高一物理必修一第三章彈力與摩擦力基礎(chǔ)練習(xí)題(帶參考答案)

高一物理講義第三章彈力與摩擦力一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解彈性形變和彈力的概念，知道彈力產(chǎn)生的條件，能判斷彈力的方向，并掌握胡克定律的基本原理。2.理解滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的概念，知道摩擦力產(chǎn)生的條件，能判斷摩擦力的方向，并掌握摩擦力大小的求解方法。二、學(xué)習(xí)過(guò)程（一）彈力的產(chǎn)生及判斷問(wèn)題1：彈力產(chǎn)生的條件是什么？?jī)晌矬w相互接觸就一定會(huì)產(chǎn)生彈力嗎？1.物體發(fā)生形變后的性質(zhì)稱為彈性，由于形變而產(chǎn)生的力稱為彈力。2.彈力產(chǎn)生的條件是物體發(fā)生形變并與其接觸的物體產(chǎn)生作用力。例1：如圖1所示，細(xì)繩下懸掛一小球D，小球與光滑的靜止斜面接觸，且細(xì)繩處于豎直狀態(tài)。正確的說(shuō)法是（）A.斜面對(duì)D的支持力垂直于斜面向上B.D對(duì)斜面的壓力豎直向下C.D與斜面間無(wú)相互作用力D.因D的質(zhì)量未知，所以無(wú)法判定斜面對(duì)D支持力的大小和方向例2：如圖2所示，繩下吊一鐵球。球?qū)K有彈力，繩對(duì)球也有彈力。關(guān)于兩個(gè)彈力的產(chǎn)生，正確的說(shuō)法是（）A.球?qū)K的彈力是球發(fā)生形變產(chǎn)生的彈力作用于繩的B.球?qū)K的彈力是繩發(fā)生形變產(chǎn)生的彈力作用于繩的C.繩對(duì)球的彈力是繩發(fā)生形變產(chǎn)生的彈力作用于球的D.繩對(duì)球的彈力是球發(fā)生形變產(chǎn)生的彈力作用于球的練習(xí)1：關(guān)于彈力，正確的說(shuō)法是（）A.兩物體相互接觸就一定會(huì)產(chǎn)生相互作用的彈力B.兩物體不接觸就一定沒(méi)有相互作用的彈力C.兩物體有彈力作用，物體不一定發(fā)生了彈性形變D.只有彈簧才能產(chǎn)生彈力練習(xí)2：下列說(shuō)法正確的有（）A.木塊放在桌面上要受到一個(gè)向上的彈力，這是由于木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的B.拿一細(xì)桿撥動(dòng)水中的木頭，木頭受到細(xì)桿的彈力，這是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的C.繩對(duì)物體的拉力方向總是沿著繩而指向繩子收縮的方向D.掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因?yàn)殡娋€發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的問(wèn)題2：如何確定常見(jiàn)的彈力：支持力、壓力、拉力的方向？例3：如圖3所示，作出物塊、球、桿等受到各接觸面作用的彈力示意圖。練習(xí)3：畫(huà)出圖4中小球和桿所受的彈力，各接觸面光滑。（二）胡克定律問(wèn)題3：通過(guò)“探究彈簧形變量與彈力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，總結(jié)出什么規(guī)律？彈力是指彈簧兩端受力的和嗎？1.在彈簧形變的范圍內(nèi)，彈簧的彈力大小與形變量成正比。2.彈力是指彈簧兩端受力的大小，而不是兩端受力的和。（三）摩擦力的產(chǎn)生及判斷問(wèn)題4：摩擦力產(chǎn)生的條件是什么？滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力有何區(qū)別？1.摩擦力是由物體相互接觸并相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力。2.滑動(dòng)摩擦力是物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，靜摩擦力是物體相對(duì)靜止時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。3.摩擦力產(chǎn)生的條件是物體間有接觸并相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。例4：如圖5所示，求木塊在水平方向上受到的滑動(dòng)摩擦力大小。練習(xí)4：如圖6所示，求物塊在水平方向上受到的靜摩擦力大小，已知物塊質(zhì)量為m，斜面角度為α，斜面與水平面的摩擦系數(shù)為μ。（四）學(xué)習(xí)小結(jié)本章主要學(xué)習(xí)了彈力和摩擦力的概念、產(chǎn)生條件、判斷方法和計(jì)算公式。彈力的大小與形變量成正比，摩擦力的產(chǎn)生條件是物體間有接觸并相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。掌握這些知識(shí)，能夠更好地理解和解決物理問(wèn)題。以下是小明同學(xué)探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)步驟。請(qǐng)按照操作先后順序，用字母排列出來(lái)：A.將鐵架臺(tái)固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺。B.記下彈簧不掛鉤碼時(shí)，其下端在刻度尺上的刻度L。C.依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)……鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)，彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度，并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼。D.以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)（x，F(xiàn)）對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連結(jié)起來(lái)。E.以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系式。F.解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。以下是小明同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)：彈力（F/N）彈簧原來(lái)長(zhǎng)度（L/cm）彈簧后來(lái)長(zhǎng)度（L/cm）彈簧伸長(zhǎng)量（x/cm）0.51516.21.21.01517.32.31.51518.53.52.01519.64.62.51520.85.81.算出每一次彈簧伸長(zhǎng)量，并將結(jié)果填在上表的空格內(nèi)。2.在如圖5的坐標(biāo)上作出F－x圖線。3.寫出曲線的函數(shù)表達(dá)式。（x用cm作單位）：F=kx4.函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義：彈簧的勁度系數(shù)。如圖6所示，彈簧的勁度系數(shù)為k，物體的質(zhì)量為m，平衡時(shí)物體在A位置。今用力F將物體向下拉長(zhǎng)x至B位置。則此時(shí)彈簧的彈力大小為kx。摩擦力的產(chǎn)生條件是兩個(gè)物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，且接觸面之間有接觸。當(dāng)兩個(gè)物體在接觸面上有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沿接觸面的作用力，稱為摩擦力。如果兩個(gè)物體之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，則產(chǎn)生動(dòng)摩擦力；如果發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力。需要注意的是，接觸面是否光滑會(huì)影響是否產(chǎn)生摩擦力。正確的說(shuō)法是：A、C。只有相互接觸且發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間才可能產(chǎn)生動(dòng)摩擦力，運(yùn)動(dòng)的物體之間也有可能受到靜摩擦力。滑動(dòng)摩擦力的方向總是與相切，與物體運(yùn)動(dòng)方向相反。它的大小與摩擦因數(shù)和相互接觸物體的壓力有關(guān)，表達(dá)式為F=μN(yùn)，其中μ為摩擦因數(shù)，N為相互接觸物體的壓力。正確的說(shuō)法是：C。滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，而不是與物體運(yùn)動(dòng)方向相反?；瑒?dòng)摩擦力不一定總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，有時(shí)也可以使物體運(yùn)動(dòng)。（1）動(dòng)摩擦因數(shù)μ=F/N=18/600=0.03；（2）雪橇和貨物的質(zhì)量為600+500=1100kg，所以雪橇和冰面間的摩擦力為F=μN(yùn)=0.03×1100×10=330N，馬需要用水平力F=330N維持勻速直線運(yùn)動(dòng)。正確的說(shuō)法是：B、C。如果A、B之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且速度不同，則會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力。如果A的速度大于B的速度，則A受到向右的滑動(dòng)摩擦力；如果B的速度大于A的速度，則B受到向右的滑動(dòng)摩擦力。物體受到的垂直于墻的力為N=mg=2×10=20N，因此物體受到的水平力為F=50N，滑動(dòng)摩擦力的大小為Ff=μN(yùn)，其中μ為摩擦因數(shù)。由于物體勻速下滑，因此F=mg+Ff，即Ff=50-20=30N。根據(jù)Ff=μN(yùn)，可以求得摩擦因數(shù)為μ=Ff/N=30/20=1.5。2、物體與墻面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。問(wèn)題6：如何確定靜摩擦力的方向和大?。繅毫Υ?，靜摩擦力就一定大嗎？3、靜摩擦力的方向與相切方向相反，大小通常由最大靜摩擦力決定。最大靜摩擦力與物體之間的正壓力無(wú)關(guān)，而是隨著外力的增大而增大。當(dāng)物體處于即將動(dòng)摩擦狀態(tài)時(shí)，達(dá)到最大靜摩擦力。通常近似認(rèn)為最大靜摩擦力的大小等于滑動(dòng)摩擦力。例9：如圖9所示，小車B置于水平面上，物體A疊放在車上。分析下列幾種情況下A受到的摩擦力。（1）A、B一起以相同的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)；（2）A、B原來(lái)靜止，當(dāng)B突然起動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，A、B仍然相對(duì)靜止；（3）A、B原來(lái)一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，B突然剎車時(shí)，A、B仍然相對(duì)靜止。例10：重10N的物塊用F=200N壓力壓在豎直的墻壁上靜止不動(dòng)，如圖10所示，已知木塊和墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2。此時(shí)墻對(duì)木塊的摩擦力的大小是N。若壓力減小到100N，則墻對(duì)木塊的摩擦力為N；若壓力增大到300N，則墻對(duì)木塊的摩擦力為N。若撤去壓力，木塊向下滑動(dòng)，這時(shí)摩擦力的大小為N。若在木塊下滑的過(guò)程中，又把壓力F恢復(fù)至40N，則摩擦力的大小變?yōu)镹。練習(xí)9：如圖11，放在水平面上的物體受到水平向右的力F1=12N和水平向左的力F2=4N以及摩擦力的共同作用，物體處于靜止。若撤去F1，則木塊受到的摩擦力為（）。A．12N，方向向左B．4N，方向向右C．4N，方向向左D．零練習(xí)10：某同學(xué)用彈簧秤稱一木塊重5N，把木塊水平放在桌面上，彈簧秤水平地向右拉木塊，如圖11所示。（1）當(dāng)彈簧秤讀數(shù)為1N時(shí)，木塊未被拉動(dòng)，這時(shí)木塊受到的是靜摩擦力，大小是0N，方向向左；（2）當(dāng)彈簧秤的讀數(shù)是2.1N時(shí)，木塊剛好開(kāi)始移動(dòng)，此時(shí)木塊受的是動(dòng)摩擦力，大小是1.1N，方向向右；（3）開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，使木塊保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧秤的讀數(shù)變?yōu)?N，此時(shí)木塊受到的是動(dòng)摩擦力，大小是1N，動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2；（4）若使彈簧秤在拉動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)中讀數(shù)變?yōu)?N時(shí)，木塊受到的摩擦力是動(dòng)摩擦力，大小是2N；（5）木塊離開(kāi)彈簧秤繼續(xù)滑動(dòng)，這時(shí)木塊受到的是動(dòng)摩擦力，大小不變，仍為2N。1.選B。重力是施加在物體上的力，因此施力物是木塊。2.選D。小球受到重力和支持力，兩個(gè)支持力的合力垂直于接觸面，指向上方，與重力相平衡。3.選B。根據(jù)胡克定律，彈簧的伸長(zhǎng)量與拉力成正比，比例系數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)。因此，彈簧的伸長(zhǎng)量為100N/1000N/m=0.1m=10cm。4.(1)請(qǐng)見(jiàn)圖13。(2)函數(shù)表達(dá)式為F=kx，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的伸長(zhǎng)量，F(xiàn)為彈力。(3)常數(shù)k表示單位伸長(zhǎng)量所受的彈力，也就是彈簧的勁度系數(shù)。5.選D。只有相互壓緊并發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的粗糙物體間才有摩擦力的作用。6.選A。動(dòng)摩擦因數(shù)不變，根據(jù)$f=\muN$，壓力越大，摩擦力也越大。7.選B。武警戰(zhàn)士手握竹竿時(shí)，手向上施加一個(gè)力，竹竿向下施加一個(gè)力，兩個(gè)力的作用點(diǎn)不在同一條直線上，因此會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的摩擦力。8.選B。物體受到的摩擦力的方向與物體速度相反。9.鹿拉滑雪板和人的總質(zhì)量為180kg，因此受到的重力為1800N。根據(jù)牛頓第二定律，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力為零。因此，鹿的拉力大小為1800N。四、課時(shí)過(guò)關(guān)1、正確答案為B。物體受到向下的重力，地面受到向上的支持力，根據(jù)牛頓第三定律，物體對(duì)地面也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向下的反作用力，即地面受到了向下的彈力，是因?yàn)槲矬w發(fā)生了形變。2、正確答案為B。圖A、C、D中小球只受一個(gè)彈力，即支持力，B中小球受兩個(gè)彈力，即支持力和重力。3、正確答案為C。兩物體間有摩擦力，但不一定有彈力。兩者方向垂直是因?yàn)槟Σ亮κ怯蓛晌矬w間的接觸面產(chǎn)生的，而彈力是由物體之間的相互作用產(chǎn)生的。4、正確答案為B。運(yùn)動(dòng)物體受到的摩擦力大小等于μN(yùn)，其中μ為摩擦系數(shù)，N為接觸面處的壓力。摩擦力的大小與接觸面處的壓力成正比是錯(cuò)誤的說(shuō)法。5、正確答案為A。手對(duì)瓶子的壓力恰好等于瓶子的重力，才能使瓶子靜止在手中。手對(duì)瓶子的摩擦力不一定等于瓶子的重力，而是由手的摩擦力和瓶子的重力共同決定的。五、課后練習(xí)1、正確答案為C。斜面B對(duì)物塊A的彈力方向是垂直斜面向上的，因?yàn)樾泵嬷С治飰KA，產(chǎn)生一個(gè)垂直斜面向上的支持力，而物塊A對(duì)斜面B的彈力方向是豎直向下的，因?yàn)槲飰KA受到重力向下的作用。2、正確答案為B。a、b兩物體間有彈力作用，只有在它們之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生彈力。3、正確答案為C?；瑒?dòng)摩擦力既可以阻礙物體運(yùn)動(dòng)，也可以促進(jìn)物體運(yùn)動(dòng)，具體取決于摩擦系數(shù)的大小和物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4、正確答案為B。物體受到的靜摩擦力的大小與壓力大小無(wú)關(guān)，而是由物體和墻壁之間的摩擦系數(shù)和物體所受重力共同決定的。二、學(xué)習(xí)過(guò)程（一）彈力的產(chǎn)生及判斷1、彈力的產(chǎn)生需要物體具有恢復(fù)原狀的特性，即物體在受到外力作用后能夠恢復(fù)原來(lái)的形狀。同時(shí)，物體之間需要直接接觸，形成彈性形變，才能產(chǎn)生彈力。例子包括C和AC，練習(xí)題包括B和CD。2、彈力的大小可以通過(guò)彈性限度和形變量x來(lái)計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)，彈力F=kx，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，單位為N/m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以用F-x圖線表示，曲線的函數(shù)式為F=0.43x，而函數(shù)表達(dá)式中的常數(shù)就是彈簧的勁度系數(shù)，表示每伸長(zhǎng)或壓縮0.01m所需的拉力大小為0.43N。例子包括實(shí)驗(yàn)步驟排列為CBDAEF的例4。（二）