2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修一专题：相互作用专题

相互作用专题

受力分析

受力分析

一、重力、弹力、摩擦力

二、相互作用力和平衡力比较

三、受力分析

1. 受力分析一般步骤

2. 整体法与隔离法

如图所示，物体A置于水平地面上，力F竖直向下作用于物体B上，A、B保持静止，则物体A的受力个数为（　　）

A. 3  B. 4

C. 5  D. 6

答案：B

解析：隔离分析物体B的受力如图甲所示，要保持物体B静止不动，物体A一定对物体B有摩擦力FfA→B和支持力FNA→B。

甲　　　　　　　　　　　乙

由牛顿第三定律可知，物体B对A一定有摩擦力FfB→A和压力FNB→A；取A、B作一整体受力分析可知，地面对A的摩擦力为零，故A物体受力如图乙所示，选项B正确。

（答题时间：30分钟）

1. 如下图所示，P是位于水平粗糙桌面上的物块。用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连，小盘内有砝码，小盘与砝码的总质量为m. 在P运动的过程中，若不计空气阻力，则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体，下列说法正确的是（　　）

A. 拉力和摩擦力，施力物体是地球和桌面

B. 拉力和摩擦力，施力物体是绳和桌面

C. 重力mg和摩擦力，施力物体是地球和桌面

D. 重力mg和摩擦力，施力物体是绳和桌面

2. 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

3. 如下图所示，A物体沿竖直墙自由下滑，B，C，D物体均静止。各接触面均粗糙。下列说法正确的是（　　）

A. A物体受到三个力作用

B. B物体受到三个力作用

C. C物体受到三个力作用

D. D物体受到三个力作用

4. 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

5. 如图所示，物体A、B、C叠放在水平桌面上，水平力F作用于C物体上，使A、B、C以共同速度向右匀速运动，那么关于物体受几个力的说法中正确的是（    ）

A. A受6个，B受2个，C受4个

B. A受5个，B受3个，C受3个

C. A受5个，B受2个，C受4个

D. A受6个，B受3个，C受4个

6. 画出图（1）～（4）中静止物体A的受力示意图（注意：图中球形物体的接触面光滑）。

7. 如下图所示，在水平拉力F作用下，B、C两球均处于静止状态，AB绳竖直，则C球受几个力的作用？画出C球的受力示意图。

1. 【答案】B

【解析】以P为研究对象，水平方向P受到绳的拉力和桌面对P的摩擦力的作用，拉力的施力物体是绳，摩擦力的施力物体是桌面。B正确。

2. 【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为整体进地分析，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没有运动的趋势，故C不受B的摩擦力。

3. 【答案】BC

【解析】A物体沿竖直墙自由下滑，“自由”说明物体A与竖直墙之间不接触，没有弹力和摩擦力，因此A只受重力作用，故A选项错误；

B物体处于静止状态，受到重力、弹力、摩擦力三个力的作用，故B正确；

C物体受到重力和两个绳子的拉力，故C正确；

D物体处于静止状态，受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用，故D错误。

4. 【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。

5. 【答案】A  

【解析】以整体为研究对象，可以判断A受地面的摩擦力。C匀速，则A、C间有静摩擦力；B匀速，则A、B间无摩擦力。A受重力、地面摩擦力和支持力，C对A的摩擦力及B、C对A的压力，共6个力；B受重力和A对B的支持力，共2个力；C受重力、拉力、支持力、摩擦力，共4个力。

6. 【答案】

7. 【答案】

【解析】先分析B球的受力情况如图所示，B受重力GB及AB绳的拉力FAB，BC绳无拉力。再分析C球的受力情况如图所示，C受重力GC、AC绳的拉力FAC及水平拉力F共三个力作用。

共点力平衡问题

一、平衡状态

物体处于静止状态或匀速直线运动状态。

二、平衡条件

F合＝0或者。

三、解决平衡问题常用的方法

注意：物体受力较少时用合成法解题，物体受三个或以上作用力时，一般用正交分解的方法来解题。

四、动态平衡问题分析方法

物体的状态发生缓慢的变化，在这个过程中物体始终处于一系列的平衡状态，这就是动态平衡，一般在题中出现“缓慢”一词，就是指物体处于动平衡状态。解决动态平衡问题的方法一般是：解析法、动态三角形法和相似三角形法。

如图所示，一架救援直升机通过软绳打捞河中物体，物体质量为m，由于河水的流动对物体产生水平方向的冲击力，使软绳偏离竖直方向，当直升机相对地面静止时，绳子与竖直方向成θ角，已知物体所受的浮力不能忽略。下列说法正确的是（　　）

A. 绳子的拉力为

B. 绳子的拉力可能小于mg

C. 物体受到河水的水平方向的作用力等于绳子的拉力

D. 物体受到河水的水平方向的作用力小于绳子的拉力

答案：BD

解析：对物体受力分析，如图所示：

根据平衡条件，竖直方向有F浮＋FTcos θ＝mg，则有FT＝，故绳子的拉力可能小于mg，故A错误，B正确。在水平方向上有Ff＝FTsin θ，sin θ<1，有Ff<FT，物体受到河水的水平方向的作用力小于绳子的拉力，故C错误，D正确。

解决平衡问题的四种常用方法

（答题时间：30分钟）

1. 在如下所示的甲，乙，丙，丁四图中，滑轮本身的重力忽略不计，滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上，一根轻绳ab绕过滑轮，a端固定在墙上，b端下面挂一个质量都是m的重物，当滑轮和重物都静止不动时，甲，丙，丁图中杆P与竖直方向夹角均为θ，图乙中杆P在竖直方向上，假设甲，乙，丙，丁四图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为F1、F2、F3、F4，则以下判断中正确的是（　　）

A. F1＝F2＝F3＝F4

B. F4＞F1＝F2＞F3

C. F1＝F3＝F4＞F2

D. F3＞F1＝F2＞F4

2. 如下图所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上。已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为30°，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为（　　）

A. mg和mg

B. mg和mg

C. mg和μmg

D. mg和μmg

3. 用质量为M的吸铁石，将一张质量为m的白纸压在竖直固定的磁性黑板上。某同学沿着黑板面，用水平向右的恒力F轻拉白纸，白纸未移动，则此时黑板对白纸的摩擦力的大小为（　　）

A. F

B. mg

C.

D.

4. 如图所示，质量为m的木块，被水平力F紧压在倾角为θ＝60°的墙面上处于静止状态。则关于木块的受力情况、墙面对木块的作用力（压力与摩擦力的合力），下列说法正确的是（　　）

A. 墙面对木块一定有压力

B. 墙面对木块一定有摩擦力

C. 墙面对木块的作用力大小为F

D. 墙面对木块的作用力大小为

5. 如图所示，光滑的夹角为θ＝30°的三角杆水平放置，两小球A、B分别穿在两个杆上，两球之间有一根轻绳相连，现在用力将小球B缓慢拉动，直到轻绳被拉直时，测出拉力F＝10 N，则此时关于两个小球受到的力的说法正确的是（小球重力不计）（　　）

A. 小球A受到杆对A的弹力、绳子的张力

B. 小球A受到的杆的弹力大小为20 N

C. 此时绳子与穿有A球的杆垂直，绳子张力大小为N

D. 小球B受到杆的弹力大小为N

6. 如下图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O。轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲、乙均处于静止状态。（已知sin 37°＝0. 6，cos 37°＝0. 8）求：

（1）轻绳OA、OB受到的拉力是多大；

（2）物体乙受到的摩擦力是多大，方向如何。

1. 【答案】B

【解析】在甲，乙，丙，丁四图中均以滑轮为研究对象，对其受力分析，均受两个绳子的拉力和杆的弹力，滑轮和重物都静止不动，合力均为零，故杆的弹力与两个绳子的拉力的合力等值、反向、共线；两个绳子的拉力大小均等于重物的重力，又在甲、乙两图中，两个绳子的拉力夹角相同，所以两个绳子的拉力的合力相同，即F1＝F2，丙图中两个绳子的拉力夹角最大，根据力的合成知识知，两个绳子的拉力的合力最小，即F3最小，在丁图中两个绳子的拉力夹角最小，根据力的合成知识知，两个绳子的拉力的合力最大，即F4最大，故选B。

2. 【答案】A

【解析】三棱柱受重力、斜面的支持力和摩擦力三力平衡，故FN＝mgcosθ＝mg，Ff＝mgsinθ＝mg，A选项正确。

3. 【答案】D

【解析】对吸铁石和白纸整体，在垂直于黑板平面内受磁引力、黑板面的支持力，在平行于黑板平面内受竖直向下的重力（M＋m）g、水平拉力F和黑板面的摩擦力Ff作用，由于纸未被拉动，所以摩擦力为静摩擦力，根据共点力平衡条件可知，摩擦力Ff与（M＋m）g和F的合力等值反向，因此有Ff＝，故选项D正确。

4. 【答案】ABD

【解析】对木块受力分析，受推力、重力，若没有支持力就没有摩擦力，木块不可能平衡，故一定有支持力，同理有静摩擦力，如图所示，选项A、B正确；根据共点力平衡条件，墙面对木块的作用力（压力与摩擦力的合力）与重力mg、水平推力F的合力是平衡关系，重力和推力的合力大小为，故墙面对木块的作用力大小为，选项C错误，D正确。

5. 【答案】AB

【解析】因杆光滑，小球重力不计，故当轻绳被拉直时，小球A仅受杆的弹力FN2和绳子的张力FT两个力作用，且有FN2＝FT，A正确；小球B受三个力处于平衡状态，将拉力FT正交分解，由平衡条件得：FTcos 60°＝F，FTsin 60°＝FN1，解得：FT＝20 N，FN1＝10N。

FN2＝FT＝20 N，故B正确，C、D错误。

6. 【答案】（1）m1g　m1g　（2）m1g　水平向左

【解析】（1）结点O受三段轻绳的拉力而平衡，力的矢量三角形如下图所示，

则有FTOC＝m1g

FTOA＝＝m1g

所以轻绳OA受到的拉力为m1g；

FTOB＝m1gtanθ＝m1g

所以轻绳OB受到的拉力为m1g。

（2）物体乙水平方向受向左的静摩擦力和向右的拉力而平衡，则有Ff＝FTOB＝m1g，方向水平向左。