物理相互作用教案設(shè)計(jì)

　　第三章 相互作用

　　§3.2受力分析復(fù)習(xí)學(xué)案

　　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

　　掌握受力分析的步驟，養(yǎng)成良好的受力分析習(xí)慣，并能正確的規(guī)范的畫出受力分析圖。

　　【自主學(xué)習(xí)】

　　一、摩擦力

　　1.定義:相互接觸的物體間發(fā)生 時(shí)，在接觸面處產(chǎn)生的阻礙 的力.

　　2.產(chǎn)生條件:兩物體 .這四個(gè)條件缺一不可.

　　兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件（沒有彈力不可能有摩擦力）.

　　3.滑動(dòng)摩擦力大小:滑動(dòng)摩擦力；其 中FN是壓力，μ為動(dòng)摩擦因數(shù) ，無單位.

　　說明:⑴在接觸力中，必須先分析彈力，再分析摩擦力.

　�、浦挥谢瑒�(dòng)摩擦力才能用公式F=μFN，其中的FN表示正壓力，不一定等于重力G.

　　例1.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(yùn)動(dòng)，木塊和天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求木塊所受

　　的摩擦力大小.

　　解：由豎直方向合力為零可得FN=Fsinα-G，

　　因此有：f =μ(Fsinα-G)

　　4.靜摩擦力大小

　�、疟仨毭鞔_，靜摩擦力大小不能用滑動(dòng)摩擦定律Ff=μFN計(jì)算，只有當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，其最大值一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，即Fm=μFN

　　⑵靜摩擦力:靜摩擦力是一種 力，與物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況有關(guān).求解靜摩擦力的方法是用力的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律.即靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定，其可能的取值范圍是 0＜Ff≤Fm

　　例2.如圖所示，A、B為兩個(gè)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(huì)相對(duì)滑動(dòng)？

　　解：A、B間剛好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，A、B間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于一個(gè)臨界狀態(tài)，既可以認(rèn)為發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，摩擦力是滑動(dòng)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(duì)滑動(dòng)，因此A、B的加速度仍然相等。分別以A和整體為對(duì)象，運(yùn)用牛頓第二定律，可得拉力大小至少為F=10N

　　（研究物理問題經(jīng)常會(huì)遇到臨界狀態(tài).物體處于臨界狀態(tài)時(shí)，可以認(rèn)為同時(shí)具有兩個(gè)狀態(tài)下的所有性質(zhì)）

　　5.摩擦力方向

　�、拍Σ亮Ψ较蚝臀矬w間 的方向相反.

　�、颇Σ亮Φ姆较蚝臀矬w的運(yùn)動(dòng)方向可能成任意角度.通常情況下摩擦力方向可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相同（作為動(dòng)力），可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相反（作為阻力），可能和物體速度方向垂直（作為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力）.在特殊情況下，可能成任意角度.

　　例3.小車向右做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為m的物體恰好沿車后壁勻速下滑.求物體下滑過程中所受摩擦力和彈力的大小，并分析物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的'關(guān)系.

　　解：豎直方向:f=mg；水平方向:N=ma

　　物體受的滑動(dòng)摩擦力始終和小車的后壁平行，方向豎直向上，而物體的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線，相對(duì)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(yùn)動(dòng)方向間的夾角可能取90°和180°間的任意值.

　　由例2和例3的分析可知：無明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動(dòng)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(jì)算得出，而是由物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同決定的.

　　6.作用效果:阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢，但對(duì)物體來說，摩擦力可以是動(dòng)力，也可以是阻力.

　　7.發(fā)生范圍:

　�、倩瑒�(dòng)摩擦力發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間，但靜止的物體也可以受滑動(dòng)摩擦力；

　�、陟o摩擦力發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)靜止的物體間，但運(yùn)動(dòng)的物體也可以受靜摩擦力.

　　8.規(guī)律方法總結(jié)

　　(1)靜摩擦力方向的判斷

　�、偌僭O(shè)法:即假設(shè)接觸面光滑，看物體是否會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；若發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則說明物體原來的靜止是有運(yùn)動(dòng)趨勢的靜止.且假設(shè)接觸面光滑后物體發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向即為原來相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的方向，從而確定靜摩擦力的方向.

　　②根據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)用力學(xué)規(guī)律判斷.

　　如圖所示物塊A和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若A的質(zhì)量為m，則很容易確定A所受的靜摩擦力大小為ma，方向水平向右.

　�、墼诜治鲮o摩擦力方向時(shí)，應(yīng)注意整體法和隔離法相結(jié)合.

　　如圖所示，在力F作用下，A、B兩物體皆靜止，試分析A所受的靜摩擦力.

　　(2)摩擦力大小計(jì)算

　�、俜智迥Σ亮Φ姆N類：是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力.

　　②滑動(dòng)摩擦力由Ff=μFN公式計(jì)算.最關(guān)鍵的是對(duì)相互擠壓力FN的分析，它跟研究物體在垂直于接觸面方向的力密切相關(guān)，也跟研究物體在該方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān).特別是后者，最容易被人所忽視.注意FN變，則Ff也變的動(dòng)態(tài)關(guān)系.

　　③靜摩擦力:最大靜摩擦力是物體將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)這一臨界狀態(tài)時(shí)的摩擦力，它只在這一狀態(tài)下才表現(xiàn)出來.它的數(shù)值跟正壓力成正比，一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力.靜摩擦力的大小、方向都跟產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的外力密切相關(guān)，但跟接觸面相互擠壓力無直接關(guān)系.因而靜摩擦力具有大小、方向的可變性，即靜摩擦力是一種被動(dòng)力，與物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況有關(guān).求解靜摩擦力的方法是用力的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律.即靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定，其可能的取值范圍是 0＜Ff≤Fm

　　二、物體受力分析

　　1.明確研究對(duì)象

　　在進(jìn)行受力分析時(shí)，研究對(duì)象可以是某一個(gè)物體，也可以是保持相對(duì)靜止的若干個(gè)物體。在解決比較復(fù)雜的問題時(shí)，靈活地選取研究對(duì)象可以使問題簡潔地得到解決.研究對(duì)象確定以后，只分析研究對(duì)象以外的物體施予研究對(duì)象的力（既研究對(duì)象所受的外力），而不分析研究對(duì)象施予外界的力.

　　2.按順序找力

　　必須是先場力（重力、電場力、磁場力），后接觸力；接觸力中必須先彈力，后摩擦力（只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力）.

　　3.只畫性質(zhì)力，不畫效果力

　　畫受力圖時(shí)，只能按力的性質(zhì)分類畫力，不能按作用效果（拉力、壓力、向心力等）畫力，否則將出現(xiàn)重復(fù).

　　4.需要合成或分解時(shí)，必須畫出相應(yīng)的平行四邊形（或三角形）

　　在解同一個(gè)問題時(shí)，分析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力，千萬不可重復(fù).

　　【典型例題】

　　例1.畫出下列各圖中物體A、B、C的受力示意圖（已知物體A、B、C均靜止）.

　　例2、A、B、C三物塊質(zhì)量分別為M、m和m０，作如圖所示的聯(lián)結(jié)。繩子不可伸長，且繩子和滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計(jì)。若B隨A一起沿水平桌面作勻速運(yùn)動(dòng)，則可以斷定(A )

　　(A)物塊A與桌面之間有摩擦力，大小為m０g

　　(B)物塊A與B之間有摩擦力，大小為m０g

　　(C)桌面對(duì)A，B對(duì)A，都有摩擦力，兩者方向相同，合力為m０g

　　(D)桌面對(duì)A，B對(duì)A，都有摩擦力，兩者方向相反，合力為m０g

　　例3、如圖所示，位于斜面上的物塊M在沿斜面向上的力F作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)。則斜面作用于物塊的靜摩擦力的（ ABCD ）

　　(A)方向可能沿斜面向上(B)方向可能沿斜面向下

　　(C)大小可能等于零(D)大小可能等于F

　　例4、如圖19-8所示，C 是水平地面，A、B是兩個(gè)長方形物塊，F(xiàn)是作用在物塊B上沿水平方向的力，物體A和B以相同的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)。由此可知，A、B間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ1和B、C間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ2有可能是(BD )。

　　(A)μ1＝0,μ2＝0(B)μ1＝0,μ2≠0

　　(C)μ1≠0,μ2＝0(D)μ1≠0,μ2≠0

　　【針對(duì)訓(xùn)練】

　　1.汽車在平直公路上勻速前進(jìn)（設(shè)驅(qū)動(dòng)輪在后），則（D）

　　A.前、后輪受到的摩擦力方向均向后

　　B.前、后輪受到的摩擦力方向均向前

　　C.前輪受到的摩擦力向前，而后輪受到的摩擦力向后

　　D.前輪受到的摩擦力向后，而后輪受到的摩擦力向前

　　2.分析物體A在以下四種情況下所受的靜摩擦力的方向：

　�、傥矬wA靜止于斜面，如圖甲所示.

　�、谖矬wA受到水平拉力F的作用，仍靜止在水平面上，如圖乙所示.

　　③物體A放在車上，當(dāng)車在剎車過程中，如圖丙所示.

　�、芪矬wA在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖丁所示.

　　3.如圖所示，一木塊放在水平面上，在水平方向施加外力F１＝10 N，Ｆ２＝ 2 N，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．若撤去外力F1，則木塊受到的摩擦力大小為 2 N，方向 水平向右 .

　　4.如圖所示，三個(gè)物體疊放著，當(dāng)作用在B物體上的水平力F=2N時(shí)，

　　三個(gè)物體均靜止，則物體A與B之間的摩擦力大小為 0 N，B與C之間

　　的摩擦力大小為 2 N，C與地面之間的摩擦力大小為 2 N.

　　5.如圖所示，質(zhì)量為m，橫截面為直角三角形的物塊ABC,

　　<BCA=α，AB邊靠在豎直墻面上，F(xiàn)是垂直于斜面BC的推力.現(xiàn)物塊

　　靜止不動(dòng)，則摩擦力的大小為 mg+Fcosα .

　　6.如圖所示，在兩塊相同的豎直木板之間，有質(zhì)量均為m的4塊相同的磚，用兩個(gè)大小均為F的水平力壓木板，使磚靜止不動(dòng)，則第2塊磚對(duì)第3塊磚的摩擦力大小為（A）

　　A．0 B．mg

　　C． D．2mg

　　7.如圖所示，粗糙的長木板上放一質(zhì)量為m的物塊，當(dāng)木板繞其一端由水平位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置的過程中，試分析物塊所受摩擦力大小的變化情況.

　　(先增大后減小) 8.把一重為G的物體，用一水平推力F=kt(k為恒量，t為時(shí)間)壓在豎直的足夠高的平整墻上(如圖所示)，從t=0開始物體所受的摩擦力Ff隨t的變化關(guān)系是下圖中的哪一個(gè)？（B）

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