物理人教版學(xué)案與測(cè)評(píng)第2章 相互作用 力與平衡（課件）ppt
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,歡迎進(jìn)入物理課堂,第二章,相互作用力與平衡,第1節(jié),常見的幾種力,例1.關(guān)于物體的重力和重心下列說(shuō)法正確的是()A.60年國(guó)慶閱兵式上勻速駛過(guò)天安門的裝甲車的重力方向指向地心B.一架飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)同一地點(diǎn)起飛時(shí)比降落時(shí)受到的重力大C.整裝待發(fā)的裝甲車對(duì)地面的壓力就是它受到的重力D.物體的重心不一定在物體上,【點(diǎn)撥】(1)弄清重力的定義和決定因素.(2)弄清影響重心位置的因素.(3)弄清重力的定義及含義.,【解析】物體所受重力的方向是豎直向下的，除兩極和赤道外重力與萬(wàn)有引力的方向不同，并不指向地心,A選項(xiàng)錯(cuò)誤；物體的重力大小取決于物體的質(zhì)量和重力加速度，而重力加速度隨緯度的增加而增加,隨高度的增加而減小,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，在同一地點(diǎn)物體所受的重力不變，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；整裝待發(fā)的裝甲車對(duì)地面的壓力大小等于它受到的重力，但兩者的方向及施力物體和受力物體均不相同，故不是一個(gè)力，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；物體的重心是重力的等效作用點(diǎn)，與物體的質(zhì)量分布和幾何形狀有關(guān)，可以在物體上也可以在物體外,閱兵方陣中的群眾所舉的花環(huán)的重心在圓心而不在物體上，D選項(xiàng)正確.【答案】D,1.(2009南開中學(xué)模擬)如圖所示，一被吊著的空心的均勻球殼內(nèi)裝滿了細(xì)沙，底部有一閥門，打開閥門讓細(xì)沙慢慢流出的過(guò)程中，球殼與細(xì)沙的共同重心將會(huì)()A.一直下降B.一直不變C.先下降后上升D.先上升后下降,【解析】在裝滿細(xì)沙時(shí)，球殼和細(xì)沙的共同重心在球心.隨著細(xì)沙的流出，球殼的重心不變，但是細(xì)沙的重心在下降，二者的共同重心在下降；當(dāng)細(xì)沙流完時(shí)，重心又回到了球心.可見重心應(yīng)是先下降后上升，故C正確.【答案】C,例2.如圖所示，小車上固定著一根彎成α角的曲桿，桿的另一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的球，有關(guān)小球所受的彈力的說(shuō)法正確的有()A.桿對(duì)球總是提供沿桿方向的作用力B.桿對(duì)球只能提供拉力，不能提供支持力，但方向不是唯一的C.小車靜止時(shí)，桿對(duì)球的作用力的大小為mg,方向?yàn)樨Q直向上D.小車水平向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿對(duì)球的作用力的方向沿桿,【解析】當(dāng)小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同時(shí)，球?qū)U的作用力使其產(chǎn)生的形變可能出現(xiàn)拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)等形變，桿對(duì)球不僅能提供拉力,而且能提供支持力,其方向不一定沿桿方向,故A、B均錯(cuò)誤;根據(jù)物體平衡條件可知選項(xiàng)C正確;因小球隨車具有水平向右的加速度,所以彈力的方向應(yīng)斜向右上方.當(dāng)加速度的大小發(fā)生變化時(shí)，小球所受彈力方向與豎直方向的夾角也將發(fā)生變化,桿對(duì)球的作用力的方向不一定沿桿的方向.【答案】C,2.如圖所示，一根彈性桿的一端固定在傾角為30的斜面上，桿的另一端固定一個(gè)重量是2N的小球，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈性桿對(duì)小球的彈力()A.大小為2N，方向平行于斜面向上B.大小為1N，方向平行于斜面向上C.大小為2N，方向垂直于斜面向上D.大小為2N，方向豎直向上,【解析】根據(jù)小球平衡，彈力和重力大小相等，方向相反，所以彈力大小為2N，方向豎直向上，D正確.【答案】D,例3.在粗糙的水平面上放一物體A,A上再放一質(zhì)量為m的物體B，AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，對(duì)A施加一水平力F，計(jì)算下列情況下A對(duì)B的摩擦力的大小.(1)當(dāng)AB一起做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí).(2)當(dāng)AB一起以加速度a向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí).(3)當(dāng)力F足夠大而使AB發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí).,【點(diǎn)撥】,【解析】(1)因?yàn)锳B向右做勻速運(yùn)動(dòng)，B物體受到的合力為零，所以B物體受到的摩擦力為零.(2)因?yàn)锳B無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，所以B物體受到的摩擦力為靜摩擦力，此時(shí)不能用滑動(dòng)摩擦力的公式來(lái)計(jì)算，用牛頓第二定律對(duì)B物體有Ff=F合=ma.(3)因?yàn)锳B發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，所以B物體受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，用滑動(dòng)摩擦力的公式來(lái)計(jì)算，F(xiàn)f=μFN=μmg.,3.(2009天津)物塊靜止在固定的斜面上，分別按圖示的方向?qū)ξ飰K施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上.B中F垂直于斜面向下，C中F豎直向上，D中F豎直向下，施力后物塊仍然靜止，則物塊所受的靜摩擦力增大的是(),【解析】四個(gè)圖中都是靜摩擦力，受力如下圖所示.A中FfA=Gsinθ；B中FfB=Gsinθ；C中FfC=(G-F)sinθ；D中FfC=(G+F)sinθ.【答案】D,例.如圖甲所示水平放置的粗糙的長(zhǎng)木板上放置一個(gè)物體m，當(dāng)用力緩慢抬起一端時(shí)，木板受到物體的壓力和摩擦力將怎樣變化？,【錯(cuò)解】以木板上的物體為研究對(duì)象.物體受重力、摩擦力、支持力.因?yàn)槲矬w靜止，則根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ-Ff=max=0①,FN-mgcosθ=may=0②.錯(cuò)解一：據(jù)式①知道θ增加，F(xiàn)f增加.錯(cuò)解二：據(jù)式②知θ增加，F(xiàn)N減?。粍tFf=μFN說(shuō)明Ff減少.【剖析】錯(cuò)解一和錯(cuò)解二都沒能把木板緩慢抬起的全過(guò)程認(rèn)識(shí)全面.只抓住一個(gè)側(cè)面，缺乏對(duì)物理情景的分析.若能從木塊相對(duì)木板靜止入手，分析出再抬高會(huì)相對(duì)滑動(dòng)，就會(huì)避免錯(cuò)解一的錯(cuò)誤.若想到Ff=μFN是滑動(dòng)摩擦力的判據(jù)，就應(yīng)考慮滑動(dòng)之前怎樣，也就會(huì)避免錯(cuò)解二.,【答案】以物體為研究對(duì)象，受力如圖乙所示：物體受重力、摩擦力、支持力.物體在緩慢抬起過(guò)程中先靜止后滑動(dòng).靜止時(shí)可以依據(jù)錯(cuò)解一中的解法，由①式可知θ增加，靜摩擦力增加.當(dāng)物體在斜面上滑動(dòng)時(shí)，可以同錯(cuò)解二中的方法，據(jù)Ff=μFN，分析FN的變化，知Ff滑的變化.θ增加，滑動(dòng)摩擦力減小.在整個(gè)緩慢抬起過(guò)程中y方向的方程關(guān)系不變.依據(jù)錯(cuò)解中②式知壓力一直減小.所以抬起木板的過(guò)程中，摩擦力的變化是先增加后減小，壓力一直減小.,第2節(jié),力的合成與分解,例1.正六邊形ABCDEF的一個(gè)頂點(diǎn)向其他5個(gè)頂點(diǎn)作用著5個(gè)力F1、F2、F3、F4、F5，如圖所示.已知F1=10N，具體各力的大小跟對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)成正比，這5個(gè)力的合力大小為N.,【點(diǎn)撥】求幾個(gè)力的合力可采用以下方法：（1）平行四邊形法.（2）三角形法.（3）正交分解法.,【解析】解法一用平行四邊形定則分別進(jìn)行兩力合成.先連接BD，則F1與F4兩力合力等于F3；再連接FD，則F5與F2的合力也等于F3，所以5個(gè)力的合力為3F3.又由三角形ABD知F3=2F1，故5個(gè)力的合力F=3F3=60N,方向與F3相同.解法二用力的三角形法.先將F4平移至BD，則F1與F4的合力為AD所示，等于F3；再將F5平移至CD，則F2與F5的合力為AD，也等于F3，故F=3F3=60N.解法三用正交分解法求合力.取F3為x軸正向，由于F1與F5、F2與F4的對(duì)稱性，它們?cè)趛軸方向的分力兩兩平衡，所以Fy=0；而F1x+F4x=F3,F2x+F5x=F3，故5個(gè)力的合力F=(F2x+F2y)1/2=Fx=3F3=60N.【答案】60N,1.當(dāng)頸椎肥大壓迫神經(jīng)時(shí)，需要用頸部牽拉器牽拉頸部，以緩解神經(jīng)壓迫癥狀.如圖所示為頸部牽拉器牽拉頸椎肥大患者頸部的示意圖，圖中θ為45,牽拉物P的質(zhì)量一般為3kg~10kg，求牽拉器作用在患者頭部的合力大小.,【解析】題中滑輪大小可以忽略，因此可以認(rèn)為力F1、F2豎直向上，大小等于F3即等于牽拉物的重量.題中所述情景為求F1、F2、F3的合力，F(xiàn)1、F2可等效為豎直向上的力F12=2F3=2G，由力的平行四邊形定則及余弦定理可知，F(xiàn)合=(F212+F23+2F12F3cosθ)1/2，代入數(shù)據(jù)得:F合==2.8G.用m數(shù)值代入,可求得合力的取值范圍為84N~280N.,例2.(2009江蘇)用一根長(zhǎng)1m的輕質(zhì)細(xì)繩將一副質(zhì)量為1kg的畫框?qū)ΨQ懸掛在墻壁上，已知繩能承受的最大張力為10N.為使繩不斷裂，畫框上兩個(gè)掛釘?shù)拈g距最大為(g取10m/s2)()A.mB.mC.1/2mD.m,【點(diǎn)撥】,【解析】熟練應(yīng)用力的合成和分解以及合成與分解中的一些規(guī)律，是解決本題的關(guān)鍵；一個(gè)大小方向確定的力分解為兩個(gè)等大的力時(shí)，合力在分力的角平分線上，且兩分力的夾角越大，分力越大.題中當(dāng)繩子拉力達(dá)到F=10N的時(shí)候，繩子間的張角最大，即兩個(gè)掛釘間的距離最大；畫框受到重力和繩子的拉力，三個(gè)力為共點(diǎn)力，受力如圖所示.繩子與豎直方向的夾角為θ，繩子長(zhǎng)為L(zhǎng)0=1m,則有mg=2Fcosθ可得cosθ=1/2，兩個(gè)掛釘間的距離L=2L0/2sinθ，解得L=m,A項(xiàng)正確.,【答案】A,2.如圖所示，輕繩AO和BO共同吊起質(zhì)量為m的重物.AO與BO垂直，BO與豎直方向的夾角為θ，OC連接重物，則()A.AO所受的拉力大小為mg/sinθB.AO所受的拉力大小為mg/sinθC.BO所受的拉力大小為mgcosθD.BO所受的拉力大小為mg/sinθ,【解析】方法一：正交分解法將O點(diǎn)受到的三個(gè)力沿水平、豎直兩個(gè)方向進(jìn)行分解，如圖甲所示，分別在這兩個(gè)方向上列出平衡方程得：FAsinθ+FBcosθ=mg①FAcosθ=FBsinθ②由①②解得FA=mgsinθ,FB=mgcosθ.,方法二：相似三角形法或平行四邊形法因?yàn)镺點(diǎn)受力平衡，故可將O點(diǎn)受到的三個(gè)力進(jìn)行平移組成封閉的三角形，又由于拉力FA和FB互相垂直，所以得到的是一個(gè)直角三角形，如圖乙所示，解此三角形得FA=mgsinθ,FB=mgcosθ.方法三：按力的實(shí)際作用效果進(jìn)行分解結(jié)點(diǎn)O受到的繩OC的拉力FC等于重物所受重力mg,拉力FC的作用效果是拉緊了繩AO和BO，故可將拉力FC沿繩AO和BO所在直線進(jìn)行分解，兩分力分別等于拉力FA和FB，力的圖示如圖丙所示，解得FA=mgsinθ,FB=mgcosθ.【答案】AC,3.如圖所示，輕繩AC與水平面夾角α=30，BC與水平面夾角β=60，若AC、BC能承受的最大拉力不能超過(guò)100N，那么重物G不能超過(guò)多少？(設(shè)懸掛重物G的繩CD強(qiáng)度足夠大),【解析】本題是關(guān)于力的合成與分解中的臨界問題.連結(jié)點(diǎn)C為研究對(duì)象，因?yàn)镃點(diǎn)受AC、BC的拉力與重物G的拉力.由于C點(diǎn)只受三個(gè)力且合力為零，所以最簡(jiǎn)單的求解方法就是力的合成與分解.由于重物靜止時(shí)對(duì)C點(diǎn)的拉力F=G，拉力產(chǎn)生兩個(gè)效果：對(duì)BC的拉力FBC和對(duì)AC的拉力FAC，其力的矢量關(guān)系如圖所示.從圖中關(guān)系可以看出FBC>FAC，即當(dāng)重力G增加時(shí)，F(xiàn)BC先達(dá)100N.因此重力G的極限值就等于FBC=100N時(shí)所對(duì)應(yīng)的F的數(shù)值，由幾何關(guān)系得F=FBC/cos30=N,所以重物的重力G不能超過(guò)N.,例.把一個(gè)已知力分解為兩個(gè)分力時(shí)，下面幾種情況中，只能得到唯一解的是()A.已知兩個(gè)分力的大小B.已知兩個(gè)分力的方向C.已知一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力的方向D.已知一個(gè)分力的大小和方向【錯(cuò)解】ABD【剖析】該題最容易犯的錯(cuò)誤是錯(cuò)選A，導(dǎo)致這種錯(cuò)誤的原因是對(duì)矢量的方向理解不深刻.錯(cuò)誤地認(rèn)為確定了三條邊就能構(gòu)成一個(gè)唯一確定的三角形，即只有唯一解.這樣就把矢量與線段混淆了，從而導(dǎo)致了錯(cuò)誤.錯(cuò)選B是因?yàn)橥袅讼拗茥l件，即這兩分力必須不共線.【答案】D,第3節(jié),受力分析共點(diǎn)力的平衡,例1.(改編題)如圖甲所示，重為G的均勻鏈條兩端用等長(zhǎng)的輕繩連接，并掛在等高的地方，輕繩與水平方向成θ角.試求：(1)繩子的拉力大小.(2)鏈條在最低點(diǎn)處相互間的拉力大小.,【點(diǎn)撥】,【解析】(1)先用整體法，以整個(gè)鏈條為研究對(duì)象，鏈條受重力G和兩端輕繩的拉力F1、F2的作用，此三力必相交于一點(diǎn)O，如圖乙所示，則有：F1cosθ=F2cosθ，即F1=F2,F1sinθ+F2sinθ=G,解得F1=F2=G2/sinθ.,(2)再用隔離法，以鏈條的左半部分為研究對(duì)象，如圖丙所示.左半部分鏈條受到重力G2、繩的拉力F1、右半部分鏈條的拉力F的作用，此三力相交于一點(diǎn)O′，則有：F=F1cosθ,1/2G=F1sinθ,解得F=1/2Gcotθ.,1.(2009海南)兩剛性球a和b的質(zhì)量分別為ma和mb、直徑分別為da、db(da>db).將a、b球依次放入一豎直放置、內(nèi)徑為L(zhǎng)(L下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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