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2021-2022学年高中物理 第4章 相互作用 章末综合提升教案 鲁科版必修1

2021-2022学年高中物理 第4章 相互作用 章末综合提升教案 鲁科版必修1

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第4章 相互作用

[体系构建]

[核心速填]
1．力的概念
(1)矢量性：既有大小又有方向．
(2)作用效果：使物体发生形变，改变物体的运动状态．
2．重力
(1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力．
(2)公式：G＝mg，方向竖直向下．
3．弹力
(1)分类：压力、支持力和拉力．
(2)方向：与物体形变的趋向相反，使物体恢复原状．
(3)胡克定律：F＝kx．
4．摩擦力
(1)滑动摩擦力：f＝μN．
(2)静摩擦力：0＜f≤fmax．

摩擦力和弹力的分析
1．弹力和摩擦力的区别

弹力
摩擦力
产生条件
(1)相互接触
(2)发生弹性形变
(1)相互挤压
(2)接触面粗糙
(3)两物体相对运动或有相对运动趋势
方向
与物体发生弹性形变的方向相反：
(1)支持力、压力的方向垂直于接触面
(2)绳子拉力沿绳
与相对运动或相对运动趋势的方向相反
大小
(1)弹簧弹力：胡克定律
(2)发生微小形变物体的弹力：二力平衡
(1)静摩擦力用二力平衡判断
(2)滑动摩擦力：
f＝μN
2．弹力或摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)假设法．
(2)结合物体运动状态判断．
(3)效果法．
【例1】　如图所示，一质量为m的木块靠在竖直粗糙墙壁上，且受到水平力F的作用，下列说法中正确的是(　　)

A．若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上
B．若木块静止，当F增大时，木块受到的静摩擦力随之增大
C．若木块与墙壁间的动摩擦因数为μ，当撤去F时，木块受到的滑动摩擦力大小等于μmg
D．若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受三个力作用
A　[由二力平衡条件可知，若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上，F增大时，木块受到的静摩擦力不变，A选项正确，B选项错误；当撤去F时，木块与墙之间不再挤压，它们间没有弹力，当然也就不存在摩擦力，C、D选项错误．]
[一语通关]　
(1)静摩擦力大小与压力大小无关，根据物体的状态进行判断．
(2)无弹力，就无摩擦力；有弹力，未必有摩擦力；有摩擦力，必有弹力．
[跟进训练]
1．(多选)如图所示，A叠放在B上，B放在斜面上，A、B处于静止状态，下列叙述正确的是(　　)

A．B相对A与B相对斜面的运动趋势相同
B．B相对A的运动趋势方向沿斜面向上
C．A相对B的运动趋势方向沿斜面向上
D．B相对斜面的运动趋势方向沿斜面向下
BD　[对A分析，假设A、B间光滑，则A相对B向下运动，故A相对B的运动趋势沿斜面向下，由相对运动知，B相对A的运动趋势沿斜面向上，假设B与斜面间光滑，则B相对斜面向下滑动，故B相对斜面的运动趋势沿斜面向下，所以B、D正确．]
2．如图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，两木块与地面间的动摩擦因数均为μ．现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是(　　)

A．l＋m1g B．l＋(m1＋m2)g
C．l＋m2g D．l＋g
A　[对木块1，它受到弹簧的弹力F＝kΔl与它受到的摩擦力f＝μm1g平衡，即kΔl＝μm1g，所以当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是l＋m1g，选项A正确．]
3．(多选)如图所示，有一个重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法正确的是(　　)

A．容器受到的摩擦力不变
B．容器受到的摩擦力逐渐增大
C．水平力F可能不变
D．水平力F必须逐渐增大
BC　[由于容器静止不动，容器和墙面之间的摩擦力应和水的重力等大，故逐渐增大，A错误，B正确；如果力F比较大，当水充满容器时，水的重力仍未达到墙面和容器间的最大静摩擦力，就不用改变力F的大小，故C正确，D错误．]

物体的受力分析
1．受力分析的步骤
(1)明确研究对象：即确定我们要分析哪个物体的受力情况．
(2)隔离物体分析：将所确定的研究对象从周围物体中隔离出来，进而分析周围有哪些物体对它施加力的作用，方向如何，并将这些力画在受力图上．在画支持力、压力和摩擦力的方向时容易出错，要注意弹力方向一定与接触面或接触点的切面垂直，摩擦力方向一定沿着接触面与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反．
(3)受力分析的顺序：先重力，后接触力(弹力、摩擦力)．接触力应按逐个接触面(或点)去找，要用力的概念和产生条件逐一分析物体受哪些力作用，必要时用假设法判断弹力和摩擦力是否存在．
2．防止“漏力”和“添力”
严格按照受力分析的步骤进行分析是防止“漏力”的有效措施；注意寻找施力物体是防止“添力”的有效办法，找不到施力物体的力肯定是不存在的．
3．画受力图时，力的作用点可沿作用线移动．
【例2】　如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止，物体B的受力个数为(　　)

A．2 B．3 C．4 D．5
C　[若使物体A保持静止，物体B必对物体A施加一个垂直接触面向上的弹力，由力的相互性可知，物体A必然对物体B施加垂直接触面向下的作用力．再对物体B受力分析，由于物体B处于静止状态，则它必然受到重力、力F、物体A对物体B的弹力和摩擦力共四个力的作用，故选C．]
[一语通关]　
(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力.
(2)每分析一个力，都应找出施力物体.
(3)如果一个力的有无难以确定，可用假设法分析或转换研究对象分析.
[跟进训练]
4．静止的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球，如图所示，小球下方与一光滑斜面接触．关于小球的受力，下列说法正确的是(　　)

A．细线对它一定有拉力作用
B．细线可能对它没有拉力作用
C．斜面对它可能有支持力作用
D．斜面对它一定有支持力作用
A　[小球必定受到重力和细线的拉力．小球和光滑斜面接触，斜面对小球没有弹力(假设有弹力，小球将受到三个力作用，重力和细线的拉力在竖直方向上，弹力垂直于斜面向上，三个力的合力不可能为零，小球将向右上方运动，与题设条件矛盾，故斜面对小球没有弹力)，故小球只受到重力和细线对它的拉力两个力，故选项A正确，选项B、C、D错误．]
5．如图所示，在水平力F作用下，木块A、B保持静止．若木块A与B的接触面是水平的，且F≠0．则关于木块B的受力个数可能是(　　)

A．3个或4个
B．3个或5个
C．4个或5个
D．4个或6个
C　[木块B静止，受到重力、斜面的支持力、A给的压力作用，木块A必受到B施加的向右的摩擦力作用，则A对B施加向左的摩擦力作用，斜面对B施加的摩擦力可有可无，故C正确．]
6．如图所示，用两个相同的夹板夹住三个重为G的物体A、B、C，三个物体均保持静止，请分析各个物体的受力情况．

解析：要分析各物体的受力情况，关键是分析A、B间和B、C间是否有摩擦力，所以可用先整体后隔离的方法．首先以三物体为一整体，竖直方向上，受重力3G，竖直向下，两板对它向上的摩擦力，分别为f；水平方向上，受两侧板对它的压力N1、N2．根据平衡条件得，每一侧受的摩擦力大小等于1.5G．然后再用隔离法分析A、B、C的受力情况，先隔离A，A物体受重力G，方向竖直向下，板对它的向上的摩擦力f，大小等于1.5G，A物体要平衡，就必须受到一个B对它的向下的摩擦力fBA，根据平衡条件得，大小应等于0.5G；水平方向上，A物体受板对它的压力N2和B对它的压力NBA．再隔离C，C物体的受力情况与A物体类似，竖直方向上受重力G、板对它的向上的摩擦力f、B对它的向下的摩擦力fBC，水平方向上受板对它的压力N1、B对它的压力NBC．再隔离B，竖直方向上B物体受重力G、由牛顿第三定律得，B受到A对它的向上的摩擦力fAB、C对它的向上的摩擦力fCB，以及水平方向上A对它的压力NAB和C对它的压力NCB．

答案：见解析