2019-2020年高三物理書聯(lián)版資料 物體的平衡.DOC

2019-2020年高三物理書聯(lián)版資料 物體的平衡一、考點要求二、知識結構內 容要求說明力是物體間的相互作用，是物體發(fā)生形變和物體運動狀態(tài)變化的原因，力是矢量（1）在地球表面附近可以認為重力近似等于萬有引力（2）不要求知道靜摩擦因數(shù)重力，重心形變和彈力，胡克定律靜摩擦，最大靜摩擦力滑動摩擦，滑動摩擦定律力的合成和分解共點力作用下的物體的平衡 力是物體間的相互作用力的概念 力的相互性、矢量性、物質性 力的三要素、力的圖示 按性質分類：重力、彈力、摩擦力等 力的分類 按效果分類：動力、阻力、拉力、壓力、支持力等 產生：由于地球吸引 方向：豎直向下重力 大?。篏=mg 重心：重心是重力的等效作用點，均勻物體的重心在幾何中心，物體的重心不一定在物體上；力物體的平衡 力學中常見 的三種力 產生：物體直接接觸；接觸處物體發(fā)生了彈性形變。 方向：彈力的方向與受力物體的形變方向相反； 彈力 在接觸面上產生的彈力的方向與面垂直； 繩產生的彈力方向沿繩指向繩收縮的方向 大?。簭椓Υ笮∨c形變量有關，形變量越大，彈力越大作用點：接觸面上 產生：物體接觸且擠壓；接觸面粗糙；有相對運動趨勢 靜摩擦力 方向：沿接觸面的切線，與相對運動趨勢方向相反。 大小：0ffm摩擦力 產生：接觸且擠壓；接觸面粗糙；有相對滑 動 方向：沿接觸面的切線，與相對滑動的方向相反 動摩擦力 大小： 作用點：接觸面上 方法：平行四邊形定則 合成 合力范圍：|F1-F2|FF1+F2力物體的平衡 F1、F2大小不變時，夾角越大，合力越小力的合成與分解 按效果分解方法：平行四邊形定則分解 正交分解 已知一個分力的大小及方向唯一解的條件 已知兩分力方向 平衡狀態(tài)：靜止、勻速運動（a=0） 共點力的平衡 Fx = 0 平衡條件F合=0或 Fy= 0 三、本章知識考查特點及高考命題趨勢 本章內容是力學的基礎，也是貫穿于整個物理學的核心內容。本章從力的基本定義出發(fā)，通過研究重力、彈力、摩擦力，逐步認識力的物質性、力的矢量性、力的相互性，并通過受力分析，分析物體所處的狀態(tài)或從物體所處的平衡狀態(tài)，分析物體的受力情況。物體的受力分析法是物理學重要的分析方法。由于它的基礎性和重要性，決定了這部分知識在高考中的重要地位。高考對本章的考查重點是：1、力、物體的平衡為每年高考必考內容，以后仍將是高考的熱點。2、力的合成與分解、共點力的平衡等在高考中或單獨出現(xiàn)或與動力學、電磁學等相結合，或選擇、填空或計算論述，或易或難，都可能出現(xiàn)。建議：在復習常見的三種力時，應當多與生活中的事例相結合，使學生在感性認知的基礎上正確建立這些力的概念。靜摩擦力是一種非?！奥斆鳌钡牧?，其大小、方向、存亡都會隨其它力的變化而發(fā)生變化。因此分析靜摩擦力，應教會學生從物體的運動狀態(tài)和應用牛頓運動定律來進行分析。對于彈力的復習，通過若干具體實例的分析、練習，讓學生掌握各種常見彈力，如拉力、壓力、支持力的方向。特別是輕桿的彈力，當桿受力較復雜時，桿中彈力的方向要具體問題具體分析。關于彈簧的彈力大小，遵守胡克定律，要求定量分析。在理解和掌握了各種常見力以后，多做一些受力分析的習題，在練習中要注意使學生養(yǎng)成良好的受力分析習慣，提高受力分析的熟練性、正確性、規(guī)范性。 四、課本預習作業(yè) 1、力是 ，一個物體受到力的作用，一定有另外的物體施加這種作用，前者是 ，后者是 。2、在國際單位制中，力的單位 。3、力不僅有 ，而且有 ，力的大小可以用 來測量。4、力的三要素是指 。5、力的圖示是指 。6、力的示意圖是 。7、力的兩種分類方法:一種是根據(jù) 來分類，如 等；另一種是根據(jù) 來分類, 如 等。8、重力是由于 而使物體受到的力。也可以說是物體的 。它的施力物體是 。9、重力的大小G與物體的質量m成 ，用公式表示為 。在地球表面附近，g= ，表示 。10、重力的大小可以用 測出，當物體 時對彈簧秤的拉力或壓力大小等于物體受到的重力。11、重力的方向總是 。12、 叫物體重心，即重力的 。13、物體的重心位置與 有關，與物體怎樣放置 ， 物體，其重心在幾何中心上。14、薄板的中心位置可以用 求出。15、 這種力叫彈力。16、彈力產生條件：（1） （2） 。17、彈力的方向：彈力的方向與物體的形變方向相反，具體判斷如下：（1）壓力的方向總是 ;支持力的方向總是 。（2）繩的拉力方向總 。18、 這種力叫滑動摩擦力。19、滑動摩擦力產生條件：（1） 。（2） 。（3） 。20.大?。簝蓚€物體間的滑動摩擦力f的大小跟 正比，也就是滑動摩擦力f跟一個物體對另一個物體表面的 成正比這叫滑動摩擦定律，用公式表示為 。式中N是物體間的 ，叫 ，它的數(shù)值跟相互接觸的兩個物體的 和接觸面的情況（如粗糙程度）有關，與接觸面的大小 。21、方向：滑動摩擦力的方向總沿 ，并且跟 的方向相反。22、 叫靜摩擦力。23、靜摩擦力產生條件：(1) ; (2) ;(3) 。24、靜摩擦力的大小是個變量，總是隨接觸面切線方向上的外力的變化而變化。但靜摩擦力有一個最大限度，叫 。即物體處于相對靜止和相對滑動臨界點受到的摩擦力，所以靜摩擦力的取值范圍為 。25、方向：靜摩擦力的方向沿 ，且與 相反。26、 這個力就叫做那幾個力的合力。27、 這幾個力叫做共點力。28、 叫力的合成。29、平行四邊形定則： 叫做平行四邊形定則。30、討論：當兩個共點力F1、F2大小一定時，合力F的大小和方向隨著F1、F2之間的夾角而變化。(1)當夾角=0時，力F1、F2在同一條直線上且方向相同，F(xiàn)= ，方向跟兩個力的方向 ，此時合力最大。(2)當夾角=180時，力F1、F2在同一條直線上且方向相反，F(xiàn)= ，方向跟兩個力_相同，此時合力最小。(3)當夾角=90時，F(xiàn)= 由上述分析可知，合力的大小可在最大值和最小值之間取值，取值范圍為 F 。31、矢量和標量：在物理學中，把 的物理量叫矢量； 的物理量叫標量。32、兩個以上的力的合成：求兩個以上共點力的合力時，可采用逐步合成的方法，連續(xù)運用平行四邊形定則。即： 。33、 ，這幾個力就叫做那個力的分力。34、 叫力的分解。也就是找?guī)讉€力來代替原來的一個力，而不改變其作用效果。力的分解是力的合成的逆運算，同樣遵守 。35、若不加任何限制條件，將一個已知力分解為兩個分力時可以有 種分解方式，所以對力的分解就必須加以限制，否則，力的分解將無實際意義。通常對力的分解所加的限制是視力的 來確定的，也就是說，在實際中我們是根據(jù)力的 來分解一個力。這就要求在力的分解之前必須搞清楚力的 ，也就確定了力的方向，力的大小將是唯一的。36、在共點力作用下，如果物體保持 或做 ，這個物體就處于平衡狀態(tài)。37、物體處于平衡狀態(tài)的條件是 。38、處于平衡狀態(tài)的物體，如果受到兩個力的作用，則這兩個力一定 ；如果三個共點力作用，其中任意兩個力的合力必定與另外一個力 。39、一個有固定轉動軸的物體，在力的作用下如果保持 或做 狀態(tài)，我們稱這個物體處于轉動平衡狀態(tài)。40、從轉動軸到 距離，叫力臂，力矩是 的乘積，單位是 。41、有固定轉動軸物體的平衡條件是 。42、作用在物體上的幾個力的 的情形叫做力矩的平衡。 第二課時 力 重力 一、考點理解 考點一：力的概念要對力有深刻的理解，應從以下幾個方面領會力的概念。1、力的本質（1）力的物質性：力是物體對物體的作用。提到力必然涉及到兩個物體：施力物體和受力物體，力不能離開物體而獨立存在。施力物體和受力物體不一定接觸。（2）力的相互性：施力物體對受力物體作用的同時，必受到反作用力，即力是成對出現(xiàn)的，作用力和反作用力同時存在。作用力和反作用力總是等大、反向、共線，屬同性質的力，分別作用在兩個物體上，作用效果不能相互抵消（遵守牛頓第三定律）。（3）力的矢量性：力有大小、方向，力的運算遵守矢量運算定則平行四邊形定則。對于同一直線上的矢量運算，用正負號表示同一直線上的兩個方向，使矢量運算簡化為代數(shù)運算；這時符號只表示力的方向，不代表力的大小，但參與力的合成運算。（4）力作用的獨立性：幾個力作用在同一物體上，每個力對物體的作用效果均不會因其它力的存在而受到影響，這就是力的獨立作用原理。2、力的作用效果力對物體作用有兩種效果：一是使物體發(fā)生形變，二是改變物體的運動狀態(tài)（即產生加速度）。這兩種效果可各自獨立產生，也可能同時產生。通過力的效果可檢驗力的存在。（1）力作用的瞬時效果產生加速度a=F/m。（2）力的作用在時間上的積累效果力對物體的沖量；I=Ft。（3）力的作用在空間上的積累效果力對物體做的功：W=FScos。3、力的三要素：大小、方向、作用點。完整表述一個力時，力的三要素缺一不可。當兩個力F1、F2的大小、方向均相同時，我們說F1=F2，但是當他們作用在不同物體上或作用在同一物體上的不同點時可以產生不同的效果。力的大小可用測力計測量，也可通過定理、定律計算，在國際單位制中，力的單位是牛頓，符號是N。4、力的圖示和力的示意圖（1）力的圖示：用一條有向線段表示力的方法叫力的圖示，用帶有標度的線段長短表示力的大小，用箭頭指向表示力的方向，力的作用點用線段的起點表示。（2）力的示意圖：不需畫出力的標度，只用一帶箭頭的線段示意出力的大小和方向。5、力的分類力可按性質和效果進行分類。（1）根據(jù)力的性質命名：如重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等。（2）根據(jù)力的效果命名：如拉力、壓力、動力、阻力等。注意：根據(jù)效果命名時，不同名稱的力，性質可能相同。如物體在上升過程中，重力是阻力；物體下落時，重力為動力。同一性質的力，效果可能不同，如摩擦力可以是動力，也可以是阻力。不同性質的力也可以產生相同的效果。例如重力和摩擦力是不同性質的力，但它們都可以充當動力（或阻力），等等。所謂動力，其效果是加快物體運動的；而阻礙物體運動的力則叫阻力?？键c二：重力1、 重力的產生地球上的一切物體都受到地球的吸引作用，重力就是由于地球的吸收而產生的。重力的施力物體是地球。2、重力的大?。?）由G=mg計算,g為重力加速度，通常在地球表面附近，g取9.8m/s2，表示質量是1千克的物體受到的重力是9.8牛頓。（2）由彈簧秤測量：物體靜止時彈簧秤的示數(shù)為重力大小。3、重力的方向重力的方向總是豎直向下的，即與水平面垂直，不一定指向地心。重力是矢量。4、重力的作用點重心（1）物體的各部分都受重力作用，但從效果看，我們可以認為各部分受到的重力作用都集中于一點，這個點就是重力的作用點，叫做物體的重心。（2）重心跟物體的質量分布、物體的形狀有關，重心不一定在物體上。質量分布均勻、形狀規(guī)則的物體其重心在物體的幾何中心上。5、重力和萬有引力重力是地球對物體萬有引力的一個分力，萬有引力的另一個分力提供物體隨地球自轉的向心力，同一物體在地球上不同緯度處的向心力大小不同，但由此引起的重力變化不大，一般情況可近似認為重力等于萬有引力，即：mgGMm/R2.另外，除兩極和赤道外，重力的方向并不指向地心。重力的大小及方向與物體的運動狀態(tài)無關，在加速運動的系統(tǒng)中，例如：發(fā)生超重和失重的現(xiàn)象時，重力的大小仍是mg。6、重力的功（1）重力對物體所做的功，只與初末位置的高度差有關，與物體的運動路徑無關。（2）重力功的大小為WG=mgh，物體上升時的WG取負值，下降時取正值。（3）重力做功等于重力勢能的減少量，即WG=-EP=mgh1-mgh2. 二、方法講解 1、在復習力的概念時，注意回顧學過的各種具體的力，包括電磁學中常見的各種力；也可以聯(lián)系牛頓第三定律展開研究力的相互性；還可以根據(jù)力的作用效果判定力的存在；要注意區(qū)分接觸力和場力等。2、對于重力，復習時可以聯(lián)系萬有引力定律，并通過分析物體受地球自轉影響，明白mg. 三、考點應用 例1：下列關于力的說法中，正確的是（ ）A只有相互接觸的兩物體之間才會產生力的作用B力是不能離開物體而獨立存在的，一個力既有施力物體，又有受力物體C一個物體先對別的物體施加力后才能受到反作用力D物體的施力和受力是同時的分析：力是物體間的相互作用，不一定發(fā)生在直接接觸的物體間，直接接觸而發(fā)生的作用叫接觸力，如彈力、摩擦力；通過場發(fā)生的作用叫場力，如重力、電場力、磁場力等。物體的施力和受力不分先后，總是同時的。解答：物體發(fā)生力的作用時，不一定直接接觸，A錯；力的作用是相互的、同時的，所以B、D均對，C錯。點評：對力的正確、深刻認識是解題關鍵。例2：設想地球是質量分布均勻的球體，同一物體分別位于赤道、北極和北緯60上某一位置時，物體所受萬有引力和重力依次是F1、F2、F3和G1、G2、G3，試比較F1、F2、F3和G1、G2、G3的相對大小。分析：無論物體放于地球表面上的什么位置，物體到地球重心（球心）的距離均等于地球球體半徑R，據(jù)萬有引力定律知，物體所受萬有引力大小均為F（M為地球質量），故F1=F2=F3。當物體處于赤道與兩極之間時，物體隨地球自轉而做勻速圓周運動，需要的向心力就是由萬有引力的一個分力提供，另一個分力使物體對地球表面產生壓緊效果，如圖所示，這個力就是重力，這時，重力大小小于萬有引力，并且物體越靠近赤道，物體隨地球自轉所做的勻速圓周運動的半徑R就越大，所需要的向心力F引=m2R就越大，相應地，物體所受重力越來越小，故物體位于北極（或南極）時重力最大（G=F萬），物體位于赤道上時所受重力最小。解答：無論物體放在什么位置，故，物體位于赤道時， ；物體位于兩極時，所以G1<G3<G2.點評：物體所受的重力只是地球對它的萬有引力的一個分力，除物體位于南極或北極時，重力等于萬有引力外，物體位于其他位置時，其重力都小于萬有引力，物體位于赤道上時，所受重力最小，但數(shù)值上差別很小，通常我們在定量計算時，一般取.例3：如圖，矩形均勻薄板長AC=60cm。寬CD=10cm,在B點用細線懸掛、板處于平衡，AB=35cm，則懸線和板邊緣CA的夾角=_.分析：先找出板的重心，然后根據(jù)二力平衡和幾何知識求解。解答：作出均勻薄板的幾何中心O，即為其重心，O應為AD和CE交點處，根據(jù)二力平衡條件可知， G與T等大反向、共線，如圖，由幾何知識：所以，.答案：點評：找重心，由共點力平衡條件和幾何知識是解題的關鍵。 四、課后練習 1、下列關于物體重力的說法，正確的是（ ） A重力就是地球對物體的吸引力 B靜止在水平面上的物體，對水平面的壓力大小等于物體的重力的大小 C重心就是物體內最重的一點 D將物體拿到月球上，重力會改變2、關于重力，下列說法正確的是（ ） A物體只有在落向地面時才受重力B重力的方向總是指向地心 C重力的大小可以用彈簧秤和桿秤直接測量 D重力的大小跟物體所處的地理緯度及離地面的高度有關，跟物體的速度無關3、下列關于力的說法中，正確的是（ ）A只有相互接觸的兩物體之間才會產生力的作用 B力是不能離開物體而獨立存在的，一個力既有施力物體，又有受力物體 C一個物體先對別的物體施加力后，才能受到反作用力 D物體的施力和受力是同時發(fā)生的4、以下關于力的幾種方法中，錯誤的是（ ） A力是物體間的相互作用 B力能使物體發(fā)生形變 C力是維持物體運動的原因 D力是物體產生加速度的原因5、足球運動員已將足球踢向空中，下列描述足球在向斜上方飛行過程中某時刻的受力如圖中，正確的是（G為重力，F(xiàn)為腳對球的作用力，f為空氣阻力）：6、有一批記者乘飛機從上海來到西藏旅游，他們托運的行李與在上海時比較，行李的質量將_（填“變大”“不變”或“變小”），所受重力的大小將_（填“變大”“不變”或“變小”）。 第三課時 彈力一、考點理解 1、定義：發(fā)生彈性形變的物體，會對跟它接觸的物體產生力的作用，這種力叫做彈力。2、產生條件：（1）物體間直接接觸；（2）接觸處發(fā)生形變（擠壓或拉伸）。3、方向：與物體形變的方向相反。彈力的受力物體是發(fā)生形變的物體，施力物體是引起形變的物體，常見的有如下幾種情況：（1）輕繩只能產生拉力，方向沿繩指向繩收縮的方向，如圖所示，兩細繩OA、OB懸掛一重物，兩繩對O點的拉力方向必沿繩指向繩收縮的方向，即T1、T2所示。（2）彈簧產生的壓力或拉力方向沿彈簧的軸線，指向彈簧恢復形變的方向。（3）輕桿既可產生壓力，又可產生拉力，且方向不一定沿桿。如圖所示，小車上固定一根折成角的曲桿，桿的另一端固定一質量為m的球，則當小車靜止時和以加速度a向右加速運動時桿對球的彈力大小及方向如何？解析：當小車靜止時，根據(jù)物體平衡條件可知，桿對球的彈力方向豎直向上，大小等于mg。當小車加速運動時，設小球受的彈力F與豎直方向成角，如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律，有：Fsin=ma，F(xiàn)cos=mg.解得：,tan= a/g 可見，桿對球彈力的方向與加速度大小有關，只有當加速度a=gtan、 且方向向右時即，桿對球的彈力才沿著桿，否則不沿桿的方向。(4)面與面接觸，點與面接觸的壓力或支持力的方向總垂直于接觸面，指向被壓或被支持的物體，如圖（a）所示，球和桿所受彈力的示意圖。（5）球與面接觸的彈力方向，如圖（b）所示,在接觸點與球心連線上而指向受力物體。（6）球與球接觸的彈力方向，垂直于過接觸點的公切面而指向受力物體。4、彈力的大小彈力的大小跟形變量的大小有關，形變量越大，彈力也越大。（1）彈簧的彈力，由胡克定律F=kx,k為勁度系數(shù)，由本身的物理條件（材料、長度、截面積等）決定，x為形變量，即彈簧伸縮后的長度L與原長L0的差：x=|L-L0|,不能將x當作彈簧的長度。（2）一般物體所受彈力的大小，應根據(jù)運動狀態(tài)，利用平衡條件和牛頓運動定律計算。 二、方法講解 彈力產生的條件是物體接觸且有彈性形變。我們分析和判斷物體所受的彈力，首先要看這個物體跟哪幾個物體有接觸，只有和這個物體直接接觸的物體才有可能給它以彈力的作用；然后再看和這個物體接觸的那些物體有沒有發(fā)生彈性形變，只有發(fā)生了彈性形變的物體才能產生彈力。但大部分彈性形變不能直接觀察，這時判斷彈力是否存在常常采用以下一些方法：（1）“消除法”：將與研究對象接觸的物體從想象中去掉，看研究對象能否保持原狀態(tài)，若能，則說明此處彈力不存在，若不能說明彈力存在。如圖所示，球A均靜止在兩光滑平面B、C之間，球與B、C面均接觸。（甲）圖中，小心去掉面B，球仍靜止，說明B面對球A無彈力，而水平面C則對球有彈力；（乙）圖中，球A受一水平外力，因此B面與球A之間一定有擠壓，B、C面對球均有彈力；（丙）圖中，去掉B面或C面球A均不能保持靜止，故B、C面對球A均有彈力，彈力方向垂直于接觸的B、C面且指向球心；（?。﹫D中，小心地移走B面，球A仍能靜止，所以球A只受一個彈力。由以上分析可知，兩物體接觸時不一定有彈性形變，因此也不定有彈力產生。（2）“假設法”：假設接觸處存在彈力，作出物體的受力圖，再根據(jù)力和運動的關系判斷是否存在彈力。如圖所示，球A與各接觸面是否有彈力存在呢？現(xiàn)假定N存在，作出球的受力圖，由圖可知，（甲）圖中的球A受力是可以平衡的。而（乙）、（丙）、（?。﹫D中的球A則不能平衡，（乙）圖中的小球將向右運動，（丙）圖中小球將要離開斜面，（?。﹫D中的小球則會向右加速運動。因此，（乙）、（丙）、（?。﹫D中的彈力N均不存在。圖中各球與接觸面間的彈力情況，亦可用“消除法”，消除接觸面，或消除彈力，即假想接觸面均不存在彈力N，根據(jù)條件，判斷物體是否會有運動趨勢而產生擠壓作用。若有，則可判斷實際上彈力存在；若無，則可判斷實際上彈力不存在。（3）根據(jù)力的平衡條件來判斷：在有些問題中，用“消除法”和“假設法”均不能作出判斷，還可以根據(jù)物體受力的平衡條件來判斷.如圖所示，小球A的重力G=20N，上端被豎直懸線掛于O點，下端與水平桌面相接觸，懸線對球A，水平桌面對球A是否有彈力？由于條件不足無法確定。但球A處于靜止狀態(tài)，球A所受的力為平衡力，即線對球拉力T及桌面的支持力N共同作用平衡重力G：T+ N = G.若繩剛好伸直，則T = 0，N = G；若球剛好離開桌面，則N = 0，T= G。綜上所述，判斷有無彈力，一般應根據(jù)物體的運動狀態(tài)及相關力學規(guī)律來確定，決不能主觀臆斷，憑空想象。例題：如圖所示的各圖中，光滑球A和球B之間一定有彈力的是（ ）分析與解答：運用“消除法”，即將球A從想象中去掉，看對球B有沒有影響。由此可知A、C、D三圖中球B仍能保持靜止狀態(tài)，而B圖中的球B將發(fā)生運動，故B正確。運用 “消除評注法”判斷彈力的有無，是最常用的方法，必須熟練掌握. 三、考點應用 例1：如圖所示，滑輪本身的質量忽略不計，滑輪O安裝在一根輕木桿上，一根輕繩AC繞過滑輪，A端固定在墻上，且繩保持水平。C端掛一重物，BO與豎直方向= 45，系統(tǒng)保持平衡。若保持滑輪的位置不變，改變角的大小，則滑輪受到細繩的彈力大小變化情況是：A.只有變小，彈力才變大 B只有變大，彈力才變大C不論變小或變大，彈力都變大 D不論如何變化，彈力都不變分析：滑輪不動時，相當于定滑輪，定滑輪不改變力的大小，只改變力的方向。由于兩繩間的夾角不變，所以不論如何變化，滑輪受到細繩的彈力不變。解答：由于兩繩間的夾角不變，因此兩繩對滑輪彈力的合力不變，無論怎樣改變，都不會改變繩對滑輪的彈力，彈力方向指向兩繩夾角的角平分線。答案：D點評：抓住定滑輪不改變力的大小和兩輕繩間的夾角不變這兩個關鍵條件。例2：水平橫梁的一端插入墻壁內，另一端裝有一小滑輪B，輕繩的一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛m=10kg的重物，CBA=30，求輕桿受到繩子的作用力。（g=10m/s2）分析：輕桿A端插入墻內，繩對桿的彈力不沿桿的方向；B處是定滑輪，同一根繩處處張力相等，均等于物重，只需求出兩段繩的合力，即為繩對輕桿的彈力。解答：以B處為研究對象，則B受力如圖，由圖可知， N = F合 =T = G = 100N方向：與水平面成30向下。答案：輕桿受到繩的作用力為100N，方向與水平面成30向下。點評：不能誤認為繩對桿的彈力一定是沿桿的方向。同一根繩張力處處相等。例3：用金屬制成的線材（如鋼絲、鋼筋）受到拉力會伸長，17世紀英國物理學家胡克發(fā)現(xiàn)：金屬絲或金屬桿在彈性限度內它的伸長與拉力成正比，這就是著名的胡克定律，這一發(fā)現(xiàn)為后人對材料的研究奠定了重要基礎?，F(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿，長為4m，橫截面積為0.8cm2，設計要求它受到拉力后的伸長不超過原長的，問最大拉力多大？由于這一拉力很大，桿又較長，直接測試有困難，選用同種材料。如下表所示：據(jù)此你能確定該金屬桿的最大拉力嗎？分析：首先通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，得出關于線材受拉力作用后，其伸長與材料的長度及材料的截面積之間滿足什么關系，然后根據(jù)實驗確立的這種關系，再用它來確定金屬桿承受的最大拉力為多大。解答：通過對測試數(shù)據(jù)表的觀察，不難發(fā)現(xiàn)，在相同拉力作用下，對截面積相等的線材伸長與其材料的長度成正比；對長度相等的線材，伸長與材料的截面積成反比。即用公式表示為。又由胡克定律依題意可得：則：當F=1000N，(1) L=1m,S=0.10cm2時，,有：0.08 = (2)L=4m、S=0.8cm2時， ,有：聯(lián)立解得：Fmax=104N.答案：能，最大拉力為104N. 點評：要善于從圖表中獲得有關信息，并歸納得出相關規(guī)律，這是要求學生必須具備的重要能力之一。學生思考：長度2m，截面積0.10cm2,受103N拉力，金屬桿伸長多少？ 四、課后練習 1、如圖所示，細繩豎直拉緊，小球和光滑斜面接觸，并處于平衡狀態(tài)，則小球受到的力是（ ）A重力、繩的拉力B重力、繩的拉力、斜面的彈力C重力、斜面的彈力D繩的拉力、斜面的彈力2、如圖所示，兩彈簧測力計平放在光滑水平桌面上，乙的一端系于墻上，兩彈簧測力計首尾相連。當在甲的一端掛鉤上用100N的水平拉力拉甲時，則甲、乙的讀數(shù)分別是（ ）A100N、0 B100N、100NC0、100N D200N、100N3、兩個物體A和B，質量分別為M和m，用跨過定滑輪的輕繩相連，A靜止于水平地面上，如圖所示，不計摩擦，A對繩的作用力的大小與地面對A的作用力的大小分別為（ ）Amg, (M-m)g Bmg, MgC(M-m)g, Mg D(M+m)g, (M-m)g4、如圖所示，兩木塊的質量分別為m1和m2，兩輕質彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2，上面木塊壓在上面的彈簧上（但不拴接），整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)緩慢向上提上面的木塊，直到它剛離開上面彈簧。在這過程中下面木塊移動的距離為（ ）A B C D5、圖中a、b、c為三個物塊，M、N為兩個輕質彈簧，R為跨過光滑定滑輪的輕繩，它們連接如圖，并處于平衡狀態(tài)，則（ ）A有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài)B有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)C有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)D有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于不伸不縮狀態(tài)6、如圖，有一半徑為r=0.2m圓柱繞豎直軸OO以的角速度勻速轉動。今用力F將質量1kg的物體A壓在圓柱側面，使其以的速度勻速下降。若物體A與圓柱面的摩擦系數(shù)，求力F的大?。ㄒ阎矬wA在水平方向受光滑擋板的作用，不能隨軸一起轉動）。 第四課時 摩擦力一、考點理解 摩擦力有滑動摩擦力和靜摩擦力兩種，它們的產生條件和方向判斷是相近的。1、產生的條件（1）相互接觸的物體間存在壓力；（2）接觸面粗糙；（3）接觸的物體之間有相對運動（滑動摩擦力）或相對運動的趨勢（靜摩擦力），這三點缺一不可。注意：不能絕對地說靜止物體受到的摩擦力必是靜摩擦力，運動的物體受到的摩擦力必是滑動摩擦力。靜摩擦力是保持相對靜止的兩物體之間的摩擦力，受靜摩擦力作用的物體不一定靜止?；瑒幽Σ亮κ蔷哂邢鄬瑒拥膬蓚€物體之間的摩擦力，受滑動摩擦力作用的兩個物體不一定都滑動。2、方向沿接觸面的切線方向（即與引起該摩擦力的彈力的方向垂直），與物體相對運動（或相對運動趨勢）的方向相反。例如：靜止在斜面上的物體所受靜摩擦力的方向沿接觸面（斜面）向上：如圖所示。注意：相對運動是以相互作用的另一物體為參考系的運動，與以地面為參考系的運動不同，故摩擦力是阻礙物體間的相對運動，其方向不一定與物體的運動方向相反。例如：站在公共汽車上的人，當人隨車一起啟動（即做加速運動）時，如圖所示，受重力G、支持力N、靜摩擦力f的作用。當車啟動時，人相對于車有向后的運動趨勢，車給人向前的靜摩擦力作用；此時人隨車向前運動，受靜摩擦力方向與運動方向相同。3、大小（1）靜摩擦力大小不僅跟物體所受的外力有關，還跟物體運動狀態(tài)有關，在一定限度內，相對運動趨勢越強，靜摩擦力越大。其大小只能根據(jù)物體所處的狀態(tài)（平衡或加速）由平衡條件或牛頓定律求解。靜摩擦力的變化存在一個最大值最大靜摩擦力，即物體將要開始相對滑動時摩擦力的大?。ㄗ畲箪o摩擦力與正壓力成正比）。（2）滑動摩擦力與正壓力成正比，即f=N.為動摩擦因數(shù)，與接觸面的材料和粗糙程度有關；N指接觸面的壓力，不一定等于重力，把物體的重力與支持面所受的壓力當作一對因果關系，認為彈力是由重力產生的，是一個錯誤的認識。4、摩擦力的功（1）靜摩擦力可以做負功，可以做正功，可以不做功。靜摩擦力做功不改變系統(tǒng)的機械能，故不改變系統(tǒng)的內能，因為靜摩擦力對某一物體做正功，其反作用力對另一物體做負功，由于兩物體相對位移為零，因而總功為零，故沒有內能產生。（2）滑動摩擦力亦既可對物體做正功，又可做負功，還可能不做功，滑動摩擦力做功多少與物體實際路徑有關。在只有一對滑動摩擦力做功的過程中，它們做功的代數(shù)和等于系統(tǒng)減少的機械能，即轉化為系統(tǒng)的內能，這就是摩擦生熱，在數(shù)值上等于滑動摩擦力與兩物體相對路程的乘積，即Q=fs相對。 二、方法講解 1、摩擦力方向的判斷（1）摩擦力的方向總是跟相對運動或相對運動的趨勢方向相反，不能理解成跟運動方向相反。（2）相對運動趨勢不如相對運動直觀，具有很強的隱蔽性，所以，靜摩擦力方向的判斷較動摩擦力方向的判斷困難。常用方法有“假設法”和“反推法”?！凹僭O法”是先假定靜摩擦力沿某方向，再分析物體的運動狀態(tài)是否出現(xiàn)跟已知條件相矛盾的結果，從而對假設方向作出取舍?！胺赐品ā笔菑难芯课矬w表現(xiàn)出的運動狀態(tài)這個結果反推它必須具有的條件，再分析組成條件的相關因素中摩擦力所起的作用，就很容易判斷出摩擦力的方向了。2、摩擦力大小的計算（1）首先分清摩擦的性質：是靜摩擦還是滑動摩擦。（2）滑動摩擦由公式f = N計算，f跟接觸面的大小無關，跟運動狀態(tài)無關。式中動摩擦因數(shù)由兩接觸面的狀況決定，跟N無關。計算中最關鍵的是對相互擠壓力N的分析，它跟研究物在垂直于接觸面方向的受力的組成密切相關，跟研究物在該方向上的運動狀態(tài)有關，特別是后者最易被人所忽視。注意N變引起f變的動態(tài)關系。（3）對于靜摩擦力，首先要區(qū)分最大值與非最大值。最大靜摩擦力:它是對應物體將發(fā)生相對運動這一臨界狀態(tài)時的摩擦力，只在這一狀態(tài)下才表現(xiàn)出來，它的數(shù)值跟相互擠壓力N成正比變化。非最大靜摩擦力：它的大小、方向都跟產生相對運動趨勢的外力密切相關，但跟接觸面相互擠壓力N無直接關系。因而有大小、方向的可變性，這是它的特點。對具體問題，要具體分析研究物的運動狀態(tài)。若為平衡狀態(tài)，的大小可由平衡條件建立方程求解；若為動力學狀態(tài)，可由牛頓定律、功和能、動量等關系建立方程求解，千萬不可生搬硬套。 三、考點應用 例1：如圖所示，A、B兩物體疊放在水平面上，水平力F作用在A上，使兩者一起向右做勻速直線運動，下列判斷正確的是（ ）A由于A、B一起做勻速直線運動，故A、B間無摩擦力BA對B的靜摩擦力大小為F，方向向右CB對地面的滑動摩擦力的大小為F，方向向右DB物體受到了向右的靜摩擦力和向左的滑動摩擦力分析：以A為研究對象，它和B一起做勻速直線運動，也就是說它們之間沒有相對運動，它受到了一個向右的水平拉力，它一定還要受到一個向左的水平力與拉力F平衡，而A只與B有接觸，故B給A一個水平向左的靜摩擦力與拉力F平衡。由于力是相互作用的，A受到B對它向左的靜摩擦力，A一定要對B施加一個向右的靜摩擦力；B做勻速直線運動，它在水平方向上一定要受到一個向左的力來與A對B的靜摩擦力平衡；B是在水平面上運動，顯然，地面對B有一個向左的滑動摩擦力，那么，B對地面施加一個向右的滑動摩擦力。解答：B能與A一起向右勻速運動，一定要受到A對B的水平向右的靜摩擦力作用，故A錯，B對。B與地面間發(fā)生了相對運動，B與地面間存在滑動摩擦力，故C、D都對。答案：BCD點評：判斷物體是否受靜摩擦力的作用，在很多情況下不采用其定義來判斷，而是采用其運動狀態(tài)和受力情況來分析判斷，因為對于一個不動的物體，判斷它的運動趨勢是比較困難的。而滑動摩擦力的判斷，則可以直接由其相對運動的情況來判斷。例2：如圖所示，位于斜面上的物塊m在沿斜面向上的力F作用下處于靜止狀態(tài)，則斜面作用于物體的靜摩擦力（ ）A 方向可能沿斜面向上B 方向可能沿斜面向下C大小可能等于0D大小可能等于F分析：運用臨界狀態(tài)法和極值法分析。當F較大時，m可能有向上的運動趨勢；當F較小時，m可能有向下的運動趨勢；當F為某一合適值即F=mgsin時，可有=0；當時，則有.解答：當F>mgsin時，物體具有向上運動趨勢，靜摩擦力方向向下，故B對；當F=mgsin時，=0，故C對。當F<mgsin時，物體有向下運動趨勢，故A對；當時，故D對。答案：ABCD點評：物體在幾個共點力作用下處于靜止狀態(tài)時，所受靜摩擦力的情況具有不確定性，必須根據(jù)具體情況作具體分析。其大小總等于使物體沿相互接觸面發(fā)生相對運動趨勢的外加力作用，方向與該力方向相反，還可以從力和運動角度去分析。例3：如圖所示，有兩本完全相同的書A、B，書重均為5N，若將兩本書等分成若干份后，交叉地疊放在一起，置于光滑的桌面上，并將書A通過一輕質彈簧測力計與墻壁相連，用水平向右的力F把書B抽出。現(xiàn)測得一組數(shù)據(jù)如下表所示：實驗次數(shù)1234N將書分成的份數(shù)24816逐頁交叉彈簧測力計的示數(shù)4.510.522.546.5190.5根據(jù)表中數(shù)據(jù)，試求：（1）若將書分成32份，彈簧測力計的示數(shù)為多大？（2）該書的頁數(shù)。（3）如果兩本書任意兩張之間的動摩擦因數(shù)都相等，則為多大？，分析:對表中數(shù)據(jù)進行分析可知,把書分成4等份時，彈簧測力計的示數(shù)比前一次增加6N,將書分成8等份時,彈簧測力計的示數(shù)比前一次增加12N,將書分成16等份時,彈簧測力計的示數(shù)比前一次增加24N,依次類推,將書分成32等份時可根據(jù)規(guī)律得出彈簧測力計示數(shù). 解答：（1）對表中數(shù)進行分析,將書分成32等份時,彈簧測力計示數(shù)為46.5N+48N=94.5N.(2)：同理,對表中數(shù)據(jù)分析可知，書的頁數(shù)為64頁.(3)彈簧測力計的示數(shù)即為兩本書之間的滑動摩擦力的大小。以分成2等份為例,對書:=F/3G =4.5N/(35)=0.3答案：（1）94.5N;（2）64頁；（3）=0.3.點評：求解此類問題的關鍵是善于從圖表中獲取信息，找出規(guī)律，另外注意對A的滑動摩擦力的正確分析。例4：如圖，一直角斜槽（兩槽間夾角為90）與水平面的傾角為，一橫截面為正方形的物塊恰能沿此槽勻速下滑。假定兩槽面的材料和表面情況相同，試求物塊與槽之間的動摩擦因數(shù). 分析：物塊沿斜槽勻速下滑，物塊受到的摩擦力與“下滑力”大小相等；而滑動摩擦力f=N，此題最關鍵是求物塊與接觸面間的正壓力。注意:物塊與兩側槽面均有摩擦。解答：依題意 綜合以上各式得：答案:點評：求出物塊對斜槽的正壓力是解題的關鍵. 四、課后練習 1、在水平力F作用下，重為G的物體靜止在墻壁上，如圖所示，若物體與墻之間的動摩擦因數(shù)為，則物體所受的摩擦力的大小為（ ）AF BG CG D2、如圖所示為皮帶傳動示意圖，O1是主動輪，O2是從動輪，兩 輪水平放置。當主動輪順時針勻速轉動時，重10N的物體同皮帶一起運動。若物體與皮帶間最大靜摩擦力為5N，則物體所受皮帶的摩擦力的大小和圖中皮帶上P、Q兩處所受到的摩擦力的方向是（ ）A5N；向下、向下B0；向下、向上C0；向上、向上 D0；向下、向下3、如圖所示，A為長木板，在水平面上以速度v1向右運動，物塊B在木板A的上面以速度v2向右運動。下列判斷正確的是（ ） A若v1 = v2，A、B之間無滑動摩擦力B若v1 > v2，A受到了B所施加向右的滑動摩擦力C若v1 < v2，B受到了A所施加向右的滑動摩擦力D若v1 > v2，B受到了A所施加向左的滑動摩擦力4、如圖所示，物體質量為m，靠在粗糙的豎直墻上，物體與墻間的動摩擦因數(shù)為，要使物體沿著墻勻速滑動，則外力F的大小可能是（ ） A B C. D5、如圖甲所示，粗糙長木板的一端固定在鉸鏈上，木塊放在木板上，開始木板成水平位置。當木板向上轉動，角逐漸增大的過程，摩擦力f的大小隨角變化最有可能的是圖乙中的（ ）6、如圖，在傾角30的粗糙斜面上有一重為G的物體，若用與斜面底邊平行的水平恒力推它，恰好能使它做勻速直線運動，物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為（ ） A B C D 第五課時 受力分析一、考點理解 受力分析的要點：1、受力分析的步驟（1）明確研究對象即確定受力物體。（2）隔離物體分析將研究對象從周圍物體中隔離出來，進而分析周圍有哪些物體對它施加力。（3）畫出受力圖示邊分析邊將力一一畫在受力圖上，準確標明各力的方向。（4）分析受力順序先重力、后彈力、再摩擦力、然后再分析其他的作用力。2、受力分析的三個判斷依據(jù)（1）“條件”判據(jù)：即根據(jù)力的產生條件來判斷物體是否受到某個力的作用。（2）“效果”判據(jù)：即根據(jù)力的作用效果來判斷物體是否受到某個力的作用。（3）“相互作用”判據(jù)：即根據(jù)力的作用的相互性來判斷物體是否受到某個力的作用。 二、方法講解 研究物體的運動，正確地分析物體的受力是關鍵。所謂受力分析就是把研究對象在給定物理環(huán)境中所受到的力全部找出來，并畫出相應受力圖。1、受力分析的依據(jù)（1）依據(jù)各種力的產生條件和性質特點，每種力的產生條件提供了其存在的可能性，由于力的產生原因不同，形成不同性質的力，這些力又可歸結為場力和接觸力，接觸力（彈力和摩擦力）的確定是難點，兩物體直接接觸是產生彈力、摩擦力的必要條件，彈力產生原因是物體發(fā)生形變，而摩擦力的產生除物體間相互擠壓外，還要發(fā)生相對運動或相對運動趨勢。（2）依據(jù)作用力和反作用力的同時存在，受力物體和施力物體同時存在。一方面物體所受的每個力都有施力物體和它的反作用力，找不到施力物體的力和沒有反作用力的力是不存在的；另一方面，依據(jù)作用力和反作用力的關系，可靈活變換研究對象，由作用力判斷出反作用力。（3）依據(jù)物體所處的運動狀態(tài)：有些力存在與否或者力的方向較難確定，要根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用物體的平衡條件或牛頓運動定律判斷。例：如圖所示，斜面小車M靜止在光滑水平面上，一邊緊貼墻壁。若再在上面加一物體m，且M、m相對靜止，試分析小車受哪幾個力的作用？分析：對M和m整體分析，它們必受到重力和地面支持力，由于小車靜止，由平衡條件知墻面對小車必無作用力。以小車為研究對象，如圖所示，它受四個力：重力Mg，地面的支持力，m 對它的壓力N2和靜摩擦力f，由于m靜止，可知f和的合力必豎直向下。說明：M與墻有接觸，但是否有擠壓，應由M和m的狀態(tài)決定。若m沿M加速下滑，加速度為a，則墻對M就有彈力作用，彈力N3水平，大小N3= 2、受力分析的步驟（1）明確研究對象即確定受力物體。（2）隔離物體分析將研究對象從周圍物體中隔離出來，進而分析周圍有哪些物體對它施加力。（3）畫出受力圖示邊分析邊將力一一畫在受力圖上，準確標明各力的方向。（4）分析受力順序先重力、后彈力、再摩擦力、然后再分析其他的作用力。注意： 為防止丟力，在分析接觸力時應繞研究對象觀察一周，對每個接觸點要逐一分析。不能把作用在其它物體上的力錯誤地認為通過力的傳遞作用在研究對象上。正確畫出受力示意圖。畫圖時標清力的方向，對不同的力標示出不同的符號。3、注意（1）不要把研究對象所受的力與它對其它物體的作用力相混淆。譬如以A為研究對象，則要找出“甲對A”、“乙對A”的力，而“A對甲”、“A對乙”的力就不是A所受的力。（2）對于作用在物體上的每一個力，都必須明確其來源，即每一個力都應找出施力物體，不能無中生有。（3）只分析“性質力”，不分析 “效果力”，不能把兩者混淆重復分析。例如：有人認為在豎直面內做圓周運動的物體運動到最高點時受到了重力、繩的拉力和向心力共三個力的作用。實際上向心力是效果力，是由重力和繩拉力的合力來提供的，不屬某一性質的力，這樣的分析是重復的分析。（4）合力和分力不能重復地列為物體所受的力，不能把分力列為物體所受的一個力，又如分析斜面上的物體受力時，不能把重力和“下滑力”并列為物體所受的力，因為下滑力是重力的一個分力。（5）畫完受力圖后應對分析結果作一番檢查，看能否使研究對象處于題目所給的運動狀態(tài)（靜止或加速）之中，否則，必是出現(xiàn)了多力或漏力的現(xiàn)象。 三、考點應用 例1：如圖所示，物體A重為GA=10N，物體B重