第三 相互作用
§3.1重力、彈力、摩擦力復(fù)習(xí)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、知道重力是物體在地球表面附近所受到的地球?qū)λ囊爸匦牡母拍睢?br />2、理解彈力的產(chǎn)生條和方向的判斷，及彈簧的彈力的大小計算。
3、理解摩擦力的產(chǎn)生條和方向的判斷，及摩擦的大小計算。
【自主學(xué)習(xí)】
閱讀本理解和完善下列知識要點
一、力的概念
1．力是 。
2．力的物質(zhì)性是指 。
3．力的相互性是 ，施力物體必然是受力物體，力總是成對的。
4．力的矢量性是指 ，形象描述力用 。
5．力的作用效果是 或 。
6．力可以按其 和 分類。
舉例說明：
二、重力
1．概念:
2．產(chǎn)生條:
3．大小: G = mg (g為重力加速度，它的數(shù)值在地球上的 最大， 最��；在同一地理位置，離地面越高，g值 。一般情況下，在地球表面附近我們認(rèn)為重力是恒力。
4．方向: 。
5．作用點—重心：質(zhì)量均勻分布、有規(guī)則形狀的物體重心在物體的 ，物體的重心 物體上（填一定或不一定）。
質(zhì)量分布不均或形狀不規(guī)則的薄板形物體的重心可采用 粗略確定。
三、彈力
1．概念:
2．產(chǎn)生條（1） ；
（2） 。
3．大小：（1）與形變有關(guān)，一般用平衡條或動力學(xué)規(guī)律求出。
（2）彈簧彈力大小胡克定律： f = kx
式中的k被稱為 ，它的單位是 ，它由 決定；式中的x是彈簧的 。
4．方向：與形變方向相反。
（1）輕繩只能產(chǎn)生拉力，方向沿繩子且指向 的方向；
（2）堅硬物體的面與面，點與面接觸時，彈力方向 接觸面（若是曲面則是指其切面），且指向被壓或被支持的物體。
（3）球面與球面之間的彈力沿
，且指向 。
（四）、摩擦力
1．產(chǎn)生條：（1）兩物體接觸面 ；②兩物體間存在 ；
（2）接觸物體間有相對運動（ 摩擦力）或相對運動趨勢（ 摩擦力）。
2．方向：（1）滑動摩擦力的方向沿接觸面和 相反，與物體運動方向 相同。
（2）靜摩擦力方向沿接觸面與物體的 相反�？梢愿鶕�(jù)平衡條或牛頓運動定律判斷。
3．大�。�
（1）滑動摩擦力的大小: f = μN 式中的N是指 ，不一定等于物體的重力；式中的μ被稱為動摩擦因數(shù)，它的數(shù)值由 決定。
（2）靜摩擦力的大小: 0< f靜 ≤ fm 除最大靜摩擦力以外的靜摩擦力大小與正壓力 關(guān)，最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，與正壓力成 比；靜摩擦力的大小應(yīng)根據(jù)平衡條或牛頓運動定律進行計算。
【典型例題】
【例1】如圖所示，光滑但質(zhì)量分布不均勻的小球的球心在O點，重心在P點，靜止在豎直墻和桌邊之間。試畫出小球所受彈力。
【例2】 如圖所示，重力不可忽略的均勻桿被細(xì)繩拉住而靜止，試畫出桿所受的彈力。
【例3】如圖所示，兩物體重力分別為G1、G2，兩彈簧勁度系數(shù)分別為k1、k2，彈簧兩端與物體和地面相連。用豎直向上的力緩慢向上拉G2，最后平衡時拉力F=G1+2G2，求該過程系統(tǒng)重力勢能的增量。
解析：關(guān)鍵是搞清兩個物體高度的增量Δh1和Δh2跟初、末狀態(tài)兩根彈簧的形變量Δx1、Δx2、Δx1/、Δx2/間的關(guān)系。
無拉力F時 Δx1=(G1+G2)/k1，Δx2= G2/k2，（Δx1、Δx2為壓縮量）
加拉力F時 Δx1/=G2/k1，Δx2/= (G1+G2) /k2，（Δx1/、Δx2/為伸長量）
而Δh1=Δx1+Δx1/，Δh2=(Δx1/+Δx2/)+(Δx1+Δx2)
系統(tǒng)重力勢能的增量ΔEp= G1Δh1+G2Δh2
整理后可得：
【例4】如圖所示，用跟水平方向成α角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運動，木塊和天花板間的動摩擦因數(shù)為μ，求木塊所受的摩擦力大小。
解析：由豎直方向合力為零可得FN=Fsinα-G，因此有：f =μ(Fsinα-G)
【例5】 如圖所示，A、B為兩個相同木塊，A、B間最大靜摩擦力Fm=5N，水平面光滑。拉力F至少多大，A、B才會相對滑動？
解析：A、B間剛好發(fā)生相對滑動時，A、B間的相對運動狀態(tài)處于一個臨界狀態(tài)，既可以認(rèn)為發(fā)生了相對滑動，摩擦力是滑動摩擦力，其大小等于最大靜摩擦力5N，也可以認(rèn)為還沒有發(fā)生相對滑動，因此A、B的加速度仍然相等。分別以A和整體為對象，運用牛頓第二定律，可得拉力大小至少為F=10N
點評：研究物理問題經(jīng)常會遇到臨界狀態(tài)。物體處于臨界狀態(tài)時，可以認(rèn)為同時具有兩個狀態(tài)下的所有性質(zhì)。
【例6】 小車向右做初速為零的勻加速運動，物體恰好沿車后壁勻速下滑。試分析下滑過程中物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的關(guān)系。
解析：物體受的滑動摩擦力始終和小車的后壁平行，方向豎直向上，而物體相對于地面的速度方向不斷改變（豎直分速度大小保持不變，水平分速度逐漸增大），所以摩擦力方向和運動方向間的夾角可能取90°和180°間的任意值。
點評：由上面的分析可知：無明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動力。就是說：彈力、靜摩擦力的大小和方向都無法由公式直接計算得出，而是由物體的受力情況和運動情況共同決定的。
【針對訓(xùn)練】
1．下列關(guān)于力的說法， 正確的是( )
A．兩個物體一接觸就會產(chǎn)生彈力
B．物體的重心不一定在物體上
C．滑動摩擦力的方向和物體運動方向相反
D．懸掛在天花板上的輕質(zhì)彈簧在掛上重2N的物體后伸長2cm靜止， 那么這根彈簧伸長1cm后靜止時， 它的兩端各受到1N的拉力
2．如圖所示，在粗糙的水平面上疊放著物體A和B，A和B間的接觸面也是粗糙的，如果用水平拉力F拉A，但A、B仍保持靜止，則下面的說法中正確的是（ ）。
A．物體A與地面間的靜摩擦力的大小等于F
B．物體A與地面的靜摩擦力的大小等于零
C．物體A與B間的靜摩擦力的大小等于F
D．物體A與B間的靜摩擦力的大小等于零
3．關(guān)于兩物體之間的彈力和摩擦力，下列說法中正確的是( )
A．有摩擦力一定有彈力
B．摩擦力的大小與彈力成正比
C．有彈力一定有摩擦力
D．彈力是動力，摩擦力是阻力
4．如上圖所示，用水平力F將物體壓在豎直墻壁上，保持靜止?fàn)顟B(tài)，物體所受的摩擦力的大小( )
A．隨F的增大而增大 B．隨F的減少而減少
C．等于重力的大小 D．可能大于重力
5．用手握著一個玻璃杯，處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果將手握得更緊，手對玻璃杯的靜摩擦力將 ，如果手的握力不變，而向杯中倒入一些水（杯仍處于靜止?fàn)顟B(tài)），手對杯的靜摩擦力將 。
6．一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到兩個拉力作用，拉力的大小如圖所示，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，（1）若只撤去10N的拉力，則物體能否保持靜止?fàn)顟B(tài)？ ；（2）若只撤去2N的力，物體能否保持靜止?fàn)顟B(tài)？ 。
7．如圖所示，在μ=0.2的粗糙水平面上，有一質(zhì)量為10kg的物體以一定的速度向右運動，同時還有一水平向左的力F作用于物體上，其大小為10N，則物體受到的摩擦力大小為______，方向為_______．(g取10N/kg)
8．如圖所示，重20N的物體，在動摩擦因數(shù)為0.1的水平面上向左運動，同時受到大小為10N水平向右的力F作用，物體所受摩擦力的大小為 ，方向為 。
【學(xué)后反思】
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參考答案
1．BD
2．AD
3．A
4．C
5．不變；變大
6．最大靜摩擦力fm≥8N，若只撤去10N的拉力，則物體能保持靜止；若只撤去2N的力，物體可能保持靜止也可能產(chǎn)生滑動。
7．20N，水平向左
8．2N，水平向右
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