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2017粤教版高中物理必修1第三章《研究物体间的相互作用》单元复习学案 单元检测

第三章 章 末 整 合
知识网络

力的概念、力的三要素、力的图示及示意图

力 力的效果

使物体发生______ 使物体的___________发生改变

产生条件:相互接触、接触面上产生弹性形变

大小:由物体所处的状态、所受其它外力、形变程度来决定

弹力 方向:总是跟形变的方向______、与物体恢复形变的方向相同

绳、杆、弹簧的弹力的确定

胡克定律: F ? kx

产生条件:接触面粗糙、物体间存在弹力、物体间有相对运动或相对运动趋势

滑动摩擦力: f ? ?N
摩擦力 大小
静摩擦力: 0 ? f ? f max

力 的 相

方向:与相对运动或相对运动趋势方向__________ 合力与分力的关系:等效替代





运算法则:平行四边形定则



力的合成与分解 合力的范围: F1 ? F2 ? F合 ? F1 ? F2

按实际效果分解

分解方法 正交分解法

图解法

平衡条件:物体所受的合外力为零

共点力的平衡

解析法

常用方法 图解法

正交分解法

内容

牛顿第三定律 揭示的物理规律

作用力与反作用力

适用范围

一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别

答案:形变 运动状态 相反 相反

专题突破 专题一 摩擦力的再认识 摩擦力是高中物理学习的一个难点,也是历届高考考查的热点,由于摩擦力存在条件的 复杂性、方向的隐蔽性、两类摩擦力大小计算的差异性和静摩擦力大小的多变性,使摩擦力 的分析成为对物体进行受力分析中最棘手的问题。 1、正确理解运动、静止与相对运动、相对静止的关系,区分两类摩擦力 正常情况下,我们一谈到运动、静止、潜意识中是以地球或地面上静止的物体为参考系, 而恰好因此,使我们对“相对运动或相对静止”同“运动和静止”的概念混淆在一起,不能正确 地判断出摩擦力的方向。谈到这里,我们应当强调“相对运动或相对静止”是针对研究对象接 触的物体而言的。 2、正确分析、计算两类摩擦力的方向和大小 (1)滑动摩擦力的方向总是与物体“相对运动”的反向相反。所谓相对运动方向,即是 把与研究对象接触的物体作为参照物,研究对象相对该物体运动的方向。当研究对象参与几 种运动时,相对运动方向应是相接物体的合运动。 (2)弄清滑动摩擦力大小的有关因素:当物体间存在滑动摩擦力时,其大小可由公式
Ff ? ?FN 计算,由此可看出他只与接触面间的动摩擦因数 ? 及正压力 FN 有关,而与相对运
动速度大小、接触面积的大小无关;物体之间有几个接触面,就可能存在有几个摩擦力,注 意分析接触面的个数。
(3)静摩擦力的方向判断方法 静摩擦力方向总是跟物体的相对运动趋势方向相反,它跟物体的运动方向无关。因此, 判断摩擦力方向的关键是弄清“相对运动趋势方向”,具体操作时采用化“静”为“动”的思路: 假设研究对象与接触物体之间光滑,若它们之间发生相对滑动,则其相对滑动方向便是原先 的相对运动趋势方向;若它们之间不发生相对滑动,则说明它们之间原先并无相对运动趋势。 (4)静摩擦力大小的计算方法 正压力是静摩擦力产生的条件之一,但静摩擦力的大小与正压力无关(最大静摩擦力除
外)。当物体处于平衡状态时,静摩擦力的大小由平衡条件 F合 ? 0 来求,而物体处于非平
衡状态时某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律来求。 【例 1】如图 3-7-1 所示,物体 A 重 40N,物体 B 重 20N,A 与 B,B 与地的动摩擦因
数相同,物体 B 用细绳系住,当水平力 F=32N 时,才能将 A 匀速拉出,求动摩擦因数。 解析:以 A 为研究对象,受力分析如答图 3-7-2 所示。以 B 为研
究对象,受力分析如图所示, FN 2 ? FN、2 ? GB

FN1 ? FN 2 ? GA ? GB ? GA ? 60 N Ff1 ? ?FN 2 ? ?GB , Ff 2 ? ?FN1 ? ?(GA ? GB )

图 3-7-1

又 A 被匀速拉出,所以 F ? Ff 1 ? Ff 2

则? ?

F

? 32 N ? 0.4

GB ? (GA ? GB ) 80 N

答案:0.4

Ff 1 Ff 2
FN 2

FN1
F
GA

FT GB

F N、2 Ff 1

触类旁通 1.如图 3-7-2 所示,甲、乙两个物体叠放在水平地面上,现给上面的甲物 体施加一水平向右的拉力 F.使它们一起向右匀速运动,试求乙对甲的 摩擦力及地面对乙的摩擦力。 解析:甲、乙均匀速运动,作为整体,受到地面的摩擦力为 f 地. 受力 分析如答图 3-7-2 所示。 对甲、乙:f 地=F; 对甲:f 地=F; 对乙: f 地= f 乙=F。

图 3-7-2

答图 3-7-2
专题二 物体的受力分析 对物体进行受力分析是力学的基础,也是研究力学问题的关键。 如何进行受力分析呢?主要依据是力的概念,从物体所处的环境(有多少个物体与它接 触或产生作用)和运动状态着手,分析与它与所处环境的其他物体的相互联系,具体方法如 下: 1.确定研究对象——即所要研究的物体,然后找出哪些物体对它产生作用——即找施力 物体 分析为受力时,只分析周围物体对研究对象所施加的力,不要分析研究对象对周围物体 施加的力,也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上。 2.要养成按步骤分析的习惯 (1)先画重力:作用点画在物体的重心处。 (2)其次画接触力(弹力和摩擦力):绕研究对象逆时针(或顺时针)观察一周,看研 究对象跟其他物体有几个接触点(面),某个接触点(面)若有挤压,则画出弹力,若还有 相对运动或相对运动趋势,则画出摩擦力,分析完这个接触点(面)后再依次分析其他接触 点(面)。 (3)再画出其他场力:看是否有电场、磁场作用,如有则画出场力(以后会学到)。

【例 2】如图 3-7-3 所示,物体静止在斜面体上,作出物体的受力情况。 解析:因物体静止在斜面上时,处 于静止的平衡状态,故所受的合外 力为零。物体受重力,物体与斜面 体接触,可能有弹力和摩擦力,通 过分析可知两者都有,否则物体无 法静止于斜面上。其受力分析如答 图 3-7-3 所示。

图 3-7-3

触类旁通

答图 3-7-3

2.如图 3-7-4 所示,物体沿固定斜面匀速下滑,分析物体的受力情况。

解析:因物体沿斜面匀速下滑,故物体所受合外力为零。物体受重力,弹力,相对于斜面向

下运动,故受沿斜面向上的摩擦力。

不然无法处于平衡状态。受力分析如

答图 3-7-4 所示。

答图 3-7-4

图 3-7-4

【例 3】如图 3-7-5 所示,分析光滑球的受力情 况。 解析:小球受重力,绳子的拉力,斜面体的弹 力,因是光滑球,故没有摩擦力。受力分析如 答图 3-7-4。

答图 3-7-5

触类旁通 3.如图 3-7-6 所示,分析光滑小球的受力情 况。 解析:小球受重力,绳子的拉力,如果斜 面体给小球一个弹力,则弹力应垂直于斜 面,此时物体将不再平衡。故弹力为零。 受力分析如答图 3-7-5 所示。

答图 3-7-6

图 3-7-5 图 3-7-6

专题三 验证力的平行四边形定则 验证力的平行四边形定则是高考考纲要求的实验之一,本实验采用了等效替代的思想。 1.对于本实验的操作主要有以下注意事项。 (1)弹簧秤使用前要校零,在竖直位置已校正好零点的弹簧秤,到水平位置使用时, 仍然要重新调零。 (2)实验中,要选用规格、性能完全相同的两个弹簧秤。 (3)本实验中,用弹簧秤测量拉力时,要使三个拉力 F1 、F2 、F 和橡皮筋均在平行 于纸面的平面内。

(4)同一次实验中,橡皮筋的结点O的位置一定要相同。

(5)在不超出弹簧秤量程的条件下,应该尽可能使弹簧秤的拉力大一些。

(6)用作图法作分力 F1 、F2 的合力 F'时要准确,图要尽可能画得大些,以使测量值

的最后一位估读数字在图上能准确表示出。

2.减小实验误差的方法:

(1)测力计使用前要校准零点。

(2)方木板应水平放置。

(3)弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致,并与木板平行.

(4)两个分力和合力都应尽可能大些,读数时注意弹簧秤的量程及最小刻度.

(5)拉橡皮条的细线要长些,标记两条细线方向的两点要尽可能远些.

(6)两个分力间的夹角不宜过大或过小,一般取 60°——120°为宜.

(7)在画力的合成图时,要恰当选定标度.

【例 4】如图 3-7-7 所示是 A、B 两位同学在做本实验时得

到的结果,可以判定其中 _____ 同学的实验结果比较符合实验

事实,理由是

解析:F’是单独拉,应该和橡皮条在一直线上,故 A 同学的实

验结果较符合实验事实。

答案:A,见详解 触类旁通

图 3-7-7

4. 如图 3-7-8 所示在“互成角度的两个力的合成”的实验中,橡皮条的一端固定在 A 点,另一

端被两个弹簧秤拉到 O 点,两弹簧秤的读数分别为 F1 、F2,细绳方向分别与 OA 延长线的

夹角为 α1 和 α2,以下说法正确的是( )

A.O 点位置不变,合力不变。

B.用平行四边形定则作图求得的合力 F 一定沿 AO 方向。

C.若不改变 O 点和 α1,F1 增大时 F2 必减小。

D.合力 F 必大于 F1 或 F2。

解析:根据等效替代的思想,A 点位置不变即要橡皮筋产生相同效果

的力,故合力不变,A 选项正确;用平行四边形定则求得的力可能不

沿 OA 方向,故 B 错;F1 和 F2 的在水平方向的合力为零,故 F1 增

大时,F2 应该增大 α2,则此时的 F2 可以增大也可以减小,故 C 选项 错误;合力可以大于分力也可以小于分力,本体没有具体的数据无法确

图 3-7-8

定合力与分力的关系,故选项 D 错误。

答案:A

单元检测

一.单项选择题(本题共 4 小题,每小题 4 分,共 16 分,在每小题给出的四个选项中,只有

一个选项正确,选对的得 4 分,有选错或不答的得 0 分)

1.粗糙的水平地面上有一只木箱,现用一水平力拉木箱匀速前进,则 (

)

A.拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力

B.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力

C.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力

D.木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力

解析:拉力与地面对木箱的摩擦力是一对平衡力,A 错;木箱对地面的压力与地面对木箱的

支持力是一对作用力与反作用力,B 错,C 对;木箱对地面的压力与木箱受到的重力既不是

平衡也不是作用力与反作用力,D 错。

答案:C

2.用 5N 的力可以使一轻弹簧伸长 8mm,现在把两个这样的弹簧串联起来,在两端各用 10N

的力来拉它们,这时弹簧的总伸长应是 (

)

A.4mm

B.8mm

C.16mm

D.32mm

解析:两端各用 10N 的力拉,每根弹簧的伸长量都为 16mm,总伸长为 32mm。

答案:D

3.质量为 m 的木块沿倾角为 θ 的斜面匀速下滑,如图 1 所示,那么斜面对物体的作用力方

向是(

)

A.沿斜面向上 B.垂直于斜面向上

C.沿斜面向下 D.竖直向上

解析:斜面对物体的作用力有支持力和摩擦力,这两个力的合力与物体受的

重力平衡,所以方向是竖直向上。

答案:D

4.为了行车方便与安全,高大的桥要造很长的引桥,其主要目的是 (

)

A.增大过桥车辆受到摩擦力

B.减小过桥车辆的重力

C.增大过桥车辆的重力平行于引桥面向上的分力

D.减小过桥车辆的重力平行于引桥面向下的分力

解析:引桥越长,上桥的坡度越小,重力沿桥面向下的分力就越小,上桥较容易。

答案:D

二.双项选择题(本题共 5 小题,每小题 6 分,共 30 分,在每小题给出的四个选项中,均

有两个选项正确,全部选对的得 6 分,选不全的得 3 分,有选错或不答的得 0 分)

5.下列各组的三个点力,可能平衡的有 (

)

A.3N,4N,8N

B.3N,5N,7N

C.1N,2N,4N

D.7N,6N,13N

解析:三力平衡,其中任意两个力的合力要与第三个力大小相等,方向相反;3N 与 4N 合

力最大值为 7N,最小值为 1N,不可能与 8N 平衡,A 故;类似方法判断 C 错。

答案:BD

6.小木块放在桌子上,下列说法正确的是 (

)

A.在接触处只有桌子有弹力产生

B.在接触处桌面和小木块都有弹力产生

C.木块对桌面的压力是木块形变后要恢复原状而对桌面施加的力

D.木块对桌子的压力是木块的重力

解析:接触处桌子与木块都发生了形变,都有弹力,木块压桌子,桌子支持木块,A 错,B

对;发生形变的物体会对与它接触的物体产生弹力,C 对;木块对桌子的压力与木块的重力

是两个不同的力,D 错。

答案:BC

7.如图 2,木块质量为 m,跟水平桌面的动摩擦因数为 μ,受水平向右的力 F 的作用匀速

运动,从物体到边缘开始,到物体下落为止,在此过程中物体保持匀速运动,下列说法正确

的是 (

)

A.推力 F 因物体悬空部分越来越大而变小

B.推力 F 在物体下落前会变为原来的 1/2

C.推力 F 始终是 μmg

D.虽然接触面变小,但动摩擦因数 μ 不变

解析:动摩擦因数 μ 与接触面的材料与粗糙程度有关,与接触面积无关,故 D 对;

物体在下落前受到的支持力等于重力,即 N=mg 不变,滑动摩擦力是 μmg 不变,

C 对。

图2

答案:CD

8.物体在水平推力 F 的作用下静止于斜面上,如图 3 所示,若稍稍增大推力,物体仍保持

静止,则 (

)

A.物体所受合力增大

B.物体所受合力不变

C.物体对斜面的压力增大 D.斜面对物体的摩擦力增大

解析:物体仍保持静止,所受合力不变,A 错,B 对;推力 F 增大,垂直于斜面向下的力增 大,即物体对斜面的压力增大,C 对;推力增大时,沿斜面向上的分力增大,但物体原来受 不受摩擦力或受摩擦力的方向不确定,因此摩擦力的大小可以增大,也可能减小,也可能不 变,方向改变,D 错。 答案:BC 9.如图 4 所示,人重 600N,木板重 400N,人与木板、木板与地面间的动摩擦因数皆为 0.2, 现在人用水平力拉绳,使他与木板一起向右匀速运动,则( ) A.人拉绳的力是 200N B.人拉绳的力是 100N C.人的脚给木板摩擦力向右 D.人的脚给木板摩擦力向左

解析:把人和木板看成一个整体,水平方向受两个向右的绳子拉力,

图4

向左的地面对木板的摩擦力 f=μN=200N,则每根绳子拉力为 100N,

A 错,B 对;隔离木板分析,水平方向受向右的 100N 绳子拉力,向右地面的摩擦力 200N,

故还受人的摩擦力大小为 100N,方向向右,C 对,D 错。

答案:BC

三.本题共三小题,满分 54 分,解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,

只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。

10.(18 分)在做“验证力的平行四边形定则”实验时

⑴(4分)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外,还必须有

___ _和__

.

答案:橡皮条,三角尺

A

⑵(4分)要使每次合力与分力产生相同的效果,必须( )

A.每次将橡皮条拉到同样的位置 C.每次准确读出弹簧秤的示数

B.每次把橡皮条拉直 D.每次记准细绳的方向

O

答案:A ⑶(6分)下面措施中,哪些是有利于减小误差,提高实验精度的(

)F1

F2

A.橡皮条弹性要好,拉力要适当大些

B.两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些 C.拉橡皮条时,橡皮条细绳和弹簧秤应平行贴近木板

F’ F

D.拉橡皮条的细绳要细且长,描出细绳拉力方向时,要在细绳正下方,稍远的距离图描5 点

解析:拉力适当大些,相对误差小些,A对;两个分力的夹角不能太大,否则合力很小,误

差也较大,B错;应平行拉橡皮条,C对;细绳细一些、长一些,描点更精确一些,D对。

答案:ACD

⑷(4分)在“验证力的平行四边形定则”实验中,某同学的实验结果如图5所示,其中A为固定

橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳结点的位置。图中

是力F1与F2的合力的实验值.通过把



定则。

是力F1与F2的合力的理论值; 进行比较,验证平行四边形

解析:F 是根据平行四边形定则理论作出来的,是理论值,F?是实验值。

答案:F,F?,F,F?

11.(18 分)如图 6 所示,物体 A 质量为 2kg,与斜面间摩擦因数为 0.4。

假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则若要使 A 在斜面上静止,物体 B

质量的最大值和最小值是多少?

解析:当 A 物体受静摩擦力方向沿斜面向下并达到最大静摩擦力时,受

力如图 6(1)所示,此时绳子拉力 T 最大, 有

图6

Tmax ? mg sin 37? ? ?mg cos 37? ? 1.84g

N T

当最大静摩擦力方向沿斜面向上时,受力如图 6

N fT

(2)所示,此时绳子拉力 T 最小,有

f

G 图 6(1)

G 图 6(2)

Tmin ? mg sin 37? ? ?mg cos 37? ? 0.56g Tmin ? mB g ? Tmax 得 0.56 ? mB ? 1.84
答案:最大值:1.84kg;最小值:0.56kg

12.(18 分)如图 7 所示,轻杆 BC 的 C 点用光滑铰链与墙壁固定,杆的 B 点通过水平细绳

AB 使杆与竖直墙壁保持 30°的夹角.若在 B 点悬挂一个定滑轮(不计重力),某人用它匀速

地提起重物.已知重物的质量 m=30kg,人的质量 M=50kg,g 取 10 m/s2.试求:

(1)此时地面对人的支持力;

(2)轻杆 BC 和绳 AB 所受的力.

A

B

解析:(1)如答图 7-1 所示, 对 m 分析:T=mg=300N; 对人分析:Mg=T+N, 即有:N=Mg-T=200N;
(2)对 B 点分析: FBC sin 30 0 ? FAB FBC cos 30 0 ? 2T ,
解得: FAB ? 200 3N ,
FBC ? 400 3N
答案:(1)N=200N;(2)FAB=200 3 N;FBC=400 3 N。

O 30°

m

C

M

图7

答图 7-1

我们都喜欢把日子过成一首诗,温婉,雅致;也喜欢把生活雕琢成一朵花,灿烂,美丽。可是,前行的道路有时会曲折迂回,让心迷茫无措。生活的上空有时会飘来一场风雨,淋湿了原本 热情洋溢的心。
不是每一个人都能做自己想做的事情,也不是每一个人都能到达想去的远方。可是,既然选择了远方,便只有风雨兼程。也许生活会辜负你,但你不可以辜负生活。
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我们踮起脚尖,是想离太阳更近一点儿;我们努力奔跑,是想到达远方欣赏最美的风景。 我们都在努力奔跑,我们都是追梦人!没有伞的时候,学会为自己撑伞;没有靠山的时候,学会自己屹立成一座伟岸的山! 远方有多远?多久能达到?勇敢往前冲的人,全世界都会向他微笑。相信,只要启程,哪怕会走许多弯路,也会有到达的那一天。




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