顿第三定律判断:“摩擦力总是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向,再确定另一物体受到的摩擦力方向.
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幻灯片 20----
幻灯片 21 (2013届宝鸡高三质检)如图2-1-7所示,倾角为θ的斜面C置于水平地面上,小物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态.则( )
A.B受到C的摩擦力一定不为零
B.C受到地面的摩擦力一定为零
C.C有沿地面向右滑动的趋势, 一定受到地面向左的摩擦力
D.将细绳剪断,若B依然静止在 斜面上,此时地面对C的摩擦力为0
图2-1-7
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幻灯片 22【审题视点】 (1)A、B、C均静止.
(2)B与A相连且细绳与斜面平行.
【解析】 若绳对B的拉力恰好与B的重力沿斜面向下的分力平衡,则B与C间的摩擦力为零,A项错误;将B和C看成一个整体,则B和C受到细绳向右上方的拉力作用,故C有向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力,B项错误、C项正确;将细绳剪断,若B依然静止在斜面上,利用整体法判断,B、C整体在水平方向不受其他外力作用,处于平衡状态,则地面对C的摩擦力为0,D项正确.
【答案】 CD
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幻灯片 23【即学即用】
2. (2011·海南高考)如图2-1-8,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力( )
A.等于零
B.不为零,方向向右
C.不为零,方向向左
D.不为零,v0较大时方向向左,v0较小时方向向右
【解析】 因为物块匀速下滑而斜面体静止,可知两者受力都是平衡的,因此把它们当做一个整体,可知水平方向上不受摩擦力,A项对.
【答案】 A
图2-1-8
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幻灯片 241.定律中的“总是”二字说明对于任何物体,在任何条件下牛顿第三定律都是成立的.
2.作用力和反作用力中若一个产生或消失,则另一个必然同时产生或消失,否则就违背了“相等关系”.
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幻灯片 25----
幻灯片 26 一起重机通过一绳子将货物向上吊起的过程中(忽略绳子的重力、空气阻力),以下说法正确的是( )
A.当货物匀速上升时,绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是一对平衡力
B.无论货物怎么上升,绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力,大小总是相等
C.无论货物怎么上升,绳子对货物的拉力总大于货物的重力
D.若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时,绳子对货物的拉力一定大于货物的重力
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幻灯片 27【解析】 绳子对货物的拉力和货物对绳子的拉力是一对作用力与反作用力,不管货物匀速、加速还是减速,大小都相等,A错B对;当货物匀速上升时,绳子对货物的拉力和货物重力是一对平衡力,货物加速上升,绳子对货物的拉力大于货物的重力,货物减速上升,绳子对货物的拉力小于货物的重力,C、D错.
【答案】 B
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幻灯片 28【即学即用】
3.(2013届乌鲁木齐模拟)如图2-1-9所示,将甲、乙两物体分别固定在一根弹簧的两端,并放在光滑水平的桌面上.已知甲、乙两物体的质量分别为m1和m2,弹簧的质量不能忽略.若甲受到方向水平向左的拉力F1作用,乙受到水平向右的拉力F2作用,则下列说法正确的是( )
A.只要F1<F2,甲对弹簧的
拉力就一定小于乙对弹簧的拉力
B.只要m1<m2,甲对弹簧的
拉力就一定小于乙对弹簧的拉力
C.只有当F1<F2且m1<m2时,
甲对弹簧的拉力才一定小于乙对弹簧的拉力
D.不论F1、F2及m1、m2的大小关系如何,甲对弹簧的拉力都等于乙对弹簧的拉力
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幻灯片 29【解析】 由于弹簧质量不能忽略,在弹簧加速运动的情况下,其两端的受力不相同,D错.以甲、乙、弹簧三者整体为研究对象,当F1<F2,整体向右加速,再以弹簧为研究对象,则有F乙-F甲=ma,显然F乙>F甲(其中,F乙是乙对弹簧的拉力,F甲是甲对弹簧的拉力,m是弹簧的质量,a是弹簧向右的加速度).所以A对,上式与m1、m2大小无关,所以B、C错.
【答案】 A
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幻灯片 30摩擦力大小的计算注意以下三点:
(1)只有滑动摩擦力才能用公式f=μN,其中的N表示正压力,不一定等于重力G.
(2)静摩擦力大小不能用f=μN计算,只有当静摩擦力达到最大值时,其最大值一般可认为等于滑动摩擦力,即fm=μN.
(3)静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定,其可能的取值范围是:0<f≤fm.
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幻灯片 31 (2012·西北工大附中模拟)如图2-1-9所示,质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上,P、Q之间的动摩擦因数为μ1,Q与斜面间的动摩擦因数为μ2.当它们从静止开始沿斜面下滑时,两物体始终保持相对静止,则物体P受到的摩擦力大小为多少?
【潜点探究】 (1)P、Q相对静止, 二者之间的摩擦力为静摩擦力,不能 用动摩擦因数μ1计算.
(2)P、Q相对静止,未必是平衡状态, 不能认为f=mgsin θ.
图2-1-10
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幻灯片 32【规范解答】
先取PQ为一整体,受力分析如图所示.由牛顿第二定律得:
(M+m)gsin θ-fQ=(M+m)a
fQ=μ2N
N=(m+M)gcos θ
以上三式联立可得a=gsin θ-μ2gcos θ
再隔离P物体,设P受到的静摩擦力为fP,方向沿斜面向上,对P再应用牛顿第二定律得:
mgsin θ-fP=ma
可得出fP=μ2mgcos θ.
【答案】 μ2mgcos θ
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幻灯片 33【即学即用】
3.长直木板的上表面的一端放置一个铁块, 木板放置在水平面上,将放置铁块的一端由 水平位置缓慢地向上抬起,木板另一端相对 水平面的位置保持不变,如图2-1-11所示. 铁块受到的摩
擦力f随木板倾角α变化的图线可能正确的是(设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力)( )
图2-1-11
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幻灯片 34【解析】 本题应分三种情况进行分析:
(1)当0≤α<arctan μ(μ为铁块与木板间的动摩擦因数)时,铁块相对木板处于静止状态,铁块受静摩擦力作用,其大小与重力沿木板面(斜面)方向分力大小相等,即f=mgsin α,α=0时,f=0,f随α增大按正弦规律增大.
(2)当α=arctan μ时处于临界状态,此时摩擦力达到最大静摩擦力,由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小.
(3)当arctan μ<α≤90°时,铁块相对木板向下滑动,铁块受到滑动摩擦力的作用,可知f=μN=μmgcos α,f随α增大按余弦规律减小.
【答案】 C
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幻灯片 35●由运动状态判断摩擦力
1.(2011·天津高考)如图2-1-12所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力( )
A.方向向左,大小不变
B.方向向左,逐渐减小
C.方向向右,大小不变
D.方向向右,逐渐减小
【解析】 B向右做匀减速直线运动,加速度大小不变、方向向左,故所受摩擦力的方向向左,大小不变,即A项正确,B、C、D均错误.
【答案】 A
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幻灯片 36●摩擦力的有无及方向判断
2.如图2-1-13所示,质量为m的物体,在沿斜面向上的拉力F作用下,沿放在水平地面上的质量为M的倾角为θ的粗糙斜面匀速下滑,此过程中斜面保持静止,则地面对斜面( )
A.无摩擦力
B.有水平向左的摩擦力
C.支持力为(M+m)g
D.支持力小于(M+m)g
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幻灯片 37【解析】 用整体法进行分析,以物体和斜面为研究对象,整体处于平衡状态,共受四个作用力:两物体的总重力、沿斜面向上的拉力F、地面的支持力、地面的静摩擦力,静摩擦力方向水平向左.因为总重力等于地面的支持力与拉力沿竖直方向的分力的合力,所以支持力小于总重力,B、D正确.
【答案】 BD
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幻灯片 38●结合状态求摩擦力
3.(2012·琼海一中一模)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧的伸长量为L,现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L,斜面倾角为30°,如图2-1-14所示.则物体所受摩擦力( )
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幻灯片 39【解析】 对竖直悬挂的物体,因处于静止状态,故有
kL=mg ①
对斜面上的物体进行受力分析,建立如图所示的坐标,并假设摩擦力方向沿x轴正方向.由平衡条件得:
kL+f=2mgsin 30° ②
联立①②两式解得:f=0
故选项A正确,B、C、D错误.
【答案】 A
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幻灯片 40●弹力的计算
4.(2013届重庆考前训练)三个质量均为1 kg的相同木块a、b、c和两个劲度均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接如图2-1-15所示,其中a放在光滑水平桌面上.开始时p弹簧处于原长,木块都处于静止.现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止,g取10 m/s2.该过程p弹簧的左端向左移动的距离是( )
A.4 cm B.6 cm
C.8 cm D.10 cm
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幻灯片 41【答案】 C
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幻灯片 42●滑动摩擦力的计算
5. (2013届榆林模拟)如图2-1-16所示,位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的.已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ,两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计.若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动,则F的大小为( )
A.4μmg B.3μmg
C.2μmg D.μmg
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幻灯片 43【答案】 A
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幻灯片 44----
幻灯片 45----
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