高一物理必修一第三章教案学生文档格式.docx
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(2)物体重心的位置由物体的形状及质量分布情况所决定,与物体的放置状态无关,与物体的运动状态无关.①质量均匀分布的物体,重心的位置跟物体的形状有关.有规则形状的均匀物体,它的重心就在几何中心上,如均匀球体的重心在球心.②质量分布不均匀的物体,重心的位置除跟物体的形状有关外,还与物体的质量分布有关.
(3)物体的重心不一定在物体上.如均匀细直金属丝,其重心就在金属丝的中点,而当把金属丝做成金属环时,其重心就在金属环的环心处,显然已经不在物体上了.
(4)对于质量分布不均匀、形状不规则的薄板状物体,可用悬挂法确定其重心的位置.
(5)四种基本相互作用:
万有引力,电磁相互作用,强相互作用,弱相互作用.
典例剖析
例1下面关于力的说法中正确的是
A.单个孤立物体有时也能产生力的作用
B.力在任何情况下都是成对出现的
C.知道力的大小和方向就完全知道一个力
D.两个相互作用的物体中,其中一个物体是施力物体,另一个物体只能是受力物体
分析解答:
只要有力产生,就一定有施力物体和受力物体,单个孤立物体不可能产生力的作用,因此选项A是错误的.
力是物体间的相互作用,问题关键在“相互”二字上,如A与B两物体发生相互作用,A对B物体有作用力的同时B对A也有作用力,A与B两物体发生相互作用时产生一对力,因此选项B是正确的A.
力有三要素,即力的大小、方向和作用点,只知道力的大小和方向还不能完全确定一个力,因此选项C是错误的.
根据物体间作用的相互性,一个物体是受力物体的同时也是施力物体.因此选项D是错误的.
理解和掌握了力的概念,就会判断出本题的正确答案是B.
解后反思:
本题的三种错误说法都是对力的概念理解模糊或认识不全造成的.对“力是物体间的相互作用”的理解,只有把握力的物质性和力的相互性,才能准确地加以判断.
例2如图1-1所示,物体A对物体B的压力是15N,试画出这个力的图示.
画力的图示,要严格按照
图1-1
.
例3关于重力,下列说法正确的是
A.重力就是地球对物体的吸引力,其方向必定指向地心
B.重力的大小可以用弹簧秤或天平直接测出
C.质量大的物体所受重力可能比质量小的物体所受重力小
D.物体对悬绳的拉力或对支承面的压力的大小可以不等于重力
例4关于重心的说法,正确的是
A.重心就是物体内重力最大的部分
B.因为重心是物体所受重力的作用点,所以重心在物体上,不可能在物体外
C.物体升高或降低,重心相对于物体的位置保持不变
D.如果物体有对称中心,则该对称中心就是重心
本节小结
知识点
内容
说明或提示
力的概念
力是物体之间的相互作用.
力的作用是相互的.力有大小、方向、作用点(三要素).
力的图示
用一条按比例画出的带箭头的线段把力的三要素直观形象地表示出来的方法.
规范、准确地画出力的图示与力的示意图不同.
力的分类
按力的性质分:
重力、弹力、摩擦力等.
按力的作用效果分:
拉力、压力、支持力、动力、阻力等.
效果不同的力,性质可以相同;
性质不同
的力,效果可以相同.
二力平衡
作用在同一物体上,大小相等、方向相反、作用线在同一直线上的两个力的作用效果相互抵消.
平衡力的性质可以不同.
在平衡力作用下的物体,保持静止或匀速
直线运动状态.
重力
是由于地球的吸引而使物体受到的力.方向竖直向下.大小计算公式:
G=mg.
对给定的物体在确定位置,重力大小
一定与运动状态无关.
一般情况下,取g=9.8N/kg.
重心
一个物体的各部分都要受到重力的作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力集中于一点,这一点叫物体的重心.
重心位置可在物体上,也可在物体外.形状规则、质量均匀分布的物体重心在物体的几何中心.
四种基本
相互作用
万有引力,电磁相互作用,强相互作用,弱相互作用
第二节弹力
学习目标
1、了解形变的概念.
2、知道什么是弹力及弹力产生的条件.
3.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在具体问题中正确画出它们的方向.
4.知道胡克定律的内容及适用条件.
1、形变
物体在外力的作用下,所发生的形状或体积的改变叫形变.
(1)任何物体在外力的作用下都能发生形变,不能发生形变的物体是不存在的,不过有的形变比较明显,可以直接看出;
有的形变极其微小,要用仪器才能显示出来.把物体挂在弹簧上,弹簧伸长,对被挂物体产生向上的弹力.弹簧的伸长形变很容易看出.把物体放在坚硬的桌面上,桌面发生的形变直接观察不到,要用显示微小形变的装置把微小形变放大才能观察到.
(2)在外力停止作用后,能够恢复原状的形变叫弹性形变.如在弹性限度内,弹簧、橡皮筋等的形变都属于弹性形变.在外力停止作用后,不能恢复原状的形变叫非弹性形变(也叫塑性形变),如折断的金属丝、橡皮泥等的形变都属于非弹性形变.研究弹性形变有实际意义,今后凡提到形变(除非特别指明),一般都弹性形变.
(3)形变可分为拉伸(或压缩)形变、弯曲形变、扭转形变.
2.弹力的产生
发生形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力.
(1)弹力的施力物体是发生形变的物体,受力物体是与施力物体接触,使施力物体发生形变且阻碍其恢复原状的物体.
(2)弹力产生的条件:
①两物体必须直接接触;
图1-7
②两物体接触处发生形变.弹力是接触力.如图1-7所示绳L1对B球没有拉力,绳L2对B球有拉力.互相接触的物体间也不一定有弹力,要看接触处是否发生形变.有些形变不容易看出,可用假设法判定.即假设把相接触的某个物体撤去,看研究对象的运动状态有无改变;
若无改变,则无弹力;
若有改变,则有弹力存在.
(3)通常所说的压力、支持力、拉力都是由于形变产生的,都属于弹力.
3.弹力的方向
弹力的方向是从施力物体指向受力物体,与施力物体的形变方向相反.具体地说:
(1)绳的拉力方向总是沿绳而指向绳收缩的方向.
(2)压力的方向垂直于支持面而指向被压的物体,支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物体.
两物体的接触面大致可分成以下几种情况:
①平面与平面接触的弹力方向,垂直于平面指向受力物体.
②平面与曲面接触的弹力方向,过接触点,垂直于平面指向受力物体.
③曲面与曲面接触的弹力方向,过接触点,垂直于过接触点的公切面而指向受力物体.
④点与平面接触的弹力方向,过接触点,垂直于平面指向受力物体.
⑤点与曲面接触的弹力方向,过接触点,垂直于曲面的切面指向受力物体.
(3)弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线相重合,指向弹簧恢复原状的方向.
(4)轻杆两端受到拉伸或挤压时,会出现拉力或压力,拉力或压力的方向沿细杆方向.当杆发生弯曲形变时,杆中的弹力不沿杆的方向,要具体问题具体分析.
4.胡克定律F=kx
(1)上式适用于在弹性限度内弹簧拉伸或压缩形变所产生的弹力的大小计算.
(2)式中的k为弹簧的劲度系数,是弹簧本身的一种物理性质,与外力无关,其大小只与弹簧的长短、粗细及材料有关.
(3)
为弹簧的形变量的大小,
,式中的
为弹簧的自然长度,
为弹簧发生形变后的长度.
例1下列说法正确的是 ()
A.木块放在桌面上要受到一个向上的弹力,这是由于木块发生微小的形变而产生的
B.拿一细杆拨动水中的木头,木头受到细杆的弹力,这是由于木头发生形变而产生的;
C.绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向;
D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小的形变而产生的;
例2 均匀球体分别静止在如图1-8所所示位置.(a)图与(b)图中BC板固定不动,图(c)中BC是可绕C轴自由转动的光滑木板.求以上三种情况下,球体A各受哪几个力的作用?
图1-8
图1-9
例3 在图1-10中,圆弧形槽中有一金属杆,画出金属杆受到的弹力.
例4 一弹簧受到80牛的拉力作用时弹簧伸长为14㎝,弹簧受到40牛的压力作用时,弹簧长度为8㎝,试求该弹簧的劲度系数与原长.
形变
物体在力的作用下所发生的形状或体积的
变化叫形变.在外力停止作用后能恢复原状
的形变叫弹性形变.
在无特别说明时,形变通常
指弹性形变.
弹力产生的条件
两个物体直接接触且发生(弹性)形变.
可用假设撤物法判断有无
弹力.
常见弹力的方向
压力的方向:
垂直支持面指向被压物体.支
持力方向:
垂直支持面指向被支持的物体.
绳子的拉力:
沿绳指向绳收缩的方向.
弹力的方向;
从施力物体指
向受力物体,与施力物体形
变的方向相反.
弹力大小
形变越大,弹力越大.弹簧的弹力跟弹簧伸
长(或缩短)的长度成正比.
胡克定律F=kx
第三节摩擦力
1、理解滑动摩擦力的概念,知道滑动摩擦力产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向,会用公式Ff=μFN计算滑动摩擦力的大小.
2、了解静摩擦力和最大静摩擦力的概念.知道静摩擦力产生的条件,会判断静摩擦力的方向,并能根据对物体受力情况的分析确定静摩擦力的大小.
1、滑动摩擦力
(1)定义:
当一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时,受到另一个物体阻碍它相对滑动的力,这种力叫滑动摩擦力.
(2)产生条件:
产生滑动摩擦力要同时具备三个条件:
①两物体之间的接触面粗糙.凡题中写明“接触面光滑”、“光滑物体”等,均不考虑摩擦力.
②两物体接触且要相互挤压,即两物体之间存在弹力.
③两物体之间有相对运动.
(3)滑动摩擦力的方向:
总跟接触面相切,与物体相对运动方向相反.不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来,也就是说摩擦力可以作为物体运动的动力,但是必然要阻碍物体间的相对运动.
(4)滑动摩擦力的大小:
滑动摩擦力的大小跟压力成正比.
计算公式:
F=μFN
①公式中的FN是两个物体表面间的压力,性质上是弹力,它不是物体的重力.大小也不一定总等于重力.
②μ的大小由相互接触的两物体的材料和表面情况(如粗糙程度等)决定,与两个物体间的压力大小及物体的运动情况无关.
③μ的大小和接触面积的大小没有关系.
2.静摩擦力
(1)定义:
一个物体在另一个物体的表面上相对于另一个物体静止但存在着相对运动趋势时,所受到的另一个物体阻碍其发生相对运动的力,这种力叫静摩擦力.
产生静摩擦力要同时具备三个条件:
③两物体之间相对静止且有相对运动趋势.
(3)静摩擦力的方向:
总跟接触相切,与物体相对运动趋势的方向相反
静摩擦力方向的可以用假设法加以判断:
①选取研究对象,即受静摩擦力的物体;
②选参照物体,就是与研究对象直接接触且施加静摩擦力的物体;
③假设接触面光滑,找出研究对象相对参照物体的运动方向即相对运动趋势的方向;
④确定静摩擦力的方向,与相对运动趋势的方向相反。
(4)静摩擦力的大小:
静摩擦力的大小与两接触面处的压力大小无关,可应用平衡条件求解,它的大小总是与引起相对运动趋势的外力大小相等.
随着相对运动趋势的增强,静摩擦力逐渐增大,但增大有一个限度,不能超过某个最大值.静摩擦力的最大值叫做最大静摩擦力Fmax,等于使物体刚要相对运动时的外力.计算公式为:
Fmax=μ0FN.μ0叫静摩擦因数,对确定的两接触面,μ0略大于μ(动摩擦因数).在μ0一定时,最大静摩擦力Fmax与压力FN成正比.两物体间实际发生的摩擦力F在零和最大静摩擦力之间,即0<
F≤Fmax.
例1 如图1-21所示,在平直公路上有一汽车,车上放一木箱,试判断下列情况下,木箱所受摩擦力的方向.
(1)汽车由静止起动时,木箱相对车厢无滑动;
(2)汽车匀速运动时,木箱相对车厢无滑动;
(3)汽车刹车时,木箱相对车厢无滑动;
(4)汽车刹车时,木箱在车上向前滑动;
(5)汽车在运动中突然加速,木箱在车上滑动时.
图1-21
例2 如图1-22所示,在水平桌面上放一个重为GA=20N的木块,木块与桌面的动摩擦因数μA=0.4,使这个木块沿桌面匀速运动时的水平拉力F为多大?
如果再在木块A上加一块重为GB=10N的木块B,B与A之间的动摩擦因数μB=0.2,那么,当A、B两木块一起沿桌面匀速运动时,对A的水平力应为多大?
此时B所受的摩擦力为多大?
图1-22
例3水平地面上放一个重为200N的铁块,铁块与地面间的最大静摩擦力大小为63N,铁块与地面间动摩擦因数为0.3,一个人用水平方向的力推静止的铁块,试求下列各种情况下铁块所受的静摩擦力的大小:
⑴物体静止时,用F=50N的向右推力;
⑵物体静止时,用F=80N的向右推力;
⑶物体以10m/s的初速度向左,用F=62N的推力向右
知识点
内容
说明或提示
滑动摩擦力
当相互接触、接触面粗糙的物体问存在弹力且发
生相对运动时产生.方向:
跟接触面相切,与相对运动方向相反.
大小:
与压力FN成正比:
F=μFN
阻碍物体间的相对运动,并非阻碍运动,可以是运动的动力,也可以是阻力.
动摩擦因数μ
比例常数μ没有单位,其大小由接触面的材料性质及粗糙程度决定.
通常情况下,μ<
1
静摩擦力
当直接接触、接触面粗糙、相互挤压的两个物体问有相对运动趋势而又保持相对静止时产生.其方向跟接触面相切,与相对运动趋势的方向相反.其大小要根据具体情况而定,在O~Fm之间.
可用假设(接触面光滑)法判断方向.
可以是运动的动力,也可以是运动的阻力.
最大静摩擦力
是静摩擦力的最大值Fm,等于物体将要开始滑动时沿接触面切线方向、引起物体运动趋势的外力.
近似等于同样压力下的滑动摩擦力.
第四节力的合成
1.理解力的合成和合力的概念.
2.掌握力的平行四边形定则,会用作图法求共点力的合力.会用直角三角形知识计算合力.
3.知道合力的大小与分力间夹角的关系.
4.知道矢量和标量的概念.
1.合力与分力是等效替代关系,并不同时作用于物体上,所以不能把合力和分力.当成物体受的力.
合力和分力如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同,则这个力就叫那几个力的合力,而那几个力就叫这个力的分力
2.共点力如果几个力都作用在物体上的同一点,或者几个力作用在物体上的不同点,但是几个力的作用线延长后相交于同一点,这几个力就叫共点力,所以,共点力不一用在同一点上,如图1—28所示的三个力F1、F2、F3均为共点力.
图1-28
3.力的平行四边形定则
用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形;
这两个邻边所夹的那条对角线表示这两个力合力的大小和方向,这个结论叫平行四边形定则.
4.共点力的合成
(1)作图法(图解法):
以力的图示为基础,以表示两个力的有向线段为邻边严格作出平行四边形,然后量出这两个邻边之间的对角线的长度,从与图示标度的比例关系求出合力的大小,再用量角器量出对角线与一个邻边的夹角,表示合力的方向.
注意:
作图时要先确定力的标度,同一图上的各个力必须采用同一标度.表示分力和合力的有向线段共点且要画成实线,与分力平行的对边要画成虚线,力线段上要画上刻度和箭头.
(2)计算法:
先根据力的平行四边形定则作出力的合成示意图,然后运用数学知识求得合力的大小和方向.
若已知分力F1和F2的大小及其夹角θ,则可用通过余弦定理得到合力的大小:
设合力F与分力F2的夹角为
,则可以得到合力的方向:
(3)两个以上的共点力的合成
若有两个以上的共点力作用在物体上,要求其合力,则可根据力的平行四边形法则,采取逐步合成的方法.
5.合力大小与分力的关系
合力与分力的关系遵守力的平行四边形定则,由平面几何知识可知,当邻边大小一定而夹角不定时,平行四边形的对角线可能比邻边长,也可能与邻边等长,也可能比邻边短.
因此,合力可能大于分力,也可能等于分力,也可能小于分力.
当两力的大小一定时,夹角从0增大到180°
,则合力逐渐减小;
当夹角一定时,任一分力增大,则合力也一定增大.
例1如图1-29甲,物体受到大小相等的两个拉力的作用,每个拉力都是2000N夹角是50°
,求这两个拉力的合力.
图1-29
例2物体受到三个力的作用,其中两个力的大小分别为5N和7N,这三个力的合力的最大值为21N,则第三个力的大小为多少?
这三个力的合力的最小值为多少?
图1-30
合力与分力
一个力对物体的作用效果与几个力共同产生的效果相同时,这一个力叫做那几个力的合力.那几个力叫做这一个力的分力.
合力与分力是等效替代关系.合力未必大于分力.
共点力
作用在物体上的同一点或作用线相交于同一点的力
力的合成
求几个力的合力
力的等效处理方法之一.
平行四边形定则
以表示两个力F1、F2的线段为邻边做平行四边形,此二邻边所夹的对角线就可表示合力F的大小和方向.
是矢量(力)合成的基本法则.
矢量
有大小、有方向、合成遵守平行四边形定则的物理量
矢量和标量的根本区别是运
标量
只有大小,没有方向,合成遵守代数运算法则的物理量
算法则不同.
1.理解力的分解和分力的概念.
2.理解力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循力的平行四边形定则.
3.能根据力的实际作用效果进行力的分解.
4.会根据力的平行四边形定则用作图法求分力,会用直角三角形的知识计算分力.
1.分力
几个力,如果它们共同产生的效果跟作用在物体上的一个力产生的效果相同.则这几个力就叫做那个力的分力(那个力就叫做这几个力的合力).
分力与合力是等效替代关系,其相同之处是作用效果相同;
不同之处是不能同时出现,在受力分析或有关力的计算中不能重复考虑.
2.力的分解
求一个已知力的分力叫做力的分解.
(1)力的分解是力的合成的逆运算.同样遵守力的平行四边形定则:
如果把已知力F作为平行四边形的对角线,那么,与力F共点的平行四边形的两个邻边就图示力F的两个分力F1和F2.
(2)力的分解的特点是:
同一个力.若没有其他限制,可以分解为无数对大小、方向不同的力(因为对于同一条对角线,可以作出无数个不同的平行四边形).
通常根据力的作用效果分解力才有实际意义.
(3)按力的效果分解力F的一般步骤:
①根据力F产生的两个效果画出两个分力F1和F2的方向(关键是分析清楚力的作用效果).
②根据平行四边形定则用作图法求出分力F1和F2的大小.也可以根据数学知识用计算法(画出平行四边形示意草图)求出分力F1和F2的大小.
例如,物体重G,放在倾角为θ的斜面上时,重力常分解为沿斜面向下的分力F1=Gsinθ(表示重力产生的使物体沿斜面下滑的效果)和垂直斜面向下的分力F2=Gcosθ(表示重力产生的使物体压紧斜面的效果)
3.三角形定则
根据平行四边形的对边平行且相等,即平行四边形是由两个全等的三角形组成,平行四边形定则可简化为三角形定则.若从0点出发先作出表示力F1的有向线段OA,再以A点出发作表示力F2的有向线段AC,连接OC,则有向线段OC即表示合力F的大小和方向.如图1-38所示.
图1-38
4.求分力的几种途径:
(1)作图法
根据平行四边形定则,再根据求分力的定解条件,作平行四边形,定性讨论,或定量测量的方法.
(2)三角函数法
若力的三角形为直角三角形,则可以直接用三角函数值(某夹角的正弦、余弦、正切、余切函数值)反映力的关系.
(3)相似三角形法
正确作出力的三角形后,如能判定力三角形与图形中
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- 物理 必修 第三 教案 学生