人教版課標(biāo)高中物理必修一常見(jiàn)幾種性質(zhì)的力部分.ppt

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1 掌握重力 彈力 摩擦力的產(chǎn)生 大小和方向 以及力的合成與分解的含義和應(yīng)用 2 能夠靈活應(yīng)用平行四邊形法 正交分解法 三角形法 假設(shè)法 整體法和隔離法等多種方法解決有關(guān)受力分析和共點(diǎn)力平衡的問(wèn)題 3 掌握受力分析的步驟 能對(duì)復(fù)雜的受力問(wèn)題作出準(zhǔn)確的分析 本章內(nèi)容也是基礎(chǔ)性的 復(fù)習(xí)時(shí)要加深對(duì)力的概念 產(chǎn)生條件的理解 熟練力的分析方法 力的合成與分解方法 復(fù)習(xí)時(shí)側(cè)重點(diǎn)是摩擦力 受力分析 力的合成與分解 共點(diǎn)力的平衡 多選與社會(huì)生產(chǎn) 生活和現(xiàn)代科技相聯(lián)系的新穎題目加強(qiáng)訓(xùn)練 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力 注意加強(qiáng)物理思維方法的運(yùn)用 加強(qiáng)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的訓(xùn)練 第一單元常見(jiàn)幾種性質(zhì)的力 1 力的定義 力是物體與物體之間的作用 2 力的作用效果 1 改變物體的 2 使物體發(fā)生 3 力的作用效果取決于力的三要素 即 相互 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 形變 大小 方向 作用點(diǎn) 4 力的分類(lèi) 1 按命名 有重力 彈力 摩擦力等 2 按命名 有拉力 壓力 支持力 動(dòng)力 阻力等 5 形象表示力的方法 和 性質(zhì) 效果 力的圖示 力的示意圖 1 重力 由于的吸引而使物體受到的力叫重力 2 重力的大小 G mg g為重力加速度 重力的大小可用測(cè)量 1 隨高度而變化 物體距地面越高 重力越小 2 隨緯度而變化 隨緯度增大而增大 地球 彈簧秤 3 重力的方向 向下 或者垂直于向下 4 重力的作用點(diǎn) 作用在物體的重心上 即物體各部分所受重力的作用可集中于一點(diǎn) 這點(diǎn)叫做物體的重心 豎直 水平面 等效 1 彈力 發(fā)生的物體 由于要恢復(fù)原狀 對(duì)跟它的物體產(chǎn)生力的作用 這種力叫彈力 2 彈力產(chǎn)生的條件 1 兩個(gè)物體 2 接觸 3 兩物體發(fā)生形變 3 彈力的方向 與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力的方向 與受力物體形變的方向 與施力物體形變的方向 形變 接觸 直接 彈性 相反 相同 相反 4 彈力的大小 與物體的形變程度有關(guān) 形變量 產(chǎn)生的彈力越大 彈簧的彈力 在彈性限度內(nèi)遵循胡克定律 x表示形變量 k表示勁度系數(shù) k的大小與彈簧的 彈簧的 彈簧絲的 彈簧的有關(guān) F kx 材料 粗細(xì) 粗細(xì) 長(zhǎng)短 越大 1 概念 兩個(gè)相互接觸的物體發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的摩擦力 2 作用效果 總是起著阻礙物體間的作用 3 產(chǎn)生條件 相互接觸且 有 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 擠壓 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 接觸面粗糙 4 大小 滑動(dòng)摩擦力大小與成正比 即 Ff FN 5 方向 跟接觸面相切 并跟物體相反 壓力 相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向 1 概念 兩個(gè)相互接觸的物體 有時(shí)產(chǎn)生的摩擦力 2 作用效果 總是起著阻礙物體間的作用 3 產(chǎn)生條件 相互接觸且 有 4 大小 隨引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力的變化而變化 即只與外力有關(guān) 而與正壓力無(wú)關(guān) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 擠壓 相對(duì)運(yùn) 動(dòng)趨勢(shì) 接觸面粗糙 5 方向 總是與物體的方向相反 6 最大靜摩擦力 靜摩擦力的最大值 與接觸面的壓力成 還與接觸面有關(guān)系 相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 正比 嚴(yán)格地講 重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力 另一分力是提供物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 如圖1所示 但在地球表面可以近似地認(rèn)為重力等于萬(wàn)有引力 同一物體的重力在地球上不同位置不等 在赤道上時(shí) 重力最小 有F引 G F向 在地球兩極時(shí)重力最大 有F引 G 圖1 2 重心 1 特點(diǎn) 重心的位置與物體的形狀及質(zhì)量分布有關(guān) 重心不一定在物體上 更不一定在物體的幾何中心 2 確定方法 質(zhì)量分布均勻的形狀規(guī)則的物體 重心在其幾何中心 對(duì)于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的物體 重心可用懸掛法確定 1 根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件直接判斷根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來(lái)判斷是否存在彈力 此方法多用來(lái)判斷形變較明顯的情況 2 利用假設(shè)法判斷對(duì)形變不明顯的情況 可假設(shè)兩個(gè)物體間彈力不存在 看物體還能否保持原有的狀態(tài) 若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變 則此處不存在彈力 若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 則此處一定存在彈力 3 根據(jù) 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 分析彈力由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析彈力 即物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合 依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 由二力平衡 或牛頓第二定律 列方程 求解物體間的彈力 1 繩對(duì)物體只能產(chǎn)生拉力 不能產(chǎn)生推力 且繩子彈力的方向一定沿著繩子收縮的方向 這是由繩子本身的特點(diǎn)決定的 2 桿既可以產(chǎn)生拉力 也可以產(chǎn)生推力 彈力的方向可以沿著桿 也可以不沿桿 這是桿和繩兩種模型的最大區(qū)別 3 若輕桿與鉸鏈連接 其彈力一定沿桿方向 如圖2所示 圖2 1 根據(jù)物體產(chǎn)生形變的方向判斷物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反 與自身 受力物體 形變方向相同 2 根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷物體所受彈力方向必須與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)符合 根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 由共點(diǎn)力的平衡條件 或牛頓第二定律 列方程 確定彈力方向 3 彈力的方向 1 區(qū)分兩種摩擦力 靜止的物體也可能受滑動(dòng)摩擦力作用 運(yùn)動(dòng)的物體也可能受靜摩擦力作用 這里的靜摩擦力的 靜 和滑動(dòng)摩擦力的 動(dòng) 是針對(duì)接觸面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而言的 區(qū)分 運(yùn)動(dòng) 和 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 是不同的 2 摩擦力的方向可能和運(yùn)動(dòng)方向相同 充當(dāng)動(dòng)力 做正功 可能和運(yùn)動(dòng)方向相反 充當(dāng)阻力 做負(fù)功 也可能和運(yùn)動(dòng)方向成某一夾角 3 靜摩擦力的方向判斷 1 假設(shè)法 即假設(shè)接觸面光滑 若兩物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) 則說(shuō)明它們?cè)瓉?lái)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 并且原來(lái)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向跟假設(shè)接觸面光滑時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相同 然后根據(jù)靜摩擦力方向跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反 便可以確定靜摩擦力的方向 2 結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷 由運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況 1 靜摩擦力大小的計(jì)算 1 物體處于平衡狀態(tài)時(shí) 靜止或勻速 利用力的平衡條件來(lái)判斷其大小 2 物體有加速度時(shí) 若只有摩擦力 則Ff ma 例如勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上物塊靠摩擦力提供向心力產(chǎn)生向心加速度 若除摩擦力外 物體還受其他力 則F合 ma 先求合力再求摩擦力 2 滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算 1 滑動(dòng)摩擦力的大小用公式Ff FN來(lái)計(jì)算 但應(yīng)注意 為動(dòng)摩擦因數(shù) 其大小與接觸面的材料 表面的粗糙程度有關(guān) FN為兩接觸面間正壓力 其大小不一定等于物體的重力 滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān) 與接觸面的面積大小也無(wú)關(guān) 2 根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)求解 若物體處于平衡狀態(tài) 利用平衡條件求解 若物體有加速度 利用牛頓第二定律和受力分析結(jié)合起來(lái)求解 1 產(chǎn)生條件 a 接觸面粗糙 b 有彈力 c 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 2 靜摩擦力的方向與接觸面相切 并與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反 說(shuō)明 1 靜摩擦力與物體的運(yùn)動(dòng)方向可相同 相反 垂直 成一般角度 2 對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向的判斷 一般是采用化 靜 為 動(dòng) 的方法 假設(shè)研究對(duì)象與被接觸物體之間光滑 若它們之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng) 則其相對(duì)滑動(dòng)方向便是原先的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向 若它們之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng) 則說(shuō)明它們之間原先并無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 3 靜摩擦力的大小 1 靜摩擦力的大小隨著運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)強(qiáng)弱變化而在0與最大靜摩擦力Fmax之間變化 跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)強(qiáng)弱程度有關(guān) 但跟接觸面相互擠壓力FN無(wú)直接關(guān)系 2 最大靜摩擦力Fm是物體將要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)這一臨界狀態(tài)時(shí)的摩擦力 它的數(shù)值與FN成正比 在FN不變的情況下 滑動(dòng)摩擦力略小于Fm 而靜摩擦力可在0 Fm間變化 1 最大靜摩擦力并不一定是物體實(shí)際受到的力 物體實(shí)際受到的靜摩擦力小于或等于最大靜摩擦力 最大靜摩擦力與接觸面間的壓力成正比 一般情況下 為了處理問(wèn)題的方便 最大靜摩擦力可按近似等于滑動(dòng)摩擦力處理 2 要正確理解摩擦力產(chǎn)生條件中 相對(duì) 的含義 相對(duì) 既不是對(duì) 地 也不是對(duì) 觀察者 相對(duì) 的是跟它接觸的物體 即把其中一個(gè)物體作參考系 分析另一個(gè)物體相對(duì)于參考系的運(yùn)動(dòng) 例1 2008年寧夏卷 一有固定斜面的小車(chē)在水平面上做直線運(yùn)動(dòng) 小球通過(guò)細(xì)繩與車(chē)頂相連 小球某時(shí)刻正處于如圖3所示的狀態(tài) 設(shè)斜面對(duì)小球的支持力為FN 細(xì)繩對(duì)小球的拉力為FT 關(guān)于此時(shí)刻小球的受力情況 下列說(shuō)法正確的是 圖3A 若小車(chē)向左運(yùn)動(dòng) FN可能為零B 若小車(chē)向左運(yùn)動(dòng) FT可能為零C 若小車(chē)向右運(yùn)動(dòng) FN不可能為零D 若小車(chē)向右運(yùn)動(dòng) FT不可能為零 解析 解答本題時(shí)要注意假設(shè)法 隔離法的應(yīng)用 可先假設(shè)FN或FT為零 然后對(duì)小球進(jìn)行受力分析 并根據(jù)牛頓第二定律判斷加速度的方向 最后分析它們的運(yùn)動(dòng)情況 并對(duì)假設(shè)的正誤進(jìn)行分析 對(duì)小球受力分析 當(dāng)FN為零時(shí) 小球的合外力水平向右 加速度向右 故小車(chē)可能向右加速運(yùn)動(dòng)或向左減速運(yùn)動(dòng) A對(duì)C錯(cuò) 當(dāng)FT為零時(shí) 小球的合外力水平向左 加速度向左 故小車(chē)可能向右減速運(yùn)動(dòng)或向左加速運(yùn)動(dòng) B對(duì)D錯(cuò) 答案 AB 高分通道 1 在本題中 支持力或拉力的有無(wú)必須根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 并結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行判斷 2 在分析繩子的彈力時(shí) 易出現(xiàn)的思維誤區(qū)是認(rèn)為只要繩子處于伸直狀態(tài) 就一定有彈力 變式1 如圖4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 圖4 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2 如圖5所示 兩木塊A B的質(zhì)量分別為m1和m2 兩輕質(zhì)彈簧K1 K2的勁度系數(shù)分別為k1和k2 A壓在彈簧K1上 但不拴接 整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 現(xiàn)緩慢上提A木塊 直到它剛離開(kāi)K1 在這過(guò)程中B木塊移動(dòng)的距離為多少 圖5 高分通道通過(guò)分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 明確彈簧的形變量x和形變量的改變量 x 從而靈活應(yīng)用F k x和 F k x進(jìn)行計(jì)算 變式2 如圖6所示 彈簧的勁度系數(shù)為k 小球重力為G 平衡時(shí)球在A位置 今用力F將小球向下拉長(zhǎng)x至B位置 則此時(shí)彈簧的彈力為 A kxB kx GC G kxD 以上都不對(duì) 圖6 解析 對(duì)此題 同學(xué)易選A項(xiàng) 但是錯(cuò)了 其原因是 x不是彈簧變化后的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的差值 球在A位置時(shí)彈簧已經(jīng)伸長(zhǎng)了 令它為 x 這樣FB k x x kx k x 球在A位置平衡 即G k x 所以FB kx G 故選項(xiàng)B是正確的 答案 B 例3 2009年天津卷 物塊靜止在固定的斜面上 分別按下圖所示的方向?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 對(duì)物塊受力分析 由平衡條件知A B兩種情況不會(huì)改變摩擦力的大小 C中F豎直向上 靜摩擦力減小 D中F豎直向下 靜摩擦力由mgsin 變?yōu)?mg F sin 增大 故D對(duì) 答案 D 高分通道本題考查受力分析和物體的平衡 解題的關(guān)鍵是正確作出受力分析并利用平衡條件列方程 考查學(xué)生的理解能力和推理能力 靜摩擦力的有無(wú)與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān) 變式3 如圖7所示 甲 乙 丙三個(gè)物體質(zhì)量相同 與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同 受到三個(gè)大小相同的作用力F 它們受到的摩擦力的大小關(guān)系是 A 三者相同B 乙最大C 丙最大D 已知條件不夠 無(wú)法判斷 圖7 解析 因?yàn)槿齻€(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況不知 從而無(wú)法判斷它們的摩擦力是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力 也就無(wú)法判斷摩擦力的大小 若為滑動(dòng)摩擦力則乙最大 若為靜摩擦力則丙最大 答案 D 1 關(guān)于力的敘述正確的是 A 只有互相接觸的物體間才有力的作用B 物體受到力的作用 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定改變C 施力物體一定受到力的作用D 豎直向上拋出的物體 物體豎直上升 是因?yàn)樨Q直方向受到升力的作用 解析 力是物體間的相互作用 施力物體同時(shí)一定是受力物體 一定受到力的作用 所以C正確 相互作用的兩個(gè)物體不一定互相接觸 如電磁力 所以A錯(cuò) 物體受到合外力為零 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變 所以B錯(cuò) 對(duì)豎直上拋物體受力分析知 升力 無(wú)施力物體 所以升力不存在 所以D錯(cuò) 答案 C 2 跳高運(yùn)動(dòng)員在下圖所示的四種過(guò)桿姿勢(shì)中 重心最能接近甚至低于橫桿的是 解析 四種過(guò)桿姿勢(shì)中 前三種過(guò)桿時(shí) 重心均在桿之上 而背越式過(guò)桿時(shí) 頭 軀干 腿依次過(guò)桿 身體的大部分與桿接近甚至低于桿 所以選D 答案 D 3 臺(tái)球以速度v0與球桌邊框成 角撞擊O點(diǎn) 反彈后速度為v1 方向與球桌邊框夾角仍為 如圖8所示 OB垂直于桌邊 則下列關(guān)于桌邊對(duì)小球的彈力方向的判斷中正確的是 A 可能沿OA方向B 一定沿OB方向C 可能沿OC方向D 可能沿OD方向 圖8 解析 臺(tái)球與球桌邊框碰撞時(shí) 受到邊框的彈力作用 彈力的方向應(yīng)與邊框垂直 即沿OB方向 故選B 答案 B 4 如圖9所示 四個(gè)完全相同的彈簧都處于水平位置 它們的右端受到大小皆為F的拉力作用 而左端的情況各不相同 中彈簧的左端固定在墻上 中彈簧的左端受大小也為F的拉力作用 中彈簧的左端拴一小物塊 物塊在光滑的桌面上滑動(dòng) 中彈簧的左端拴一小物塊 物塊在有摩擦的桌面上滑動(dòng) 若認(rèn)為彈簧的質(zhì)量都為零 以l1 l2 l3 l4依次表示四個(gè)彈簧的伸長(zhǎng)量 則有 圖9A l2 l1B l4 l3C l1 l3D l2 l4 解析 以彈簧為研究對(duì)象 根據(jù)牛頓第二定律F合 ma 由于彈簧的質(zhì)量都為零 無(wú)論彈簧的加速度a是否為零 彈簧的合外力均為零 所以 中彈簧的彈力均為F 而四根完全相同的彈簧的勁度系數(shù)k都相同 由胡克定律F kx可知四根彈簧的伸長(zhǎng)量均相等 即L1 L2 L3 L4 故D正確 答案 D 解析 物塊在木板上兩次所受摩擦力的大小相等 說(shuō)明當(dāng) 30 時(shí)是靜摩擦力 在 45 時(shí)是滑動(dòng)摩擦力 根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式f FN得 mgsin30 mgcos45 解得 2 B正確 答案 B 6 用一根長(zhǎng)18cm的彈簧把一木塊豎直吊起來(lái) 木塊靜止時(shí) 彈簧長(zhǎng)23cm 把木塊放在水平桌面上還用這根彈簧水平拉木塊 當(dāng)彈簧長(zhǎng)度為19 6cm時(shí) 木塊在桌面上勻速前進(jìn) 求木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 圖11 解析 設(shè)彈簧勁度系數(shù)為k 其原長(zhǎng)為l0 木塊質(zhì)量為m 則用彈簧豎直吊起木塊 木塊靜止時(shí) 木塊受重力mg和彈簧彈力F1作用 這二力大小相等 方向相反 有F1 mg F1 k l1 l0 可以得k mg l1 l0 用彈簧水平拉木塊 木塊在水平桌面上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) 木塊處于平衡狀態(tài) 這時(shí)木塊在水平方向受到彈簧彈力F2和滑動(dòng)摩擦力Ff作用 受力如圖11 豎直方向受到重力mg和桌面支持力FN的作用 依據(jù)平衡條件 有F2 Ff FN mg Ff FN FN k l2 l0 解得木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 32 答案 0 32