浙江省臨海市杜橋中學(xué)高中物理 第二章　力、物體的平衡課件 新人教版必修1

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1、第二章力、物體的平衡第二章力、物體的平衡 一、力 1力的概念：物體與物體之間的 作用 2力的性質(zhì)第第1單元重力、彈力、摩擦力單元重力、彈力、摩擦力相互相互 二、重力 1產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力 2大?。篏mg. 3方向：總是 4重心 (1)定義：為了研究方便認(rèn)為各部分受到的重力集中作用的點(diǎn)豎直向下豎直向下 溫馨提示(1)重力的方向總是與當(dāng)?shù)氐乃矫娲怪?，不同地方水平面不同，其垂直水平面向下的方向也就不?(2)重力的方向不一定指向地心 (3)并不是只有重心處才受到重力的作用 (4)重力是萬有引力的一個(gè)分力 三、彈力 1定義：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的作

2、用 2產(chǎn)生的條件 (1)兩物體 ；(2)發(fā)生彈性形變 3方向：彈力的方向總是與物體形變的方向 4大小 (1)彈簧類彈力在彈性限度內(nèi)遵從胡克定律，其公式為 ；k為彈簧的勁度系數(shù)，單位：N/m. (2)非彈簧類彈力大小應(yīng)由平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律求得相互接觸相互接觸相反相反Fkx 四、摩擦力 1定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生阻礙 或 的力 2產(chǎn)生條件：(1)接觸面 ；(2)接觸面間有彈力；(3)物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 3大?。夯瑒?dòng)摩擦力FFN，靜摩擦力0FFmax. 4方向：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向 5作用效果：阻礙物體間的 或 相對(duì)運(yùn)動(dòng)

3、相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)粗糙粗糙相反相反相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 溫馨提示(1)摩擦力阻礙的是物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng) (2)受靜摩擦力作用的物體不一定靜止，受滑動(dòng)摩擦力作用的物體不一定運(yùn)動(dòng) (3)接觸面處有摩擦力時(shí)一定有彈力，且彈力與摩擦力方向總垂直，反之不一定成立 1下列說法錯(cuò)誤的是() A力是物體對(duì)物體的作用 B只有直接接觸的物體間才有力的作用 C用腳踢出去的足球，在向前飛行的過程中，始終受到向前的力來維持它向前運(yùn)動(dòng) D甲用力把乙推倒，說明甲對(duì)乙的作用力在先，乙對(duì)甲的作用力在后 解析：力的作用不一定要直接接觸譬如地球與物體之間的萬有引

4、力，電荷與電荷之間的作用力，都不需要直接接觸，所以B錯(cuò)誤；力的作用離不開物體，用腳踢出去的足球，在向前飛行的過程中，球沒有受到向前的力來維持它向前運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；兩個(gè)物體之間的相互作用力沒有先后之說，所以D錯(cuò)誤 答案：BCD 2(2013年西安模擬)關(guān)于摩擦力，有人總結(jié)了“四條不一定”，其中說法錯(cuò)誤的是() A摩擦力的方向不一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同 B靜摩擦力的方向不一定與運(yùn)動(dòng)方向共線 C受靜摩擦力或滑動(dòng)摩擦力的物體不一定靜止或運(yùn)動(dòng) D靜摩擦力一定是阻力，滑動(dòng)摩擦力不一定是阻力 解析：摩擦力的方向與跟它相接觸的物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，與它的運(yùn)動(dòng)方向可能相同，也可能相反，也可以

5、不在一條直線上，故A、B正確；運(yùn)動(dòng)的物體可受靜摩擦力作用，如隨傳送帶一起加速的物體，靜止的物體可受滑動(dòng)摩擦力作用，如滑塊滑過固定的木板時(shí)木板受的力，故C正確；靜摩擦力也可以充當(dāng)動(dòng)力，故D不正確 答案：D 3.如圖所示，A、B兩物體的重力分別是GA3 N、GB4 N，A用懸繩掛在天花板上，B放在水平地面上，A、B間的輕彈簧上的彈力F2 N，則繩中張力F1和B對(duì)地面的壓力F2的可能值分別為() A7 N和10 NB5 N和2 N C1 N和6 N D2 N和5 N 解析：輕彈簧的彈力為2 N，它會(huì)對(duì)與它接觸的物體A、B有力的作用，分析A、B物體的受力時(shí)要注意彈簧對(duì)它們的作用力是拉力還是壓力，方向向

6、哪中間的彈簧如果處于被拉伸的狀態(tài)，它想收縮恢復(fù)原狀，會(huì)向下拉A，向上提B，則選B；如果它處于被壓縮的狀態(tài)，它要想恢復(fù)原狀，會(huì)向上頂A，向下壓B，則選C. 答案：BC 4.(2013年廣州模擬)如圖所示，當(dāng)小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊M相對(duì)于車廂靜止于豎直車廂壁上，當(dāng)車的加速度增大時(shí)，則() AM所受摩擦力增大 B物塊M對(duì)車廂壁的壓力增大 C物塊M仍能相對(duì)于車靜止 DM將與小車分離 解析：根據(jù)FNma，當(dāng)a增大時(shí)FN增大，物塊對(duì)車廂壁的壓力FN也增大，B正確；豎直方向Ffmg，靜摩擦力大小保持不變，故C正確，A、D錯(cuò)誤 答案：BC 要點(diǎn)一彈力的有關(guān)判斷和計(jì)算 1彈力有無的判斷方法 2.彈力的方向的判

7、斷方法 (1)彈力的方向與物體形變的方向相反，作用在迫使物體發(fā)生形變的那個(gè)物體上具體情況有以下幾種： (2)由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷彈力的方向 物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合可根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，先假設(shè)一個(gè)彈力的方向，由共點(diǎn)力的平衡條件或牛頓第二定律列方程，求出彈力若所得結(jié)果為正值，其方向與假設(shè)方向相同，如果為負(fù)值，其方向與假設(shè)方向相反 溫馨提示(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并指向繩子收縮的方向 (2)桿既可以產(chǎn)生拉力，也可以產(chǎn)生推力，彈力的方向可以沿桿，也可以不沿桿，這是桿和繩兩種模型的最大區(qū)別 (1)輕繩AC段的張力FAC與細(xì)繩EP的張力FEP之比

8、； (2)橫梁BC對(duì)C端的支持力； (3)輕桿HP對(duì)P端的支持力 畫圖尋法分別對(duì)C點(diǎn)和P點(diǎn)受力分析如圖所示 答案(1)1 2(2)100 N，方向與水平方向成30角斜向右上方(3)173 N，方向水平向右 1在如圖所示的四幅圖中，AB、BC均為輕質(zhì)桿，各圖中桿的A、C端都通過鉸鏈與墻連接，兩桿都在B處由鉸鏈相連接下列說法正確的是() A圖中的AB桿可以用與之等長(zhǎng)的輕繩代替的有甲、乙 B圖中的AB桿可以用與之等長(zhǎng)的輕繩代替的有甲、丙、丁 C圖中的BC桿可以用與之等長(zhǎng)的輕繩代替的有乙、丙 D圖中的BC桿可以用與之等長(zhǎng)的輕繩代替的有乙、丁 解析：如果桿端受拉力作用，則可用等長(zhǎng)的繩代替，若桿端受到沿桿

9、的壓力作用，則桿不可用等長(zhǎng)的輕繩代替，如圖甲、丙、丁中的AB桿受拉力作用，而甲、乙、丁中的BC桿均受沿桿的壓力作用，故A、C、D均錯(cuò)誤，只有B正確 答案：B 要點(diǎn)二靜摩擦力的有無及方向的判斷 靜摩擦力的方向具有很強(qiáng)的隱蔽性，判定較困難，為此常用下面幾種方法： 1假設(shè)法 2反推法 從研究物體表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反推出它必須具有的條件，分析組成條件的相關(guān)因素中摩擦力所起的作用，就容易判斷摩擦力的方向了 3根據(jù)摩擦力的效果來判斷其方向 如平衡其他力、作動(dòng)力、作阻力、提供向心力等 用牛頓第二定律判斷，關(guān)鍵是先判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即加速度方向)，再利用牛頓第二定律(Fma)確定合力的方向，然后由受力分析判定

10、靜摩擦力的方向 例如，如圖中物塊A(質(zhì)量為m)和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力提供A物體的加速度，A、B之間的摩擦力大小為ma，方向水平向右 4利用牛頓第三定律來判斷 此法關(guān)鍵是抓住“摩擦力是成對(duì)出現(xiàn)的”，先確定受力較少的物體受到的摩擦力方向，再確定另一物體受到的摩擦力方向 溫馨提示摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向可能相同，也可能相反，還可能成一定夾角 例2如圖所示，傾角為的斜面體C置于水平面上，B置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與A相連接，連接B的一段細(xì)繩與斜面平行，A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則() AB受到C的摩擦力一定不為零 BC受到水平面的摩擦力一定

11、為零 C不論B、C間摩擦力大小、方向如何，水平面對(duì)C的摩擦力方向一定向左 D水平面對(duì)C的支持力與B、C的總重力大小相等 思路點(diǎn)撥解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)B受到C的摩擦力方向取決于繩的拉力與B所受重力沿斜面向下的分力的大小關(guān)系 (2)水平面對(duì)C的支持力既不等于B、C的總重力，也不等于A、B、C的總重力 自主解答以B物體為研究對(duì)象，沿斜面方向受到重力沿斜面方向向下的分力、繩的拉力和靜摩擦力，靜摩擦力的大小等于重力沿斜面方向向下的分力與拉力的合力，所以可能為0，可能沿斜面向上或向下，A項(xiàng)錯(cuò)誤；利用整體法可知不論B、C間摩擦力大小、方向如何，水平面對(duì)C的摩擦力方向一定向左，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；

12、同理，在豎直方向利用整體法判斷水平面對(duì)C的支持力等于B、C的總重力減去拉力在豎直方向上的分力，D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案C 2(2011年高考天津理綜)如圖所示，A、B兩物塊疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中B受到的摩擦力() A方向向左，大小不變B方向向左，逐漸減小 C方向向右，大小不變 D方向向右，逐漸減小 解析：對(duì)B受力分析知，B所受靜摩擦力FfmBamBg，大小不變，方向向左，故A對(duì)，B、C、D錯(cuò) 答案：A 要點(diǎn)三摩擦力大小的計(jì)算 計(jì)算摩擦力的大小，首先要判斷摩擦力是屬于靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，然后根據(jù)靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的特點(diǎn)計(jì)算其大小 1靜摩擦力大小的計(jì)

13、算 (1)根據(jù)物體所受外力及所處的狀態(tài)(平衡或加速)可分為兩種情況： (2)最大靜摩擦力并不一定是物體實(shí)際受到的力，物體實(shí)際受到的靜摩擦力一般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滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算 滑動(dòng)摩擦力的大小用公式FFN來計(jì)算，應(yīng)用此公式時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： (1)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為兩接觸面間的正壓力，其大小不一定等于物體的重力 (2)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，與接觸面的大小也無關(guān) 溫馨提示在分析摩擦力的方向時(shí)，要注意靜摩擦力方向的“可變性”和

14、滑動(dòng)摩擦力方向的“相對(duì)性” 例3(2013年湖北黃岡模擬)如圖所示，斜面為長(zhǎng)方形的斜面體傾角為37，其長(zhǎng)為0.8 m，寬為0.6 m一重為20 N的木塊原先在斜面體上部，當(dāng)對(duì)它施加平行于AB邊的恒力F時(shí)，剛好使木塊沿對(duì)角線AC勻速下滑，求木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)和恒力F的大小 思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： (1)摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，其方向并不是沿斜面向上 (2)木塊共受四個(gè)力作用，即重力、斜面的支持力、摩擦力、外界恒力，這四個(gè)力平衡，但不共面 3.如圖所示，斜面傾角為60，10 kg的物體通過彈簧與斜面上的固定板相連，已知彈簧的勁度系數(shù)k100 N/m，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度為22 cm和8 cm時(shí)，物體分別位于A點(diǎn)和B點(diǎn)，且此兩點(diǎn)是物體剛好可以平衡的點(diǎn)，試求斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù) 解析：位于A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)物體受力分別如圖甲、乙所示 設(shè)彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0， 在A點(diǎn)時(shí)： k(L1L0)mgsin mgcos 在B點(diǎn)時(shí)： k(L0L2)mgcos mgsin 兩式相加得 k(L1L2)2mgcos 代入數(shù)據(jù)得0.14 答案：0.14