【沪科版】必修一物理：第3章《力与相互作用》章末总结(含答案)

学案6章末总结

一、摩擦力的分析和计算

1．对摩擦力的认识

(1)摩擦力不一定是阻力，也可以是动力．

(2)静摩擦力的方向不一定与运动方向共线，但一定沿接触面的切线方向．如图1所示，A、B 一起向右做匀加速运动，则A所受静摩擦力方向与运动方向不一致．

图1

2．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 max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＝μN进行计算，其中N为接触面受到的正压力，不一定等于物体所受的重力，而且要注意滑动摩擦力的大小与运动速度和接触面积无关．

②根据平衡条件．

例1如图2所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态．若长木板ab与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为()

图2

A．μ1Mg B．μ1(m＋M)g

C．μ2mg D．μ1Mg＋μ2mg

解析长木板ab未动即地面对长木板ab的摩擦力为静摩擦力，由于P在长木板ab上滑动，即P对长木板ab的摩擦力大小为μ2mg.由平衡条件可知地面对ab的静摩擦力大小为μ2mg，C正确．

答案 C

例2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＝6N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25，求：

图3

(1)当F＝25N时，木块不动，木块受到的摩擦力为多大？

(2)当F增大为30N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？

(3)当F＝10N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？

(4)当F＝6N时，木块受到的摩擦力为多大？

解析分析木块的受力情况，如图所示．

(1)、(2)问中木块静止，根据二力平衡，竖直方向上的静摩擦力等于重力，f1＝f2＝G＝6N，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＝μN

N＝F

所以f3＝μF＝0.25×10N＝2.5N.

(4)当F＝6N时，木块与墙壁间的摩擦力也为滑动摩擦力，所以f4＝μF＝0.25×6N＝1.5N.

答案(1)6N(2)6N(3)2.5N(4)1.5N

二、弹力和摩擦力是否存在的判断依据

进行受力分析时，有些力要判断是否存在，可以从以下三个方面进行．

1．“条件判断法”：即根据是否满足力的产生条件来判断物体是否受到某个力的作用．

例如：(1)弹力产生的条件是相互接触并且发生了弹性形变；(2)摩擦力产生的条件是物体间存在弹力、接触面粗糙、有相对运动或相对运动趋势．

2．“效果判断法”：即根据力的作用效果是否得以体现来判断物体是否受到某个力的作用．例如：可根据力产生的“拉、压、支持、推动、阻碍、吸引、排斥”等效果对它们作出存在或不存在的假设，然后再从该力是否对物体的运动状态产生影响来判断该力是否存在．3．“相互作用判断法”：根据牛顿第三定律，从一个物体是否受到某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的反作用力．

例3如图4所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此时所受的外力个数有可能为()

图4

A．2个B．3个

C．4个D．5个

解析若斜面体P受到的弹簧弹力F等于其重力mg，则MN对P没有力的作用，如图甲所示，此时P受到2个力，A对；若弹簧弹力大于P的重力，则MN对P有压力N，若只有压力N，则P不能平衡，故一定存在向右的力，只能是MN对P的摩擦力f，因此P此时受到4个力，如图乙所示，C对．

答案AC

三、整体法和隔离法在受力分析中的应用

1．隔离法：把某个物体(或物体的一部分)与周围的物体分隔出来，单独分析它的受力情况的方法．

2．整体法：将几个物体作为一个整体从周围环境中隔离出来分析其受力的方法．

3．选取原则

(1)当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体分析法，可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用．

(2)当涉及的物理问题是物体间的作用时，要应用隔离分析法，这时系统中物体间的相互作用的内力就会变为各个独立于物体的外力．

注意在很多时候，隔离法和整体法需交替使用，才会更方便地解决问题．

例4如图5所示，物体a、b叠放在水平桌面上，水平力F＝3N作用于物体b上，a与b 保持静止，则

图5

(1)a与b之间的摩擦力大小为多少？

(2)a与桌面间的摩擦力大小为多少？

解析把b隔离出来，选b为研究对象，b处于静止状态，则b受到的重力与a对b的支持力是一对平衡力，力F必定与a对b的静摩擦力是一对平衡力，则a对b的摩擦力大小等于F，即a与b之间的摩擦力大小为3 N；

把a、b作为整体研究，ab整体处于静止状态，所以桌面必定对a施加向右的大小为3 N的摩擦力，即摩擦力与F是一对平衡力．

答案3N3N

针对训练如图6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．

图6

答案见解析图

解析隔离A为研究对象，它受到重力m A g、B对它的压力F BA、地面支持力N和地面对它的摩擦力f，如图甲所示．

再以B为研究对象，它受到重力m B g、三棱柱对它的支持力F AB、墙壁对它的弹力N′的作用，如图乙所示．

1．(受力分析)如图7是姚明在比赛中的一张照片，记者给出的标题是“姚明对球施魔力”．下面是几位同学关于照片中篮球的说法，其中正确的是(空气阻力忽略不计)()

图7

A．球只受到重力的作用

B．球只受到一个沿运动方向的力的作用

C．球此时此刻不受到任何外力作用

D．球受到姚明给的一个力和重力的共同作用

答案 A

2．(受力分析)如图8所示，物体A和B一起沿斜面匀速下滑，则物体A受到的力是()

图8

A．重力、B对A的支持力

B．重力、B对A的支持力、下滑力

C．重力、B对A的支持力、摩擦力

D．重力、B对A的支持力、摩擦力、下滑力

答案 A

3．(力是否存在的判断)如图9所示，钢球A静止于水平面C与固定在C上的挡板B之间，则球A与水平面C和挡板B间的摩擦力情况为()

图9

A．球A与挡板B间无摩擦力，与水平面C间有摩擦力

B．球A与挡板B间有摩擦力，与水平面C间有摩擦力

C．球A与挡板B间有摩擦力，与水平面C间无摩擦力

D．球A与挡板B间无摩擦力，与水平面C间无摩擦力

答案 D

4．(摩擦力的计算)如图10所示，物体A重40N，物体B重20N，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＝32N时，才能将A匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数．

图10

答案0.4

解析以物体A为研究对象，物体B对物体A的正压力N＝G B，地面对A的支持力N1＝G A ＋N

A受B的滑动摩擦力f＝μN

A受地面的滑动摩擦力f1＝μN1

水平方向：F＝f＋f1

代入数据即可得到μ＝0.4.