高一物理期末复习全套教学案第二章相互作用Word文档下载推荐.docx
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(例1,针对练习1)
二、三种最常见的力:
1.重力
(1)重力:
由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力.
(2)重力的大小:
①由G=mg计算②用弹簧秤测量,物体处于静止时,弹簧秤的示数等于重力的大小.
(3)重力的方向竖直向下(即垂直于水平面向下).
(4)重心:
物体所受重力的作用点.①质量分布均匀的物体的重心,只与物体的形状有关.形状规则的均匀物体,它的重心就在几何中心上,如均匀直棒的重心,在棒的中心.②质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关.③薄板形物体的重心,可用悬挂法确定.
(例2,针对练习2)
2.弹力:
(1)形变:
物体在力的作用下形状或体积发生改变,叫做形变.
(2)弹力:
发生形变的物体,由于要恢复原状,就会对跟它接触使它发生形变的物体产生力的作用,这种力叫做弹力.
(3)弹力产生的条件:
两物体①直接接触,②有弹性形变.
(4)弹力的方向:
弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反.
常见支持物的弹力方向:
平板的弹力垂直于板面指向被支持的物体;
曲面的弹力垂直于曲面该处的切平面指向被支持的物体;
支承点的弹力垂直于跟它接触的平面(或曲面的切平面)指向被支持的物体;
绳索的弹力沿着绳子指向收缩的方向.
(5)弹力的大小:
弹力的大小跟形变的大小有关,形变越大,弹力越大.
①虎克定律:
在弹性限度内,弹簧的弹力跟它的伸长成正比,即F=kx,k叫劲度系数,单位是N/m.
弹性限度:
如果物体的形变过大,超过一定的限度,物体的形状将不能恢复,这个限度叫着弹性限度.
②对于微小形变产生的弹力大小,一般根据物体所处的状态,利用平衡条件或动力学规律求解.
(例3、4,针对练习3)
3.滑动摩擦力
(1)定义:
一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时,所受到的阻碍它相对滑动的力.
(2)产生的条件:
⑴两物体相互接触挤压;
(2)物体间接触面不光滑;
(3)两物体间存在相对运动.
(3)大小:
跟压力FN成正比,F=μFN.
(4)方向:
与接触面相切,并且跟物体相对运动的方向相反.
(5)作用效果:
总是阻碍物体间的相对运动.
4.静摩擦力
两个相互接触、相对静止的物体,由于有相对运动趋势,而在物体接触处产生的阻碍相对运动的力.
(2)产生的条件:
①两物体相互接触挤压;
②物体间接触面不光滑;
③两物体相对静止但存在相对运动趋势.
(3)方向:
总是跟接触面相切,并且跟物体3)相对运动趋势的方向相反,与物体接触面之间的弹力方向垂直.
(4)大小:
等于使物体产生相对运动趋势的外力的大小.两物体间的静摩擦力F在零和最大静摩擦力fmax之间,即O<
F≤Fmax,
(5)最大静摩擦力Fmax:
①Fmax略大于滑动摩擦力f,为方便起见,解题时如无特殊说明,可认为Fmax=F.
②Fmax的数值跟相互接触的两物体的材料、接触面的粗糙程度有关,跟正压力成正比,但静摩擦力的数值与正压力大小不成正比.
(例5、6,针对练习4、5)
疑难探究
1.弹力有无的判断方法
对于形变明显的情况(如弹簧)可由形变直接判断,形变不明显的通常用下面三种方法:
方法1:
“假设法”分析物体间的弹力
欲分析一物体的某一接触处是否有弹力作用,可先假设没有所接触的物体,看看被研究的物体有怎样的运动趋势:
①若被研究的物体倒向原接触物的一边,则两者之间有挤压的弹力,它们之间的弹力方向必与接触面(或接触点的切面)垂直,且指向受力物体的内部.
②若被研究的物体倒向远离接触物的一边,则两者之间只可能产生拉伸的弹力,倘若仅是物体与细绳连接,它们之间的弹力方向必定沿绳指向各自的外部.
③若被研究的物体仍不动,则两者之间无弹力.
方法2:
“替换法”分析物体间的弹力
用细绳替换装置中的杆件,看能不能维持原来的力学状态,如果能维持,则说明这个杆提供的是拉力;
否则,提供的是支持力
方法3:
根据“物体的运动状态”分析弹力
由运动状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依据物体的运动状态,由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程,求解物体间的弹力.
(例7,针对练习6)
2.如何判断静摩擦力的方向?
静摩擦力的方向沿着两物体接触面的切线,与相对运动趋势的方向相反,而相对运动趋势的方向又难以判断,这就使静摩擦力方向的判断成为一个难点.判断静摩擦力的方向常用下列方法:
(1)用假设法判断静摩擦力的方向:
我们可以假设接触面是光滑的,判断物体将向哪滑动,从而确定相对运动趋势的方向,进而判断出静摩擦力的方向.如右栏例1.
(2)根据物体的运动状态判断静摩擦力的方向:
首先弄清物体运动状态(是平衡状态,加速或减速状态),分析出除摩擦力外的其它力,看是否能维持这个运动状态,若不能维持,说明一定受摩擦力,根据平衡条件或牛顿定律,即可判断出静摩擦力的方向.(如例8、9;
针对练习7)
3.怎样对物体受力分析?
受力分析时应注意哪些问题?
受力分析的一般步骤和方法是:
⑴明确研究对象,即要对哪个物体进行受力分析,并将研究对象与其它物体隔离开,最好将研究对象单独画出来,中途不要更换研究对象.⑵画出物体所受重力,重力的方向总是已知的,地球附近的物体都要受重力的作用.⑶绕研究对象环绕一周,找出研究对象与另外物体所有的接触处,进行接触力(摩檫力、弹力)的分析.⑷对研究对象与另外物体的接触处,按弹力、摩檫力的存在判断方法,分析各处接触的弹力和摩檫力,并按它们的实际方向画出示意图。
(5)对带电体、磁体还要分析是否受到电力或磁力作用).
注意的问题是:
1.分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其它物体所施加的力.例如所研究的物体A,那么只分析“甲对A”,“乙对A”、“丙对A”等施加的作用力,而不分析“A对甲”、“A对乙”、“A对丙”等施加的作用力,也不能把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上.
2.只分析根据性质命名的力(重力、弹力、摩擦力),不分析按效果命名的力(如下滑力、动力、阻力).例如,有人认为在在竖直面内做圆周运动的物体运动至最高点时,受三个力的作用:
重力、绳的拉力和向心力,实际上这个向心力是重力、与拉力的合力,是“效果力”,不属于单独性质的力.
3.分析物体受力时,除了考虑它与周围物体的作用力外,有时还要结合物体的运动情况进行分析.当物体的运动情况不同时,其受力情况往往不同.
4.为了使问题简化,常忽略某些次要的力,如物体运动速度不大时的空气阻力,物体在空气中所受的浮力,物体在水中运动时水的阻力.
(例10;
针对练习8)
【例1】关于力的概念,下列说法哪些是正确的()
A.一个力必然联系着两个物体,其中每个物体既是受力物体又是施力物体
B.只要两个力的大小相同,它们产生的效果一定相同
C.物体受到力的作用,运动状态一定改变
D.竖直向上抛出的物体,物体竖直上升,是因为竖直方向受到升力的作用
【例2】下列关于重力的说法中,正确的是()
A.物体只有静止时才受重力
B.重力的方向总是指向地心
C.物体在赤道上受的重力最小
D.物体挂在弹簧秤下,弹簧秤的示数一定等于物体的重力
【例3】请在下面的图2-1-1中画出杆或球所受的弹力.
A
B
C
D
图2-1-1
【例4】如图2-1-2,A、B两个矩形木块用轻弹簧相连接,弹簧的劲度系数为k,A、B的质量分别为m、2m,将它们竖直叠放在水平地面上,用力将A缓慢地竖直提起,A向上提起多大高度时,木块B将离开水平地面.
图2-1-2
【例5】一个重为200N的物体,放在水平面上,物体与水平面的动摩擦因数μ=O.1,试计算该物体在下列几种情况下受到的摩擦力
(1)物体开始时静止,用F=5N的水平向右的力拉物体.
(2)物体开始时静止,用F=30N的水平向右的力拉物体.
(3)物体开始以v=15m/s的初速度向左运动,用F=l5N的水平向右的力拉物体.
图2-1-3
【例6】把一重为G的物体,用一个水平推力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上如图2-1-3所示,开始,物体从t=0受的摩擦力F摩随t的变化关系的是图2-1-4中的()
图2-1-4
【例7】如图2-1-5所示,小车上固定着一根弯成θ角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m的球.试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向:
①小车静止;
②小车以加速度;
③水平向右运动.
图2-1-5
【例8】如图2-1-6,位于斜面上的物体m在沿斜面向上的力F的作用下,处于静止状态,则斜面作用于物块的静摩擦力的方向
A.沿斜面向上
F
图2-1-6
B.沿斜面向下
C.可能没有摩擦力
D.以上三种情况都有可能。
【例9】如图2-1-7所示,AB是夹在相同板间的完全相同的两木块,并与板相对静止,试判断A、B间的摩擦力的方向?
图2-1-7
图2-1-8
【例10】
(1)如图2-1-8所示,物体A、B叠放在光滑的水平桌面上,现有两根轻绳分别跨过光滑的定滑轮水平地系在A、B上,在轻绳的另一端施加了大小相等的力F的作用,且A、B处于静止状态。
试分别分析A、B两物体的受力情况。
(2)如图2-1-9所示,A、B在动滑轮的作用下向右匀速运动,试分析A物体受的力。
图2-1-9
图2-1-10
(3)如图2-1-10所示,重力为G的长木板AB,A端靠在光滑的墙壁上,AB上又放置一木板m,整个系统处于静止,请画出木板AB的受力图
__________________________________典型例题答案______________________________
【例1】解析:
有力存在,必有两个物体同时存在,由于力的相互性,每个物体既是受力物体,同时也是施力物体,故A正确.力产生的效果不但跟力的大小有关,还与力的方向、作用点等有关,故B错.力的作用效果除运动状态改变还有形变,故C错.竖直向上升的物体,找不到施力物体,故此力不存在,D错.
答案:
说明:
力具有物质性、相互性、矢量性、同时性等性质,要全面理解力的概念.
【例2】解析:
物体受重力与运动状态是静止还是运动无关,故A错.重力实际是万有引力的一个分力(另一个分力提供物体绕地球自转的向心力),万有引力方向指向地心,重力不一定(只有两极或赤道重力指向地心)故B错.在赤道上,物体的重力等于万有引力与物体随地球运动的向心力之差,而在赤道上向心力最大,故物体的重力最小,C正确.
只有在弹簧静止或匀速运动时,测出的才是物体的重力,若弹簧秤拉着物体加速上升或下降则弹簧秤的示数不等于重力,故D错.
重力与引力的关系:
引力除产生重力外,还要提供物体随地球自转所需的向心力,因物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力不同,故同一物体在地球上不同纬度处重力大小不同,在两极最大,赤道最小.
【例3】解析:
如图2-7所示.
弹力是一种接触力,一定在接触处发生,画弹力的方向时,作用点要画在接触处,最好有参照物如指向球心、加垂直号等.
图2-1-11
【例4】解析:
A向上提起的高度为弹簧增加的长度.开始时,弹簧被压缩,对A有mg=kx1,离开地面时,弹簧被拉伸,对B有2mg=kx2,A上提高度x=x1+x2=3mg/k
【例5】解析:
因为f=μN=O.1×
200N=2ON,可认为最大静摩擦力fm=2ON,所以静摩擦力的取值范围是O<
F≤2ON.
(1)由于F=5N<
fm,物体仍静止,所受静摩擦力f静=5N,方向水平向左.
(2)由于F=30N>
Fm,所以物体相对平面向右运动.这时物体所受滑动摩擦力大小为F=μN=20N,方向水平向左.
(3)由于物体向左运动,所受滑动摩擦力方向水平向右,大小仍为2ON.
①求摩擦力不但求出大小,还要指明方向.②计算滑动摩擦力时,不要受无关因素的干扰,如(3)中向右的水平的拉力.
【例6】解析:
物体在竖直方向上只受重力、摩擦力
的作用,由于F从零开始均匀增大,物体的运动情况是先加速下滑,再减速下滑、最后静止,整个运动过程中,摩擦力为滑动摩擦力,其大小为f=uN=ukt,即f与t成正比,图线是过原点的直线.
当物体的速度减为零后,动摩擦力变为静摩擦力,其大小由平衡条件知f=G,所以物体静止后的图线为平行于t轴的直线,故本题正确答案为B.
若各阶段的摩擦力不同,应先弄清楚是什么性质的摩擦力,在用其各自的规律去分析.
【例7】【解析】
(1)接触面间的弹力方向是一定垂直于接触面,但固定在杆上的物体所受的弹力大小和方向都是可变的,其方向可能沿杆也可能不沿杆,故需利用平衡条件或牛顿第二定律来判断.小车静止时,根据物体平衡条件知,杆对球产生的弹力方向竖直向上,且大小等于球的重力mg·
(2)选小球为研究对象,小车以加速度a向右运动时,小球所受重力和杆的弹力的合力一定水平向右,此时,弹力F的方向一定指向右上方,只有这样,才能保证小球在竖直方向上保持平衡,水平方向上具有向右的加速度,假设小球所受弹力方向与竖直方向的夹角为θ,(如上图所示),根据牛顿第二定律有Fsinθ=ma,Fcosθ=mg,解得F=m
,
tanθ=
【例8】解析:
物体受到重力G、支持力N、推力F的作用,由于它们的大小关系不确定,必须讨论几种情况(垂直于斜面的力平衡,只分析平行于斜面的力即可):
(1)力F大于重力G沿斜面向下的分力,物体有向上的运动趋势,受的静摩擦力的方向向下。
(2)力F小于重力G沿斜面向下的力,物体有向下的运动趋势,受的静摩擦力的方向向上.(3)力F等于重力G沿斜面向下的力,物体没有相对运动趋势,受的静摩擦力为零。
故答案为D。
运动趋势的方向的判断可用假设法:
假设无摩擦,看所受合力的方向,合力的方向向哪,则运动趋势的方向就向哪。
【例9】解析:
先将A、B看作一个整体,这个整体相对板有向下的运动趋势,所以A、B与板接触的面受到大小为物体重力、方向向上的静摩擦力作用。
然后单独对A(或B)的受力分析,A(或B)受力平衡,A、B间无相对运动趋势,故A、B间没有摩擦力。
图2-1-12
【例10】解析:
(1)
图2-1-13
(2)
图2-1-14
(3)
图2-1-15
针对练习
1.在弹簧测力计的钩子上竖直悬挂一个静止的小球,下面说法中正确的是()
A.小球对弹簧测力计的拉力就是小球的重力
B.小球所受拉力的施力物体是弹簧
C.小球对弹簧测力计的拉力在数值上等于小球重力的大小
D.小球的重力的施力物体是地球
2.如图2-1-16所示,一个空心均匀球壳里面注满水,球的正下方有一小孔,当水由小孔慢慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会()
A.一直下降B.一直上升
C.先升高后降低D.先降低后升高
图2-1-16
3.如图2-1-17,物体B、C的质量均为m,劲度系数为k2的弹簧连着B和C,劲度系数为k1的弹簧下端连着B,整个系统处于静止状态,现在缓慢地向上提k1的上端A,欲使物体C离开地面,A端上移的距离至少是_________.
2-1-17
4.如图2-1-18物体静止在斜面上,现用水平外力F推物体,在外力F由零逐渐增加的过程中,物体始终保持静止,物体所受摩擦力怎样变化?
图2-1-18
5.如图2-1-19,质量为m的物体放在水平放置的钢板上,与钢板的动摩擦因数为μ,由于光滑导槽A、B的控制,物体只能沿水平导槽运动。
现使钢板以速度V1向右运动,同时用力F沿导槽的方向拉动物体以速度V2沿导槽运动,则F的大小为()
A、等于μmgB、大于μmg
C、小于μmgD、不能确定
图2-1-19
6.画出下面图2-1-20所示的A、B两物体的受力示意图。
甲图中A、B之间,B、地之间均粗糙,B匀速向左运动。
乙图中A、B球是光滑的。
图2-1-20
7.如图2-1-21所示,长木块A、B叠放在一起,并用一根轻绳通过定滑轮相连,已知mA=mB=m,A与B间、B与桌面间的动摩擦因数均为µ
用水平力F向右匀速拉动B时,F的大小是多少?
图2-1-21
8.如图2-1-22所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P连接,P与斜放其上的固定挡板MN接触且处于静止,则斜面体P此刻所受到的外力个数有可能为()
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
图2-1-22
单元达标
1.一本书放在水平桌面上,下列说法正确的是()
A.桌面受到的压力实际就是书的重力
B.桌面受到的压力是由桌面形变形成的
C.桌面对书的支持力与书的重力是一对平衡力
D.桌面对书的支持力与书对桌面的压力一定大小相等,而且为同一性质的力
2.关于重力和重心,下列说法中正确的是( )
A.质量为1kg的物体所受的重力一定是9.8N
B.物体所受的重力与物体的运动情况有关
C.物体重心的位置由物体的几何形状和质量分布情况决定
D.物体重心的位置跟物体如何放置有关
3.关于弹力的下列说法中,正确的是()
A.只有发生形变的物体,才会对它接触的物体产生弹力
B.只有受弹簧作用的物体才受到弹力
C.通常所说的压力、支持力和绳子的拉力都是弹力
D.压力和支持力的方向总是垂直接触面
4.下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中,正确的是( )
A.静摩擦力的方向一定与物体运动方向相反
B.静摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同C.静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直
D.静止的物体所受的摩擦力一定为零
5.如图2-1-23所示,在μ=0.1的水平面上向右运动的物体,质量为20kg,在运动过程中,还受到一个水平向左大小为10N的拉力作用,则物体受到滑动摩擦力为(g=10N/kg)()
A.10N,向右
B.10N,向左
C.20N,向右
D.20N,向左
图2-1-24
6.如图2-1-24所示,用力F把铁块压紧在竖直墙上不动,那么,当F增大时(设铁块对墙的力为FN,物体受墙的摩擦力为F静,下列说法正确的是()
A.FN增大,F静不变
B.FN增大,F静增大
C.FN变小,F静不变
D.关于FN和F静的变化,以上说法都不对
7.两个共点力的大小分别为F1=15N、F2、=9N,它们的合力不可能等于()
A.9NB.25N
C.6ND.21N
8.码头上两个人用水平力推集装箱,想让它动一下,但都推不动,其原因是()
A.集装箱太重
B.推力总小于摩擦力
C.集装箱所受合外力始终为零
D.推力总小于最大静摩擦力
9.如图2-1-25所示,物体静止于倾斜放置的木板上,当倾角θ由很小缓慢增大到900的过程中,木版对物体的支持力FN和摩擦力f的变化情况是( )
A.FN、f都增大
B.FN、f都减少
C.FN增大,f减小
D.FN减小,f乙先增大后减小
图2-1-25
10.如图2-1-26所示,B的上表面是粗糙的水平面,AB叠放在一起,保持相对静止,沿固定斜面匀速下滑,则物体受_________个力的作用,它们分别是_______________________.
图2-1-26
11.如图2-1-27所示,有两条黑白毛巾交替折叠地放在水平面上,白毛巾的中部用线拉住,设线均水平,若每条毛巾的质量均为m,毛巾之间及毛巾与桌面之间的动摩擦因数均为μ,欲将黑白毛巾分离开来,则将黑毛巾匀速拉出需加的水平力为( )
A.2μmgB.4μmgC.5μmgD.6μmg
图2-1-27
12.有一半径r为0.2m的圆柱体绕竖直轴00'
以角速度ω为9rad/s匀速转动.今用水平力F把质量为lkg的物体A压在圆柱体的侧面,由于受挡板上竖直的光滑槽的作用,物体A在水平方向上不能随圆柱体转动,而以v0为2.4m/s的速率匀速下滑,如图2-1-28所示,若物体A与圆柱体间的动摩擦因数μ为0.25,试求水平推力F的大小(g取l0m/s2).
图2-1-28
第二单元力的合成与分解
1.力的合成
(1)力的合成:
求_________的合力,叫力的合成.
(2)力(矢量)的合成遵守定则.
(3)一条直线上的两力的合成:
在规定了正方向后,可利用代数直接运算.
(4)互成角度的共点力的合成:
①两个力:
平行四边形定则.合力范围∣F1-F2∣≤F≤F1+F2,合力既可能比任一分力都小,也可能比任一分力都大.
②多个力:
正交分解法:
把物体受到的各力分解到互相垂直的两个方向上,然后分别求每个方向上的力的矢量和(转化为简单的代数运算),再运用直角三角形的知识求出合力的大小.
直角坐标系的选取:
Ⅰ.共点力的作用点为坐标原点.Ⅱ.尽可能使更多的力落在坐标轴上.Ⅲ.沿物体运动的方向或加速度的方向设置一坐标轴.Ⅳ若各种设置效果一样,则沿水平方向、竖直方向设置两坐标轴.
(例1,针对练习1、2)
2.力的分解
(1)力的分解:
求一个力的分力叫力的分解.
(2)分解法则:
平行四边形定则.
(3)力的分解的讨论:
①已知合力的大小和方向──有无数组解(可分解为无数对分力)
②已知合力的大小F和方向
Ⅰ.又知F1、F2的方向──有确定的解
Ⅱ.又知F1、F2的大小──有确定的解
Ⅲ.又知F1的大小和方向──有确定的解
Ⅳ.又知F1的方向及F2的大小(F1与F夹角为θ)
当F>
F2>
Fsinθ时──有两组解
当F2=Fsinθ时──有一组解
当F2>
F时──有一组解
(例题3,针对练习3)
4.在实际问题中怎样分解力?
①根据力产生的实际效果确定分力的方向.
②由平行四边形定则,做出力的分解图.
③应用数学知识计算.(如右栏例3;
针对练习3)
注意:
把一个力分解成两个分力,仅是一种等效替代的关系,不能认为在这两个分力方向上有两个施力体(或受力体),如物体沿斜面下滑时,重力分解为沿斜面下滑的力G1=Gsinθ,和压向斜面的力G
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