2019-2020年高一物理《3.2 受力分析》學(xué)案.doc
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2019-2020年高一物理《3.2 受力分析》學(xué)案 【學(xué)習(xí)目標】 掌握受力分析的步驟,養(yǎng)成良好的受力分析習(xí)慣,并能正確的規(guī)范的畫出受力分析圖。 【自主學(xué)習(xí)】 一、摩擦力 1.定義:相互接觸的物體間發(fā)生 時,在接觸面處產(chǎn)生的阻礙 的力. 2.產(chǎn)生條件:兩物體 .這四個條件缺一不可. 兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件(沒有彈力不可能有摩擦力). 3.滑動摩擦力大小:滑動摩擦力;其 中FN是壓力,μ為動摩擦因數(shù) ,無單位. 說明:⑴在接觸力中,必須先分析彈力,再分析摩擦力. ⑵只有滑動摩擦力才能用公式F=μFN,其中的FN表示正壓力,不一定等于重力G. G F F1 F2 f FN α 例1.如圖所示,用跟水平方向成α角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運動,木塊和天花板間的動摩擦因數(shù)為μ,求木塊所受 α F G 的摩擦力大小. 解:由豎直方向合力為零可得FN=Fsinα-G, 因此有:f =μ(Fsinα-G) 4.靜摩擦力大小 ⑴必須明確,靜摩擦力大小不能用滑動摩擦定律Ff=μFN計算,只有當靜摩擦力達到最大值時,其最大值一般可認為等于滑動摩擦力,即Fm=μFN F A B ⑵靜摩擦力:靜摩擦力是一種 力,與物體的受力和運動情況有關(guān).求解靜摩擦力的方法是用力的平衡條件或牛頓運動定律.即靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運動情況共同確定,其可能的取值范圍是 0<Ff≤Fm 例2.如圖所示,A、B為兩個相同木塊,A、B間最大靜摩擦力Fm=5N,水平面光滑.拉力F至少多大,A、B才會相對滑動? 解:A、B間剛好發(fā)生相對滑動時,A、B間的相對運動狀態(tài)處于一個臨界狀態(tài),既可以認為發(fā)生了相對滑動,摩擦力是滑動摩擦力,其大小等于最大靜摩擦力5N,也可以認為還沒有發(fā)生相對滑動,因此A、B的加速度仍然相等。分別以A和整體為對象,運用牛頓第二定律,可得拉力大小至少為F=10N (研究物理問題經(jīng)常會遇到臨界狀態(tài).物體處于臨界狀態(tài)時,可以認為同時具有兩個狀態(tài)下的所有性質(zhì)) 5.摩擦力方向 ⑴摩擦力方向和物體間 的方向相反. a v相對 ⑵摩擦力的方向和物體的運動方向可能成任意角度.通常情況下摩擦力方向可能和物體運動方向相同(作為動力),可能和物體運動方向相反(作為阻力),可能和物體速度方向垂直(作為勻速圓周運動的向心力).在特殊情況下,可能成任意角度. 例3.小車向右做初速為零的勻加速運動,質(zhì)量為m的物體恰好沿車后壁勻速下滑.求物體下滑過程中所受摩擦力和彈力的大小,并分析物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的關(guān)系. 解:豎直方向:f=mg;水平方向:N=ma 物體受的滑動摩擦力始終和小車的后壁平行,方向豎直向上,而物體的運動軌跡為拋物線,相對于地面的速度方向不斷改變(豎直分速度大小保持不變,水平分速度逐漸增大),所以摩擦力方向和運動方向間的夾角可能取90和180間的任意值. 由例2和例3的分析可知:無明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動力.就是說:彈力、靜摩擦力的大小和方向都無法由公式直接計算得出,而是由物體的受力情況和運動情況共同決定的. 6.作用效果:阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢,但對物體來說,摩擦力可以是動力,也可以是阻力. 7.發(fā)生范圍: ①滑動摩擦力發(fā)生在兩個相對運動的物體間,但靜止的物體也可以受滑動摩擦力; ②靜摩擦力發(fā)生在兩個相對靜止的物體間,但運動的物體也可以受靜摩擦力. 8.規(guī)律方法總結(jié) (1)靜摩擦力方向的判斷 F A B ①假設(shè)法:即假設(shè)接觸面光滑,看物體是否會發(fā)生相對運動;若發(fā)生相對運動,則說明物體原來的靜止是有運動趨勢的靜止.且假設(shè)接觸面光滑后物體發(fā)生的相對運動方向即為原來相對運動趨勢的方向,從而確定靜摩擦力的方向. ②根據(jù)物體所處的運動狀態(tài),應(yīng)用力學(xué)規(guī)律判斷. B AS F 如圖所示物塊A和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做勻加速直線運動時,若A的質(zhì)量為m,則很容易確定A所受的靜摩擦力大小為ma,方向水平向右. ③在分析靜摩擦力方向時,應(yīng)注意整體法和隔離法相結(jié)合. 如圖所示,在力F作用下,A、B兩物體皆靜止,試分析A所受的靜摩擦力. (2)摩擦力大小計算 ①分清摩擦力的種類:是靜摩擦力還是滑動摩擦力. ②滑動摩擦力由Ff=μFN公式計算.最關(guān)鍵的是對相互擠壓力FN的分析,它跟研究物體在垂直于接觸面方向的力密切相關(guān),也跟研究物體在該方向上的運動狀態(tài)有關(guān).特別是后者,最容易被人所忽視.注意FN變,則Ff也變的動態(tài)關(guān)系. ③靜摩擦力:最大靜摩擦力是物體將發(fā)生相對運動這一臨界狀態(tài)時的摩擦力,它只在這一狀態(tài)下才表現(xiàn)出來.它的數(shù)值跟正壓力成正比,一般可認為等于滑動摩擦力.靜摩擦力的大小、方向都跟產(chǎn)生相對運動趨勢的外力密切相關(guān),但跟接觸面相互擠壓力無直接關(guān)系.因而靜摩擦力具有大小、方向的可變性,即靜摩擦力是一種被動力,與物體的受力和運動情況有關(guān).求解靜摩擦力的方法是用力的平衡條件或牛頓運動定律.即靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運動情況共同確定,其可能的取值范圍是 0<Ff≤Fm 二、物體受力分析 1.明確研究對象 在進行受力分析時,研究對象可以是某一個物體,也可以是保持相對靜止的若干個物體。在解決比較復(fù)雜的問題時,靈活地選取研究對象可以使問題簡潔地得到解決.研究對象確定以后,只分析研究對象以外的物體施予研究對象的力(既研究對象所受的外力),而不分析研究對象施予外界的力. 2.按順序找力 必須是先場力(重力、電場力、磁場力),后接觸力;接觸力中必須先彈力,后摩擦力(只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力). 3.只畫性質(zhì)力,不畫效果力 畫受力圖時,只能按力的性質(zhì)分類畫力,不能按作用效果(拉力、壓力、向心力等)畫力,否則將出現(xiàn)重復(fù). 4.需要合成或分解時,必須畫出相應(yīng)的平行四邊形(或三角形) 在解同一個問題時,分析了合力就不能再分析分力;分析了分力就不能再分析合力,千萬不可重復(fù). 【典型例題】 例1.畫出下列各圖中物體A、B、C的受力示意圖(已知物體A、B、C均靜止). B 乙 ∟ 丙 C α A O 甲 例2、A、B、C三物塊質(zhì)量分別為M、m和m0,作如圖所示的聯(lián)結(jié)。繩子不可伸長,且繩子和滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計。若B隨A一起沿水平桌面作勻速運動,則可以斷定(A ) (A)物塊A與桌面之間有摩擦力,大小為m0g (B)物塊A與B之間有摩擦力,大小為m0g (C)桌面對A,B對A,都有摩擦力,兩者方向相同,合力為m0g (D)桌面對A,B對A,都有摩擦力,兩者方向相反,合力為m0g 例3、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)。則斜面作用于物塊的靜摩擦力的( ABCD ) (A)方向可能沿斜面向上(B)方向可能沿斜面向下 (C)大小可能等于零(D)大小可能等于F 例4、如圖19-8所示,C 是水平地面,A、B是兩個長方形物塊,F(xiàn)是作用在物塊B上沿水平方向的力,物體A和B以相同的速度作勻速直線運動。由此可知,A、B間的滑動摩擦系數(shù)μ1和B、C間的滑動摩擦系數(shù)μ2有可能是(BD )。 (A)μ1=0,μ2=0(B)μ1=0,μ2≠0 (C)μ1≠0,μ2=0(D)μ1≠0,μ2≠0 【針對訓(xùn)練】 1.汽車在平直公路上勻速前進(設(shè)驅(qū)動輪在后),則(D) A.前、后輪受到的摩擦力方向均向后 B.前、后輪受到的摩擦力方向均向前 C.前輪受到的摩擦力向前,而后輪受到的摩擦力向后 D.前輪受到的摩擦力向后,而后輪受到的摩擦力向前 2.分析物體A在以下四種情況下所受的靜摩擦力的方向: ①物體A靜止于斜面,如圖甲所示. ②物體A受到水平拉力F的作用,仍靜止在水平面上,如圖乙所示. ③物體A放在車上,當車在剎車過程中,如圖丙所示. A 丁 ω ④物體A在水平轉(zhuǎn)臺上,隨轉(zhuǎn)臺一起勻速轉(zhuǎn)動,如圖丁所示. 甲 A 丙 A 乙 F A B C F A 3.如圖所示,一木塊放在水平面上,在水平方向施加外力F1=10 N,F2= 2 N,木塊處于靜止狀態(tài).若撤去外力F1,則木塊受到的摩擦力大小為 2 N,方向 水平向右 . 4.如圖所示,三個物體疊放著,當作用在B物體上的水平力F=2N時, 三個物體均靜止,則物體A與B之間的摩擦力大小為 0 N,B與C之間 的摩擦力大小為 2 N,C與地面之間的摩擦力大小為 2 N. 5.如圖所示,質(zhì)量為m,橫截面為直角三角形的物塊ABC,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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