教科版高中物理必修第一册第3章相互作用章末综合提升学案

第3章 相互作用

[巩固层·知识整合]

[提升层·能力强化]

1．弹力和摩擦力的对比

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．

3．认识摩擦力的“四个不一定”

(1)受静摩擦力的物体不一定静止，受滑动摩擦力的物体不一定运动．

(2)静摩擦力不一定比滑动摩擦力小．

(3)摩擦力不一定与运动方向相反，还可以与运动方向相同，甚至可以与运动方向成一定夹角．

(4)摩擦力不一定是阻力，也可以是动力．

【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．]

[跟进训练]

1．如图所示，重力都是G的A、B、C三个物体，A向外的一侧光滑，其余各面均粗糙，在水平外力F作用下静止，分析各物体所受的摩擦力的方向．

[解析]　按A→B→C的顺序分析，对A由平衡条件得，在竖直方向上受竖直向下的重力G，B对A的静摩擦力F静BA＝G，方向竖直向上．B除受竖直向下的重力外还受A对它的静摩擦力F静AB，方向向下，而C对它的静摩擦力F静CB方向只能向上，否则B就无法处于平衡状态．同理推得C所受B的静摩擦力方向向下，墙对C的静摩擦力方向必向上．

[答案]　见解析

受力分析就是把指定物体(研究对象)在特定的物理情境中所受到的所有外力找出来，并画出受力示意图．物体运动状态的变化，是由它受力的情况决定的．对物体进行正确的受力分析，是研究物体运动状态变化的基础，也是学好力学的先决条件．

1．受力分析的步骤

2．受力分析的方法——整体法和隔离法

(1)整体法：以系统整体为研究对象进行受力分析的方法，一般用来研究不涉及系统内部某物体的力和运动．

(2)隔离法：将所确定的研究对象从周围物体中隔离出来进行分析的方法，一般用来研究系统内物体之间的作用及运动情况．

3．受力分析时要注意的问题

(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加的力．

(2)每分析一个力，都应该找到施力物体，这是防止“多力”的有效措施之一．

(3)合力和分力不能同时作为物体受到的力．

(4)不要把“效果力”和“性质力”混淆重复分析，通常只分析“性质力”，不分析“效果力”．

(5)结合物体的运动状态、利用力作用的相互性进行分析也是确保受力分析正确的有效途径．

【例2】　(多选)如图所示，一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F作用下，处于静止状态，则下列判断正确的是(　　)

A．木块一定受到4个力的作用   

B．木块可能受到2个力的作用

C．逐渐增大推力F，木块将继续保持静止状态

D．木块受天花板的摩擦力随推力F的增大而增大

AC　[木块在重力作用下，有沿天花板下滑的趋势，一定受到静摩擦力，则天花板对木块一定有弹力．木块受力如图，故A正确，B错误；根据平衡条件得：F＝N＋Gcos α，f＝Gsin α.逐渐增大F的过程，N增大，最大静摩擦力增大，而木块受到的静摩擦力f不变，木块将始终保持静止，故C正确，D错误．]

[跟进训练]

2.如图所示，物体A放在物体B上，物体B为一个斜面体，且放在粗糙的水平地面上，A、B均静止不动，则物体B的受力个数为(　　)

A．2　　　B．3　　　C．4　　　D．5

C　[对物体A受力分析，如图a所示；由于A、B均静止，故可将A、B视为一个整体，其水平方向无外力作用，B相对地面也就无运动趋势，故地面对B无摩擦力，受力如图b所示；对物体B受力分析，如图c所示，共有四个力，选项C正确．

]

[培养层·素养升华]

流体的阻力

气体和液体都具有流动性，统称为流体．物体在流体中运动时，要受到流体的阻力，阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反．汽车、火车和飞机等在空气中运动，要受到空气的阻力．轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到水的阻力．

流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关，速度越大，阻力越大．雨滴在空气中下落，速度越来越大，所受空气阻力也越来越大．当阻力增加到跟雨滴所受的重力相等时，二力平衡，雨滴匀速下落．

水下流线型船体

流体的阻力还跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大．跳伞运动员、飞船返回舱在空中张开降落伞，凭借降落伞较大的横截面积获得较大的空气阻力，安全落地．

流体的阻力还跟物体的形状有关系．头圆尾尖的物体所受的流体阻力较小，这种形状通常叫作流线型．为了减小阻力，轮船的水下部分采用了流线型(图)．

一般来说，空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力都要小．气垫船靠船下喷出的气体，浮在水面航行，受到的阻力小．磁浮列车靠电磁力使列车悬浮在轨道上，速度可达500 km/h.

[设问探究]

1．同样功率的发动机，分别装在轮船上和载重汽车上，为什么轮船拖动的物体质量可以很大？

2．雨滴从空中自由下落，为什么落地时速度不是特别大．

提示：1.轮船运行的速度小，阻力大小相对稳定，轮船在水中行驶时比汽车在路面上行驶时受到的阻力小．

2．雨滴下落过程中受到空气阻力．与其重力平衡时，雨滴匀速下落，所以落地时速度不是特别大．

[深度思考]　

我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动．图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，两物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　乙

A．A受到2个力的作用

B．B受到3个力的作用

C．A受到桌面对它向右的摩擦力

D．B受到A对它向右的弹力

A　[车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时A、B均在向右做匀速直线运动，故A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时A、B间也没有弹力作用，故A正确，B、C、D错误．]