2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修一 第三章 相互作用—力 第5节

相互作用—力

受力分析

受力分析

1. 受力分析的基本步骤

注意：受力分析中最易出现的一些错误是漏掉一些力，添加一些力。为防止这种错误，一定要严格按照先重力，再弹力、摩擦力，最后其他力的顺序分析。防止添加力的方法：每个力都应有施力物体，若不存在施力物体，则该力不存在。防止漏力的方法：分析完后复查各接触处，即“再到接触处去找力”。

2. 整体法与隔离法

注意：通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。

如图所示，质量均为m的两个木块a与b叠放在水平地面上，a受到一个水平向右的拉力作用，b受到一个水平向左的拉力作用，两个力的大小均为F，两木块保持静止状态，则（    ）

A. a、b之间一定存在摩擦力 

B. b与地面之间一定存在摩擦力 

C. b与地面之间一定不存在摩擦力 

D. 地面对b的支持力一定大于2mg

答案：AC

解析：对整体受力分析可知，b与地面之间一定不存在摩擦力，且地面对b的支持力一定等于2mg；隔离a,它处于静止状态，受力平衡，水平向受到一个水平向右的拉力作用，则b必然给a一个水平向左的摩擦力作用，大小等于F。

如图所示，地面上固定一个斜面，斜面上叠放着A、B两个物块并均处于静止状态。现对物块A施加一斜向上的力F作用，A、B两个物块始终处于静止状态。则木块B的受力个数可能是（　　）

A. 3个   B. 4个   C. 5个   D. 6个

答案：BC

解析：对A受力分析可得，A受竖直向下的重力、斜向左上方的拉力F、竖直向上的支持力及水平向右的摩擦力。对B受力分析可得，B受重力、A对B的压力、斜面的支持力、A对B向左的摩擦力，且斜面若对B没有摩擦力则B受到4个力，若斜面对B有摩擦力则B受5个力，选项A、D错误，B、C正确。

1. 受力分析的一般顺序

（1）分析场力：重力、电场力、磁场力。

（2）分析弹力。

（3）分析摩擦力。

（4）最后分析其他力。

2. 整体法和隔离法

（1）整体法使用条件：系统内各物体运动状态相同。

（2）整体法只能分析外力对系统的作用力；隔离法可以分析系统内各物体之间的相互作用力。

（3）通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。

（答题时间：20分钟）

1. 如下图所示，A、B、C三个物体的质量相等，有F＝1 N的两个水平力作于A、B两个物体上，A、B、C都静止，则地面对A物体、A物体对B物体、B物体对C物体的摩擦力分别为（　　）

A. 1 N、2 N、1 N

B. 1 N、0、1 N

C. 0、1 N、0

D. 1 N、1 N、0

2. 如图所示，沿光滑水平面运动的小滑块，当它冲上光滑的斜面继续沿斜面运动时，它受到的力是（　　）

A. 重力、弹力

B. 重力、弹力、上冲力

C. 重力、弹力、下滑力

D. 重力、弹力、上冲力、下滑力

3. 如图所示是工厂传输货物的装置，物体A在皮带的带动下，以速度v沿直线匀速向右运动，物体A受到几个力的作用（　　）

A. 1个

B. 2个

C. 3个

D. 4个

4. 匀速前进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，说法正确的是（　　）

A. 重力和细线对它的拉力

B. 重力、细线对它的拉力的斜面对它的弹力

C. 重力和斜面对球的支持力

D. 细线对它的拉力和斜面对它的支持力

5. 如下图所示，物体A、B、C叠放在水平桌面上，水平力F作用于C物体，使A、B、C以共同速度向右匀速运动，且三者相对静止，下面关于摩擦力的说法正确的是（　　）

A. A不受摩擦力作用

B. B不受摩擦力作用

C. C不受摩擦力作用

D. 以A、B、C为整体，整体受到的摩擦力为零

6. （多选）如下图所示，A、B两物体均静止，关于B物体的受力情况，下列叙述正确的是（　　）

A. 可能受到三个力，也可能受到四个力

B. 一定受到四个力的作用

C. 必受到地面的静摩擦力作用

D. 必受到地面的支持力作用

1. 【答案】C

【解析】以整体为研究对象，则整体在水平方向受向左和向右的大小相等的拉力，则二力的合力为零；若地面对A有摩擦力的话，则整体不可能静止，故地面对A的摩擦力为零；以BC为整体进行分析，BC水平方向受向右的拉力，要使静止，则A对B一定有向左的摩擦力，大小等于F＝1N；对C分析，C水平方向不受外力，相对B没有相对运动的趋势，故C不受B的摩擦力。

2. 【答案】A

【解析】小球受重力、斜面的支持力，没有上冲力，因为该力没有施力物体，也没有下滑力，下滑力是重力的一个分力。故A正确，B、C、D错误。

故选：A

3. 【答案】B

【解析】物体A在竖直方向上受竖直向下的重力G、竖直向上的支持力FN作用；由于物体做匀速直线运动，处于平衡状态，在水平方向上不受静摩擦力，因此物体A受两个力作用。

4. 【答案】A

【解析】假如小球受到斜面的弹力，则小球不再处于平衡状态，不会再做匀速运动，故小球只受重力和绳子的拉力，故A正确。

5. 【答案】B

【解析】对整体分析可知，整体水平方向受拉力做匀速直线运动，故A应受到地面的摩擦力；故A、D错误；对B分析可知，B水平方向不受外力，AB间没有相对运动的趋势，故B不受摩擦力，故B正确；对C分析可知，C水平方向受向右的拉力做匀速直线运动，所以C受到向左的摩擦力，故C错误。故选B.

6. 【答案】BCD

【解析】B受到重力、绳的拉力、水平向右的摩擦力和地面支持力四个力的作用。由于B受到向右的摩擦力则必受到地面的支持力的作用。

共点力的平衡

共点力的平衡

1. 共点力平衡的条件

（1）物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。

（2）在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。

2. 动态平衡

（1）所谓动态平衡问题，是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，常利用图解法解决此类问题。

（2）基本思路

化“动”为“静”，“静”中求“动”。

（3）分析动态平衡问题的方法

质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中（    ）

A. F逐渐变大，T逐渐变大

B. F逐渐变大，T逐渐变小

C. F逐渐变小，T逐渐变大

D. F逐渐变小，T逐渐变小

解析：对O点受力分析如图所示，F与T的变化情况如图，由图可知在O点向左移动的过程中，F逐渐变大，T逐渐变大，故选项A正确。

答案：A

如图所示，A球被固定在竖直支架上，A球正上方的点O悬有一轻绳拉住B球，两球之间连有轻弹簧，平衡时绳长为L，张力为T1，弹簧弹力为F1。若将弹簧换成原长相同的劲度系数更小的轻弹簧，再次平衡时绳中的张力为T2，弹簧弹力为F2，则（　　）

A. T1>T2 B. T1＝T2 C. F1<F2 D. F1>F2

解析：以B球为研究对象，B球受到重力G、弹簧的弹力F和绳子的张力T，如图所示。B球受力平衡时，F与T的合力与重力G大小相等、方向相反，即G′＝G。根据三角形相似得，换成劲度系数小的轻弹簧，形变量增大，AB减小，则T不变，F减小，选项B、D正确。

答案：BD

动态平衡问题分析方法

（1）解析法：物体受三个以上共点力而平衡。

（2）动态三角形法：物体受的三个力中，一个力是恒力，一个力方向不变，一个力大小、方向均变。

（3）相似三角形法：物体受的三个力中，一个力是恒力，其他两个力大小、方向均变（三个力中没有互相垂直的两个力）。

（答题时间：25分钟）

1. 如图所示，重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳连接后悬挂在O点上，O、B间的绳子长度是A、B间的绳子长度的2倍，将一个拉力F作用到小球B上，使三段轻绳都伸直且O、A间和A、B间的两段绳子分别处于竖直和水平方向上，则拉力F的最小值为（　　）

A. G B. G C. G D. G

2. 如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中（　　）

A. N1始终减小，N2始终增大

B. N1始终减小，N2始终减小

C. N1先增大后减小，N2始终减小

D. N1先增大后减小，N2先减小后增大

3. 如图所示，一根轻绳跨过定滑轮后系在质量较大的球上，球的大小不可忽略。在轻绳的另一端加一个力F，将球沿斜面由图示位置缓慢拉上顶端，各处的摩擦不计，在这个过程中拉力F的变化情况是（　　）

A. 逐渐增大 B. 保持不变

C. 先增大后减小 D. 先减小后增大

4. 质量为M的半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端固定一个竖直挡板AB，在P上放两个大小相同的光滑小球C和D，质量均为m，整个装置的纵截面如图所示。开始时P、C球心连线与水平面的夹角为θ，点P、D球心连线处于竖直方向，已知重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）

A. P和挡板对C的弹力分别为和

B. 地面对P的摩擦力大小为零

C. 使挡板缓慢地向右平行移动，但C仍在P和挡板AB作用下悬于半空中，则地面对P的摩擦力将不断增大

D. 使挡板绕B点顺时针缓慢转动，P始终保持静止，则D一定缓慢下滑

5. 质量为M的木楔倾角为θ，在水平面上保持静止，当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑。如果用与木楔斜面成α角的力F拉着木块匀速上滑，如图所示（已知木楔在整个过程中始终静止）。

（1）当α＝θ时，拉力F有最小值，求此最小值；

（2）当α＝θ时，木楔对水平面的摩擦力是多大？

1. 答案：A

解析：对A球受力分析可知，因O、A间绳竖直，则A、B间绳上的拉力为0。对B球受力分析如图所示，则可知当F与O、B间绳垂直时F最小，Fmin＝Gsinθ，其中sin θ＝＝，则Fmin＝G，故选项A正确。

2. 答案：B 

解析：如图所示，因为N1＝，N2＝，随θ逐渐增大到90°，tan θ、sin θ都增大，N1、N2都逐渐减小，所以选项B正确。

3. 答案：A 

解析：因为缓慢拉动，所以球始终处于平衡状态，对球受力分析，其共受到三个力的作用，如图所示，根据平衡条件可知，这三个力首尾相接可组成闭合三角形，随着球的上升，拉力F与斜面间的夹角逐渐增大，而拉力F的大小也逐渐增大，所以A选项正确。

4. 答案：C

解析：对D受力分析，受到重力mg和P的支持力FN；对C受力分析，受到重力mg、挡板AB的支持力FN1和P对C的支持力FN2，如图所示，根据平衡条件，得FN1＝，FN2＝，选项A错误；以P、C、D整体为研究对象，进行受力分析，受到三者的重力、挡板AB的支持力FN1，地面的支持力FN3，地面的静摩擦力f，根据共点力平衡条件，有FN3＝（M＋2m）g，f＝FN1，选项B错误；使挡板缓慢地向右平行移动，由于θ不断减小，故f不断增大，选项C正确；由于P、D球心连线处于竖直方向，当使挡板绕B点顺时针缓慢地转动时，小球D可继续保持静止，选项D错误。

5. 答案：（1）mgsin 2θ　（2）mgsin 4θ

解析：木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有

mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tan θ。

（1）木楔在力F作用下沿斜面向上匀速运动，有

Fcosα＝mgsinθ＋Ff

Fsinα＋FN＝mgcosθ

Ff＝μFN

解得F＝

则当α＝θ时，F有最小值，为Fmin＝mgsin 2θ。

（2）因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面的摩擦力等于F的水平分力，即Ff＝Fcos （α＋θ）

当F取最小值mgsin 2θ时，

Ff＝Fmincos 2θ＝mgsin 2θcos 2θ＝mgsin 4θ。