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1、2022年人教版高中物理必修1 第3章《第三章 相互作用》章末總結(教案)
【教學過程】
★重難點一、彈力與摩擦力的分析與計算★
1.彈力有無的判斷方法
(1)直接法
對于物體形狀變化明顯的情況,可由形變情況直接判斷彈力是否存在,如彈簧、橡皮筋產生彈力的情況.
(2)假設法
假設與研究對象相接觸的物體施加了彈力,畫出假設狀態(tài)下的受力分析圖,判斷受力情況與物體的運動狀態(tài)是否矛盾,若矛盾,說明二者之間沒有彈力,若不矛盾,說明二者之間有彈力.
(3)狀態(tài)法
將與研究對象相接觸的物體撤離,看研究對象的運動狀態(tài)是否改變,若沒有改變,則無彈力作用,若發(fā)生改變,則有彈力存在
2、.
2.摩擦力
(1)對摩擦力的進一步理解.
①摩擦力的方向與“相對運動”或“相對運動趨勢”方向相反,但并不一定與物體的運動方向相反.
②摩擦力阻礙的是物體的“相對運動”或“相對運動趨勢”,并不是阻礙物體的運動,摩擦力并不都是阻力.
(2)摩擦力有無的判斷方法.
滑動摩擦力
條件判斷法:接觸面之間有壓力,接觸面粗糙且有相對運動
靜摩擦力
(1)條件判斷法:接觸面之間有壓力,接觸面粗糙且有相對運動趨勢
(2)假設法:假設接觸面光滑,不存在摩擦力,如果物體改變原來的運動狀態(tài),則存在摩擦力
(3)摩擦力的計算方法.
①靜摩擦力:根據(jù)平衡知識求解.
②滑動摩擦力:用公式F=μ
3、FN求解.
3.彈力和摩擦力的對比
特別提醒
1.彈力或摩擦力的有無及方向判斷的特殊方法
(1)假設法;(2)結合物體運動狀態(tài)判斷;
(3)效果法;(4)相互作用法.
2.摩擦力的“四個不一定”
(1)受靜摩擦力的物體不一定靜止,受滑動摩擦力的物體不一定運動.
(2)靜摩擦力不一定比滑動摩擦力?。?
(3)摩擦力不一定與運動方向相反,還可以與運動方向相同,甚至可以與運動方向成一定夾角.
(4)摩擦力不一定是阻力,還可以是動力.
【典型例題】如圖所示,在傾角為37°的固定斜面上靜置一個質量為5 kg的物體,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.8.求:
(1)物體所受的摩擦力;
4、(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(2)若用原長為10 cm,勁度系數(shù)為3.1×103 N/m的彈簧沿斜面向上拉物體,使之向上勻速運動,則彈簧的最終長度是多少?(取g=10 m/s2)
【答案】(1)30N;方向沿斜面向上(2)12cm。
【解析】(1)物體受到的摩擦力為靜摩擦力,方向沿斜面向上。
(2)因為物體向上勻速運動,故在斜面方向上的力相平衡
故F=f2+mgsin37°,而物體受到的滑動摩擦力f2=μN=μmgcos37°
又因為F=k(L-L0),聯(lián)立以上各式,解之得L=12cm。
★重難點二、物體受力分析★
1.受力分析
把指定物體(研究對
5、象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有力找出來,并畫出受力示意圖,這就是受力分析.
對物體進行正確的受力分析是分析、求解力學問題的關鍵,要注意的是只分析它受到的力,而不分析它對別的物體施加的力.
2.受力分析的方法——整體法和隔離法
(1)整體法:以系統(tǒng)整體為研究對象進行受力分析的方法一般用來研究不涉及系統(tǒng)內部某物體的力和運動.
(2)隔離法:將所確定的研究對象從周圍物體中隔離出來進行分析的方法,來研究系統(tǒng)內物體之間的作用及運動情況.
3.物體受力分析的一般思路
(1)明確研究對象,將它從周圍物體中隔離出來,研究對象可以是質點、結點、物體、物體系.
(2)按順序分析物體所受的力,根據(jù)不
6、同力產生條件的不同,一般按照已知力、重力,對物體產生的效果確定與它接觸的物體之間是否有相互作用的彈力,最后再由已知力、重力、彈力共同的作用效果確定接觸面上的摩擦力,故稱之為順次效果法.
(3)正確畫出物體受力示意圖,畫每個力時不要求嚴格按比例畫出每個力的大小,但方向必須正確,另外注意同題中有多個研究對象時,一定要采用隔離法分別畫出它們的受力示意圖.
(4)檢查防止錯畫力、多畫力和漏畫力
4.受力分析的步驟
受力分析時要注意的問題
(1)只分析研究對象所受的力,不分析研究對象對其他物體施加的力.不要把作用在其他物體上的力錯誤地通過“力的傳遞”作用在研究對象上.
(2)每分析一個力
7、,都應該找到施力物體,這是防止“多力”的有效措施之一.
(3)如果一個力的方向難以確定,可以用假設法分析.
(4)合力和分力不能重復地列為物體所受的力.因為合力與分力是等效替代關系.
(5)不要把“效果力”和“性質力”混淆重復分析,通常只分析“性質力”,不分析“效果力”.
(6)受力分析一定要結合物體的運動狀態(tài),結合物體的運動狀態(tài)、利用力作用的相互性進行分析也是確保受力分析正確的有效途徑.特別是物體處于臨界狀態(tài)的受力分析.
【典型例題】如圖所示,用水平力F推乙物塊,使甲、乙、丙、丁四個完全相同的物塊一起沿水平地面以相同的速度勻速運動,各接觸面均粗糙,關于各物塊受到摩擦力,下列說
8、法錯誤的是( )
A、甲物塊沒有受摩擦力的作用
B、乙物體受到一個摩擦力的作用
C、丙物體受到兩個摩擦力的作用
D、丁物體沒有受到摩擦力的作用
【答案】D
★重難點三、力的正交分解法★
(1)定義:將已知力按互相垂直的兩個方向進行分解的方法。
(2)建立坐標軸的原則:一般選共點力的作用點為原點,以少分解力和容易分解力為原則(即盡量多的力在坐標軸上);
(3)方法:物體受到多個力作用F1、F2、F3…求合力F時,可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解。
x軸上的合力:Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…
y軸上的合力:Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…
(4)合力大小:
9、
(5)合力方向:與x軸夾角設為θ,
則tanθ=。
【典型例題】如圖所示,質量為m=4.0kg的物體P靜止在粗糙水平面上,與水平面間的動摩擦因數(shù)為。現(xiàn)用與水平面成=370、大小為20N的恒力F拉該物體,求物體P此時所受的支持力和摩擦力的大小。
【答案】見解析。
【解析】物體在豎直方向上合力為零,有:
解得:
則滑動摩擦力的大小為:
因為,知物體不動,受到的摩擦力為靜摩擦力。
則
★重難點四、平衡中的臨界和極值問題★
1.臨界問題:
(1)臨界狀態(tài):物體的平衡狀態(tài)將要發(fā)生變化的狀態(tài).
(2)當某物理量發(fā)生變化時,會引起其他物理量的變化,從
10、而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”,這類問題的描述中經常出現(xiàn)“剛好”“恰好”等詞語.
(3)處理這類問題的最有效方法是假設推理法,也就是先假設,再根據(jù)平衡條件及有關知識列平衡方程,最后求解.
2.極值問題:也就是指平衡問題中,力在變化過程中的最大值和最小值問題.
解決這類問題常用以下兩種方法:
(1)解析法:根據(jù)物體的平衡條件列方程,在解方程時,采用數(shù)學知識求極值或者根據(jù)物理臨界條件求極值
(2)圖解法:根據(jù)物體的平衡條件作出物體的受力分析圖,畫出平行四邊形或矢量三角形進行動態(tài)分析,確定最大值或最小值.
★圖解法分析動態(tài)平衡問題
1.動態(tài)平衡問題的特點
通過控制
11、某一物理量,使其他物理量發(fā)生緩慢變化,而變化過程中的任何一個狀態(tài)都看成是平衡狀態(tài),物體所受合力為零.
2.圖解法分析三力動態(tài)平衡問題的思路
(1)確定研究對象,作出受力分析圖.
(2)明確三力的特點,哪個力不變,哪個力變化.
(3)將三力的示意圖首尾連接,構造出矢量三角形;或將某力根據(jù)其效果進行分解,畫出平行四邊形.
(4)根據(jù)已知量的變化情況,確定有向線段(表示力)的長度變化,從而判斷各個力的變化情況.
★平衡問題的常用處理方法
★應用平衡條件解題的步驟
(1)選取研究對象:根據(jù)題目要求,選取一個平衡體(單個物體或系統(tǒng),也可以是結點)作為研究對象.
(2)畫受力示意圖:對研究對象按受力分析的順序進行受力分析,畫出受力示意圖.
(3)建立坐標系:選取合適的方向建立直角坐標系.
(4)列方程求解:根據(jù)平衡條件列出平衡方程,解平衡方程,對結果進行討論.
【典型例題】(多選)如圖所示,將兩個質量均為m的小球a、b用細線相連懸掛于O點,用力F拉小球a,使整個裝置處于平衡狀態(tài),且懸線Oa與豎直方向的夾角為θ=30°,則F的大小 ( ).
A.可能為mg B.可能為mg C.可能為mg D.可能為mg
【答案】CD