第三章相互作用——力复习与提高.docx

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1、第三章相互作用一一力复习与提高A组6道习题联系生活实际，通过复习关于重力、弹力、摩擦力、力的合成与分解、平 衡力和相互作用力等物理基本概念和规律，形成正确的物理观念；通过在熟悉的问题情境中 根据需要选用恰当的模型解决简单的物理问题；对问题进行分析，通过推理，获得结论，作 出解释，并能恰当使用证据表达自己的观点。其中第3题还要求设计一个测量纸跟桌面之间 动摩擦因数的方法，进行科学探究。B组7道习题要求运用本章所学的力学知识对综合性物理问题进行分析和推理，获得 正确结论并作出解释，能将较复杂的实际问题中的对象和过程转换成物理模型，面对真实情 境从不同角度提出并准确表述可探究的物理问题。A组1.指出

2、下列说法中的错误：(I)因为物体本身就有重力，所以重力没有施力物体；(2)重力的方向总是垂直于接触面向下的；(3)放在水平桌面上的两个球，靠在一起但并不互相挤压，两球之间存在弹力；(4)两物体间如果有相互作用的弹力，就一定存在摩擦力；(5)根据/=今 可知，动摩擦因数跟滑动摩擦力Ff成正比，跟压力FN成反比。参考解答：(1)任何一个力都有施力物体和受力物体。重力也不例外，物体所受的重 力是因为受到了地球的吸引。(2)重力的方向总是竖直向下的。(3)水平桌面上的两个球靠在一起，只接触不产生形变，故两球之间无弹力作用。(4)如果两物体间的接触面粗糙、存在相互作用的弹力且有相对运动(趋势)，才存 在

3、摩擦力。(5)动摩擦因数用比值普 定义，跟两接触面的性质有关，而跟滑动摩擦力和压力均 无关。2 .如图3-1, 一架直梯斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，直梯处 于静止状态。请画出从侧面观察时直梯的受力示意图。图3-1参考解答：直梯受到重力G、墙壁的支持力Fm地面的支持为Fn2和静摩擦力Ff,受力示意图如图所示。Ff3 .请设计一个测量纸跟桌面之间动摩擦因数的方法，画出示意图，说明测量方法，写 出测量的计算式。参考解答：把纸粘贴在木块的下表面，使纸跟水平桌面接触，用测力计水平拉木块做匀 速运动，测出拉力F和木块的重力G,由Ff=F, JFN = G,贝J =普 =提。多做几组

4、实验，取的平均值。4 .如图3-2,两人用同样大小的力共提一桶水，两人手臂间的夹角大些省力，还是小些 省力？请通过推导得出你的结论。参考解答：以桶为研究对象，桶受到重力和两个拉力的作用处于静止状态，如图3-24 所示。设手的提力F1和F2与竖直方向的夹角均为仇根据共点力平衡条件有F1=F2 =O 越小，力Fi （或F2）越小，可见两人手臂间的夹角小些省力。G图 3-24提示：两人共提一桶水，两人拉力的合力与桶的重力大小相等，根据合力一定，两个拉力夹角的变化可以判断其中一个拉力大小的变化。5 .生活中经常用刀来劈开物体。图3-3是刀刃的横截面，尸是作用在刀背上的力，若 刀刃的横截面是等腰三角形，

5、刀刃两侧面的夹角为仇求刀劈物体时对物体侧向推力Fn的 大小。图3-3参考解答：以劈为研究对象，两侧向推力是力F的两个分力，它们大小相等，则Fn =F 02sin（2）提示：在劈背施加力产后，产生垂直侧面的两个分力，使用中依靠这两个分力分开被 劈的物体。6.如图3-4,用一根轻质细绳将一幅重力为ION的画框对称悬挂在墙壁上，画框上两 个挂钉间的距离为0.5 m。已知绳能承受的最大拉力为10 N,要使绳不会被拉断，绳子最 短要多长？挂钉挂钉图3-4参考解答：提示：以画框为研究对象，画柩受到重力和两绳的拉力作用，设细绳的拉力 为F,它与竖直向上方向的夹角为,则2Fcos=G已知两挂钉的间距为d=0.

6、5m,设细绳长度为I,则有几何关系Sine= 。联立解得I- - d/品2当G、d不变时，F变大，/变小。故当细绳的拉力最大时，绳长最短。代入数据解得I = 0.58 m0B组1 .如图3-5,光滑斜面上有一个重力为I(X)N的小球被轻绳拴住悬挂在天花板上，已 知绳子与竖直方向的夹角为45,斜面倾角为37,整个装置处于静止状态。求绳对小球拉 力的大小和斜面对小球支持力的大小。(sin37 = 0.6)图3-5参考解答：I. 61 N； 71 N提示：如图所示，以小球为研究对象，小球受到重力G、支持力Fn,拉力FT三个力 的作用处于静止。根据正交分解，沿%轴方向有产NSin37。= Fsin45

7、o,沿y轴方向有 方NCOS37。+FreOS45。= G。解得 Fn= G, Ft=半 G。将 G=IOON 代入得 Fn = 71N,Ft = 61 N02 . 一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上(图3-6),空调外机的重心恰好在支 架横梁和斜梁的连接点O的上方，重力大小为200 N。横梁AO水平，斜梁BO跟横梁 的夹角为 37o, sin37o = 0.6o图3-6(1)横梁对0点的拉力沿OA方向，斜梁对0点的压力沿BO方向，这两个力各 有多大？(2)如果把斜梁加长一点，仍保持连接点0的位置不变，横梁仍然水平，这时横梁和 斜梁对0点的作用力大小将如何变化？参考解答：2. (1) 1

8、33 N； 167 N； (2)作用力都将变小提示：(1)如图所示，设空调外机对0点的压力为Fn,则横梁对0点的拉力Fa =ta7o ，斜梁对0点的压力FB= S舄7。解得fA= I尸N、尸B=I Fno图 3-26本题题干中，一台室调外机由两个三角形支架支撑，空调外机的重力为G = 200 N,则Fn= y = IOON0 所以 Fa= 133 N Fb= 167 N0(2)如图所示，如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平， 由于Fn不变，这时横梁对O点的作用力尸a将变小，斜梁对O点的作用力Fb也将变 小。3 .木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩

9、擦因数均为0.25, 夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了 2cm,弹簧的劲度系数为400Nm,系统置于水平地面 上静止不动。现用F=IN的水平拉力作用在木块B上，如图3-7所示，求力F作用后 木块A、B所受摩擦力的大小。iii图3-7参考解答：Fa = 8 N； Fb = 9 N提示：若木块A、B滑动，则它们受到的滑动摩擦力FfA =Fna=Ga= 12.5 N, Fffi = zFb=zGb= 15No 压缩弹簧的弹力 F = fcc = 4000.02N = 8No木块B在水平方向受到向右的拉力F=IN,向右的弹力Ft = 8 N和向左的摩擦力Fb作用，由于F+FFffi,所以木块B静止，受到

10、的静摩擦力大小为Fb = F+Ft = 9N0木块A在水平方向受到向左的弹力Ft = 8 N和向右的摩擦力FA作用，由于FT FfA,所以木块A静止，受到的静摩擦力大小为Fa = Ft =8 No4 .如图3-8,重力为G的木块，恰好能沿倾角为的斜面匀速下滑，那么要将木块 沿斜面匀速向上推，必须加多大的水平推力F?图3-84 2痴4 2sin9cos 八一八 一八参考解答：cos-sin20 G 或 Gtan2。提示：木块沿斜面匀速下滑时，设沿斜面向上的摩擦力为Ff,垂直于斜面向上的支持 力为Fn,则尸f =Gsin仇产N = GCOS凡 解得木块与斜面间的动摩擦因数二普=tan。用水平力F将

11、木块沿斜面匀速向上推时，沿平行于斜面向上建立%轴，沿垂直于斜面 向上建立y轴，贝U Fn= GcosO +尸Sin仇Ff = Fcos - Gsin0o又由 =善7 ，联立解得F = 溪ffe G=Gtan2凡（由于学生的三角函数知识跟不上物理学习的进度，可以取答电- 2sin9cose木为 一 COS2。Sin2。G)5 . 一根细线系着一个小球，细线上端固定在横梁上。给小球施加力R小球平衡后细 线跟直方向的夹角为仇如图3-9所示。现改变F的方向，但仍然要使小球在图中位置保 持平衡，即保持不变，问：F可能的方向有哪些？请在图中标明F方向的范围，并简述 理由。以上尸的大小可以任意调节。图3-9

12、参考解答：小球受到重力（大小、方向不变）、绳子拉力Ft （大小未知，方向不变） 和力F的作用，处于三力平衡状态。G与FT的合力应与力F大小相等，方向相反。将 三力平移到同一个三角形中，由图3-28可知，当绳子拉力Ft的大小改变而方向不变时, 力F的大小和方向均改变。力F与绳子的夹角为则a的范围是OW Gc 180o-o图 3-286 .用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接，并悬挂如图3-10所 示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30,细线c水平。求：(1)细线a、c分别对小球1和2的拉力大小；(2)细线b对小球2的拉力大小。图 3-10参考解答：(1)乎G；平G；

13、(2)粤 G提示：(1)以两个小球整体为研究对象,贝IJ Fa = c；%。= G, Fc = 2Gtan30o =233Go(2)以小球2为研究对象，则居=7g2+Fcz=号 G。7 .国际拔河比赛规定，每个队由8名运动员组成，按8名运动员体重的总和，分成若 干重量级别，同等级别的两个队进行比赛。还规定，运动员必须穿“拔河鞋”或没有鞋跟等 突出物的平底鞋，不能戴手套。(1)竞赛为什么要作出上述规定？试从物理学的角度进行说明。(2)专业的拔河运动员在拔河时身体向后倾倒，跟地面的夹角很小，为什么要这样做？ 请从物理原理上分析说明。参考解答：7. (1)拔河运动的规则是围绕着摩擦力来制定的。最大静

14、摩擦力的大小跟 压力大小有关，因此需要对人的体重进行限定；规则要求必须穿平底“拔河鞋”，鞋底不能 有突出物，这是要保证运动员脚底在水平方向受的是摩擦力，而不能是突出物和地面凹坑之 间的弹力。手对绳的拉力也是靠静摩擦力来实现的，最大静摩擦力的大小跟接触面压力、接 触面材料有关，规则限定不准戴手套，是为了保证接触面材料这个因素的公平，使运动员仅 凭手对绳的压力来把控最大静摩擦力。(2)拔河时，可以认为静止的运动员受到重力G、水平方向的绳子拉力Ft和沿运动 员身体方向的地面对脚的作用力F这三个共点力作用而处于平衡，F的水平分力为静摩擦 力Ff,竖直分力为地面支持力Fno当绳子上的拉力增大时，人要不被拉动，要求静摩擦力 也增大。由共点力平衡可知，由于Fn = G是不变的，F与地面的夹角越小，Ff就越大。因 此，所以人要往后倾倒。