湖北省紅安一中高三物理書聯(lián)版資料 物體的平衡
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1、第一章 力 物體的平衡 第一課時(shí) 知識(shí)梳理 一、考點(diǎn) 要求 二、知識(shí)結(jié)構(gòu) 內(nèi) 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(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因,力是矢量 Ⅱ (1)在地球表面附近可以認(rèn)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 Ⅱ 形變和彈力,胡克定律 Ⅱ 靜摩擦,最大靜摩擦力 Ⅰ 滑動(dòng)摩擦,滑動(dòng)摩擦定律 Ⅱ 力的合成和分解 Ⅱ 共點(diǎn)力作用下的物體的平衡 Ⅱ 力是物體間的相互作用 力的概念 力的相互性、矢量性、物質(zhì)性
2、 力的三要素、力的圖示 按性質(zhì)分類:重力、彈力、摩擦力等 力的分類 按效果分類:動(dòng)力、阻力、拉力、壓力、支持力等 產(chǎn)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(diǎn),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(xué)中常見
3、 的三種力 產(chǎn)生:①物體直接接觸;②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 ①在接觸面上產(chǎn)生的彈力的方向與面垂直; ②繩產(chǎn)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(guān),形變量越大
4、,彈力越大 作用點(diǎn):接觸面上 產(chǎn)生:①物體接觸且擠壓;②接觸面粗糙;③有相對運(yùn)動(dòng)趨勢 靜摩擦力 方向:沿接觸面的切線,與相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反。 大?。?≤f≤fm 摩擦力 產(chǎn)生:①接觸且擠壓;②接觸面粗糙;③有相對滑 動(dòng) 方向:沿接觸面的切線,與相對滑動(dòng)的方向相反 動(dòng)摩擦力 大?。? 作
5、用點(diǎn):接觸面上 方法:平行四邊形定則 合成 合力范圍:|F1-F2|≤F≤F1+F2 力 物體的平衡 F1、F2大小不變時(shí),夾角θ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(gè)分力的大小及方向 唯
6、一解的條件 已知兩分力方向 平衡狀態(tài):靜止、勻速運(yùn)動(dòng)(a=0) 共點(diǎn)力的平衡 Fx = 0 平衡條件F合=0或 Fy= 0 三、本章知識(shí)考查特點(diǎn)及高考命題趨勢 本章內(nèi)容是力學(xué)的基礎(chǔ),也是貫穿于整個(gè)物理學(xué)的核心內(nèi)容。本章從力的基本定義出發(fā),通過研究重力、彈
7、力、摩擦力,逐步認(rèn)識(shí)力的物質(zhì)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(xué)重要的分析方法。由于它的基礎(chǔ)性和重要性,決定了這部分知識(shí)在高考中的重要地位。 高考對本章的考查重點(diǎn)是: 1、力、物體的平衡為每年高考必考內(nèi)容,以后仍將是高考的熱點(diǎn)。 2、力的合成與分解、共點(diǎn)力的平衡等在高考中或單獨(dú)出現(xiàn)或與動(dòng)力學(xué)、電磁學(xué)等相結(jié)合,或選擇、填空或計(jì)算論述,或易或難,都可能出現(xiàn)。 建議:在復(fù)習(xí)常見的三種力時(shí),應(yīng)當(dāng)多與生活中的事例相結(jié)合,使學(xué)生在感性認(rèn)知的基礎(chǔ)上正確建立這些力的概念。靜摩擦力是一種非常“聰明”的力,其大小
8、、方向、存亡都會(huì)隨其它力的變化而發(fā)生變化。因此分析靜摩擦力,應(yīng)教會(huì)學(xué)生從物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來進(jìn)行分析。對于彈力的復(fù)習(xí),通過若干具體實(shí)例的分析、練習(xí),讓學(xué)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(dāng)桿受力較復(fù)雜時(shí),桿中彈力的方向要具體問題具體分析。關(guān)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(xí)題,在練習(xí)中要注意使學(xué)生養(yǎng)成良好的受力分析習(xí)慣,提高受力分析的熟練性、正確性、規(guī)范性。 四、課本預(yù)習(xí)作業(yè) 1、力是 ,一個(gè)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
9、 ,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
10、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(zhì)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(dāng)物體
11、 時(shí)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(guān),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、
12、 這種力叫彈力。 16、彈力產(chǎn)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、
13、這種力叫滑動(dòng)摩擦力。 19、滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生條件: (1) 。 (2) 。 (3) 。 20.大?。簝蓚€(gè)物體間的滑動(dòng)摩擦力f的大小跟 正比,也就是滑動(dòng)摩擦力f跟一個(gè)物體對另一個(gè)物體表面的 成正比這叫滑動(dòng)摩擦定律,用公式表示為 。式中N是物體間的 ,μ叫
14、 ,它的數(shù)值跟相互接觸的兩個(gè)物體的 和接觸面的情況(如粗糙程度)有關(guān),與接觸面的大小 。 21、方向:滑動(dòng)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(chǎn)生條件:(1) ; (2) ;(3) 。 24、靜摩擦力的大小是個(gè)變量,總是隨接觸面切線方向上的外力的變化而變化。但
15、靜摩擦力有一個(gè)最大限度,叫 。即物體處于相對靜止和相對滑動(dòng)臨界點(diǎn)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(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。 27、 這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。 28、
16、 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(dāng)兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2大小一定時(shí),合力F的大小和方向隨著F1、F2之間的夾角而變化。 (1)當(dāng)夾角θ=0°時(shí),力F1、F2在同一條直線上且方向相同,F(xiàn)= ,方向跟兩個(gè)力的方向 ,此時(shí)合力最大。 (2)當(dāng)夾角θ=180°時(shí),力F1、F2在同一條直線上且方向相反,F(xiàn)== ,方向跟兩個(gè)力_______________
17、_______相同,此時(shí)合力最小。 (3)當(dāng)夾角θ=90°時(shí),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(biāo)量:在物理學(xué)中,把 的物理量叫矢量; 的物理量叫標(biāo)量。 32、兩個(gè)以上的力的合成:求兩個(gè)以上共點(diǎn)力的合力時(shí),可采用逐步合成的方法,連續(xù)運(yùn)用平行四邊形定則。即: 。 33、 ,這幾個(gè)力就叫做那個(gè)力的分力。 34
18、、 叫力的分解。也就是找?guī)讉€(gè)力來代替原來的一個(gè)力,而不改變其作用效果。力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,同樣遵守 。 35、若不加任何限制條件,將一個(gè)已知力分解為兩個(gè)分力時(shí)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(shí)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(shí)際中我們是根據(jù)力的 來分解一個(gè)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(diǎn)力
19、作用下,如果物體保持 或做 ,這個(gè)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(gè)力的作用,則這兩個(gè)力一定 ;如果三個(gè)共點(diǎn)力作用,其中任意兩個(gè)力的合力必定與另外一個(gè)力 。 39、一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體,在力的作用下如果保持 或做 狀態(tài),我們稱這個(gè)物體處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)。 40、從轉(zhuǎn)動(dòng)軸到
20、 距離,叫力臂,力矩是 的乘積,單位是 。 41、有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件是 。 42、作用在物體上的幾個(gè)力的 的情形叫做力矩的平衡。 第二課時(shí) 力 重力 一、考點(diǎn)理解 考點(diǎn)一:力的概念 要對力有深刻的理解,應(yīng)從以下幾個(gè)方面領(lǐng)會(huì)力的概念。 1、力的本質(zhì) (1)力的物質(zhì)性:力是物體對物體的作用。提到力必然涉及到兩個(gè)物體:施力物體和受力物體,力不能離開物體而獨(dú)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
21、體作用的同時(shí),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(shí)存在。作用力和反作用力總是等大、反向、共線,屬同性質(zhì)的力,分別作用在兩個(gè)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(yùn)算遵守矢量運(yùn)算定則——平行四邊形定則。對于同一直線上的矢量運(yùn)算,用正負(fù)號(hào)表示同一直線上的兩個(gè)方向,使矢量運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算;這時(shí)符號(hào)只表示力的方向,不代表力的大小,但參與力的合成運(yùn)算。 (4)力作用的獨(dú)立性:幾個(gè)力作用在同一物體上,每個(gè)力對物體的作用效果均不會(huì)因其它力的存在而受到影響,這就是力的獨(dú)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
22、物體發(fā)生形變,二是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)。這兩種效果可各自獨(dú)立產(chǎn)生,也可能同時(shí)產(chǎn)生。通過力的效果可檢驗(yàn)力的存在。 (1)力作用的瞬時(shí)效果——產(chǎn)生加速度a=F/m。 (2)力的作用在時(shí)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=FScosα。 3、力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn)。完整表述一個(gè)力時(shí),力的三要素缺一不可。當(dāng)兩個(gè)力F1、F2的大小、方向均相同時(shí),我們說F1=F2,但是當(dāng)他們作用在不同物體上或作用在同一物體上的不同點(diǎn)時(shí)可以產(chǎn)生不同的效果。 力的大小可用測力計(jì)測量,也可通過定理、定律計(jì)算,在國際單位制中,力的單
23、位是牛頓,符號(hào)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(biāo)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(diǎn)用線段的起點(diǎn)表示。 (2)力的示意圖:不需畫出力的標(biāo)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(zhì)和效果進(jìn)行分類。 (1)根據(jù)力的性質(zhì)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(dòng)力、阻力等。 注意:①根據(jù)效果命名時(shí),不同名稱的力,性質(zhì)可能相同。如物體在上升過程中,重力是阻力;物體下落時(shí),重力為動(dòng)力。 ②同一性質(zhì)的力,效果可能不同,如摩擦力可以
24、是動(dòng)力,也可以是阻力。不同性質(zhì)的力也可以產(chǎn)生相同的效果。例如重力和摩擦力是不同性質(zhì)的力,但它們都可以充當(dāng)動(dòng)力(或阻力),等等。 ③所謂動(dòng)力,其效果是加快物體運(yùn)動(dòng)的;而阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力則叫阻力。 考點(diǎn)二:重力 1、 重力的產(chǎn)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(chǎn)生的。重力的施力物體是地球。 2、重力的大小 (1)由G=mg計(jì)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(zhì)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(shí)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
25、一定指向地心。重力是矢量。 4、重力的作用點(diǎn)——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(rèn)為各部分受到的重力作用都集中于一點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)就是重力的作用點(diǎn),叫做物體的重心。 (2)重心跟物體的質(zhì)量分布、物體的形狀有關(guān),重心不一定在物體上。質(zhì)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?qū)ξ矬w萬有引力的一個(gè)分力,萬有引力的另一個(gè)分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)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(rèn)為重力等于萬有引力,即:mg≈GMm/R2.另外,除兩極和赤道外,重力的方向并不指向地心。
26、重力的大小及方向與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),在加速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中,例如:發(fā)生超重和失重的現(xiàn)象時(shí),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(guān),與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。 (2)重力功的大小為WG=mgh,物體上升時(shí)的WG取負(fù)值,下降時(shí)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(fù)習(xí)力的概念時(shí),注意回顧學(xué)過的各種具體的力,包括電磁學(xué)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(fù)習(xí)時(shí)可以聯(lián)系萬有
27、引力定律,并通過分析物體受地球自轉(zhuǎn)影響,明白mg≈. 三、考點(diǎn)應(yīng)用 例1:下列關(guān)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(huì)產(chǎn)生力的作用 B.力是不能離開物體而獨(dú)立存在的,一個(gè)力既有施力物體,又有受力物體 C.一個(gè)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(shí)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(shí)的。 解答:物體發(fā)生力的作用時(shí),不一定直接接觸,A錯(cuò);力的作用是相互的、同時(shí)
28、的,所以B、D均對,C錯(cuò)。 點(diǎn)評:對力的正確、深刻認(rèn)識(shí)是解題關(guān)鍵。 例2:設(shè)想地球是質(zhì)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(shí),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(zhì)量),故F1=F2=F3。 當(dāng)物體處于赤道與兩極之間時(shí),物體隨地球自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng),需要的向心力就是由萬有引力的一個(gè)分力提供,另一個(gè)分力使物體對地球表面產(chǎn)生壓緊效果
29、,如圖所示,這個(gè)力就是重力,這時(shí),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(zhuǎn)所做的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R就越大,所需要的向心力F引=mω2R就越大,相應(yīng)地,物體所受重力越來越小,故物體位于北極(或南極)時(shí)重力最大(G=F萬),物體位于赤道上時(shí)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(shí), ;物體位于兩極時(shí),,所以G1 30、如圖,矩形均勻薄板長AC=60cm。寬CD=10cm,
在B點(diǎn)用細(xì)線懸掛、板處于平衡,AB=35cm,則懸線和板邊緣CA的夾角α=__________.
分析:先找出板的重心,然后根據(jù)二力平衡和幾何知識(shí)求解。
解答:作出均勻薄板的幾何中心O,即為其重心,O應(yīng)為AD
和CE交點(diǎn)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(shí):
所以,.
答案:
點(diǎn)評:找重心,由共點(diǎn)力平衡條件和幾何知識(shí)是解題的關(guān)鍵。
四、課后練習(xí)
1、下列關(guān)于物體重力的說法,正確的是( )
A.重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力
B.靜止在水平面上的物體,對水平面的壓 31、力大小等于物體的重力的大小
C.重心就是物體內(nèi)最重的一點(diǎn)
D.將物體拿到月球上,重力會(huì)改變
2、關(guān)于重力,下列說法正確的是( )
A.物體只有在落向地面時(shí)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(guān),跟物體的速度無關(guān)
3、下列關(guān)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(huì)產(chǎn)生力的作用
B.力是不能離開物體而獨(dú)立存在的,一個(gè)力既有施力物體,又有受力物體
C.一個(gè)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(shí)發(fā)生的
32、4、以下關(guān)于力的幾種方法中,錯(cuò)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(yùn)動(dòng)的原因
D.力是物體產(chǎn)生加速度的原因
5、足球運(yùn)動(dòng)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(shí)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(jī)從上海來到西藏旅游,他們托運(yùn)的行李與在上海時(shí)比較,行李的質(zhì)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(shí) 彈力
一、考點(diǎn)理解
1、定義:發(fā)生 33、彈性形變的物體,會(huì)對跟它接觸
的物體產(chǎn)生力的作用,這種力叫做彈力。
2、產(chǎn)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(chǎn)生拉力,方向沿繩指向繩收縮的方向,如圖所示,兩細(xì)繩OA、OB懸掛一重物,兩繩對O點(diǎn)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(chǎn)生的壓力或拉力
方向沿彈簧的軸線,指向彈簧恢復(fù)形變的方向。
(3)輕桿既可產(chǎn)生壓力,又可產(chǎn)生拉力,且方向不一定沿桿。如圖所示,小車上固定一根折成α角的曲桿 34、,桿的另一端固定一質(zhì)量為m的球,則當(dāng)小車靜止時(shí)和以加速度a向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)桿對球的彈力大小及方向如何?
解析:當(dāng)小車靜止時(shí),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(dāng)小車加速運(yùn)
動(dòng)時(shí),設(shè)小球受的彈力F與豎直方向θ
成角,如圖所示,根據(jù)牛頓第二定律,有:Fsinθ=ma,F(xiàn)cosθ=mg.解得:
,tanθ= a/g
可見,桿對球彈力的方向與加速度大小有關(guān),只有當(dāng)加速度a=gtanα、 且方向向右時(shí)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(diǎn)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 35、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(diǎn)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(diǎn)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(guān),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?xiàng)l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(dāng)作彈簧的長度。
(2)一般物體所受彈力的大小,應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用平衡條件和牛頓運(yùn)動(dòng)定律計(jì)算。
二、方法講解
彈力產(chǎn)生的條件是物體接觸且有彈性形變。我們分析和判斷 36、物體所受的彈力,首先要看這個(gè)物體跟哪幾個(gè)物體有接觸,只有和這個(gè)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(gè)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(chǎn)生彈力。但大部分彈性形變不能直接觀察,這時(shí)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 37、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(gè)彈力。由以上分析可知,兩物體接觸時(shí)不一定有彈性形變,因此也不定有彈力產(chǎn)生。
(2)“假設(shè)法”:假設(shè)接觸處存在彈力,作出物體的受力圖,再根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)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?qū)⑾蛴疫\(yùn)動(dòng),(丙)圖中小球?qū)?/p>
38、要離開斜面,(丁)圖中的小球則會(huì)向右加速運(yùn)動(dòng)。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(huì)有運(yùn)動(dòng)趨勢而產(chǎn)生擠壓作用。若有,則可判斷實(shí)際上彈力存在;若無,則可判斷實(shí)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(shè)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(diǎn),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?fàn)顟B(tài), 39、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(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及相關(guān)力學(xué)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(yùn)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?fàn)顟B(tài),而B圖中的球B將發(fā)生運(yùn)動(dòng),故B正確。
運(yùn)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(diǎn)應(yīng)用 40、
例1:如圖所示,滑輪本身的質(zhì)量忽略不計(jì),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θ= 45°,系統(tǒng)保持平衡。若保持滑輪的位置不變,改變?chǔ)冉堑拇笮?,則滑輪受到細(xì)繩的彈力大小變化情況是:
A.只有θ變小,彈力才變大
B.只有θ變大,彈力才變大
C.不論θ變小或變大,彈力都變大
D.不論θ如何變化,彈力都不變
分析:滑輪不動(dòng)時(shí),相當(dāng)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θ如何變化,滑輪受到細(xì)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 41、合力不變,無論怎樣改變,都不會(huì)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(diǎn)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(gè)關(guān)鍵條件。
例2:水平橫梁的一端插入墻
壁內(nèi),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(nèi),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 42、: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(diǎn)評:①不能誤認(rèn)為繩對桿的彈力一定是沿桿的方向。②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(huì)伸長,17世紀(jì)英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn):金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)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(chǔ)?,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(shè)計(jì)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 43、?
分析:首先通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,得出關(guān)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(guān)系,然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)確立的這種關(guān)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(dāng)F=1000N, (1) L=1m, S=0.10cm2時(shí),,有:
0.08 = ①
(2)L=4m、S=0.8cm2時(shí),
,有:
②
聯(lián)立①②解得:Fmax=104N.
答案: 44、能,最大拉力為104N.
點(diǎn)評:要善于從圖表中獲得有關(guān)信息,并歸納得出相關(guān)規(guī)律,這是要求學(xué)生必須具備的重要能力之一。
學(xué)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(xí) 1、如圖所示,細(xì)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(jì)平放在光滑水平桌面上,乙的一端系于墻上,兩彈簧測力計(jì)首尾相連。當(dāng)在甲的一端掛鉤上用100N的水平拉力拉甲時(shí),則甲、乙的讀數(shù)分別是( )
45、A.100N、0 B.100N、100N
C.0、100N D.200N、100N
3、兩個(gè)物體A和B,質(zhì)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(jì)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( )
A.mg, (M-m)g B.mg, Mg
C.(M-m)g, Mg D(M+m)g, (M-m)g 4、如圖所示,兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2,兩輕質(zhì)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(gè)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(dòng)的距離為( 46、 )
A. B. C. D.
5、圖中a、b、c為三個(gè)物塊,M、N為兩個(gè)輕質(zhì)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(zhuǎn)動(dòng)。今用力F將質(zhì)量1kg的物體A壓在圓柱側(cè)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的大小(已知物體A在水平方向受光滑擋板的作用,不能隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng))。
47、
第四課時(shí) 摩擦力
一、考點(diǎn)理解
摩擦力有滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力兩種,它們的產(chǎn)生條件和方向判斷是相近的。
1、產(chǎn)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(yùn)動(dòng)(滑動(dòng)摩擦力)或相對運(yùn)動(dòng)的趨勢(靜摩擦力),這三點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的物體受到的摩擦力必是滑動(dòng)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。滑動(dòng)摩擦力是具有相對滑動(dòng)的兩個(gè)物體之間的摩擦力,受滑動(dòng)摩擦力作用的兩個(gè)物體不一定都滑動(dòng)。
2、方向
沿接觸面的切線方向(即與引起該摩擦力的彈 48、力的方向垂直),與物體相對運(yùn)動(dòng)(或相對運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)是以相互作用的另一物體為參考系的運(yùn)動(dòng),與以地面為參考系的運(yùn)動(dòng)不同,故摩擦力是阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng),其方向不一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。例如:站在公共汽車上的人,當(dāng)人隨車一起啟動(dòng)(即做加速運(yùn)動(dòng))時(shí),如圖所示,受重力G、支持力N、靜摩擦力f的作用。當(dāng)車啟動(dòng)時(shí),人相對于車有向后的運(yùn)動(dòng)趨勢,車給人向前的靜摩擦力作用;此時(shí)人隨車向前運(yùn)動(dòng),受靜摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)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(guān),還跟物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān),在一定限 49、度內(nèi),相對運(yùn)動(dòng)趨勢越強(qiáng),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(gè)最大值——最大靜摩擦力,即物體將要開始相對滑動(dòng)時(shí)摩擦力的大?。ㄗ畲箪o摩擦力與正壓力成正比)。
(2)滑動(dòng)摩擦力與正壓力成正比,即f=μN(yùn).μ為動(dòng)摩擦因數(shù),與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān);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(dāng)作一對因果關(guān)系,認(rèn)為彈力是由重力產(chǎn)生的,是一個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。
4、摩擦力的功
(1)靜摩擦力可以做負(fù)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(jī)械能,故不改變系統(tǒng)的內(nèi)能,因?yàn)殪o摩擦力對某一物體做正功,其反作用 50、力對另一物體做負(fù)功,由于兩物體相對位移為零,因而總功為零,故沒有內(nèi)能產(chǎn)生。
(2)滑動(dòng)摩擦力亦既可對物體做正功,又可做負(fù)功,還可能不做功,滑動(dòng)摩擦力做功多少與物體實(shí)際路徑有關(guān)。在只有一對滑動(dòng)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(jī)械能,即轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能,這就是摩擦生熱,在數(shù)值上等于滑動(dòng)摩擦力與兩物體相對路程的乘積,即Q=f·s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(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)的趨勢方向相反,不能理解成跟運(yùn)動(dòng)方向相反。
(2)相對運(yùn)動(dòng)趨勢不如相對運(yùn)動(dòng)直觀,具有很強(qiáng)的隱蔽性,所以,靜摩擦力方向的判斷較動(dòng)摩擦力方向的判斷困難。常用方 51、法有“假設(shè)法”和“反推法”。
①“假設(shè)法”是先假定靜摩擦力沿某方向,再分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否出現(xiàn)跟已知條件相矛盾的結(jié)果,從而對假設(shè)方向作出取舍。
②“反推法”是從研究物體表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)這個(gè)結(jié)果反推它必須具有的條件,再分析組成條件的相關(guān)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(jì)算
(1)首先分清摩擦的性質(zhì):是靜摩擦還是滑動(dòng)摩擦。
(2)滑動(dòng)摩擦由公式f = μN(yùn)計(jì)算,f跟接觸面的大小無關(guān),跟運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。式中動(dòng)摩擦因數(shù)μ由兩接觸面的狀況決定,跟N無關(guān)。計(jì)算中最關(guān)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(guān),跟研究物在該方 52、向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān),特別是后者最易被人所忽視。注意N變引起f變的動(dòng)態(tài)關(guān)系。
(3)對于靜摩擦力,首先要區(qū)分最大值與非最大值。
①最大靜摩擦力:它是對應(yīng)物體將發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)這一臨界狀態(tài)時(shí)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。
②非最大靜摩擦力:它的大小、方向都跟產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)趨勢的外力密切相關(guān),但跟接觸面相互擠壓力N無直接關(guān)系。因而有大小、方向的可變性,這是它的特點(diǎn)。對具體問題,要具體分析研究物的運(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)狀態(tài),可由牛頓定律、功和能、動(dòng)量等關(guān)系建立方程求解,千萬不可生搬硬套。
三、考點(diǎn)應(yīng)用
例1 53、: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(yùn)動(dòng),下列判斷正確的是( )
A.由于A、B一起做勻速直線運(yùn)動(dòng),故A、B間無摩擦力
B.A對B的靜摩擦力大小為F,方向向右
C.B對地面的滑動(dòng)摩擦力的大小為F,方向向右
D.B物體受到了向右的靜摩擦力和向左的滑動(dòng)摩擦力
分析:以A為研究對象,它和B一起做勻速直線運(yùn)動(dòng),也就是說它們之間沒有相對運(yùn)動(dòng),它受到了一個(gè)向右的水平拉力,它一定還要受到一個(gè)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(gè)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 54、一個(gè)向右的靜摩擦力;B做勻速直線運(yùn)動(dòng),它在水平方向上一定要受到一個(gè)向左的力來與A對B的靜摩擦力平衡;B是在水平面上運(yùn)動(dòng),顯然,地面對B有一個(gè)向左的滑動(dòng)摩擦力,那么,B對地面施加一個(gè)向右的滑動(dòng)摩擦力。
解答:B能與A一起向右勻速運(yùn)動(dòng),一定要受到A對B的水平向右的靜摩擦力作用,故A錯(cuò),B對。B與地面間發(fā)生了相對運(yùn)動(dòng),B與地面間存在滑動(dòng)摩擦力,故C、D都對。
答案:BCD
點(diǎn)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力情況來分析判斷,因?yàn)閷τ谝粋€(gè)不動(dòng)的物體,判斷它的運(yùn)動(dòng)趨勢是比較困難的。而滑動(dòng)摩擦力的判斷,則可以直接由其相對運(yùn)動(dòng)的情況來判斷。
例 55、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?fàn)顟B(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0
D.大小可能等于F
分析:運(yùn)用臨界狀態(tài)法和極值法分析。當(dāng)F較大時(shí),m可能有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢;當(dāng)F較小時(shí),m可能有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢;當(dāng)F為某一合適值即F=mgsinα?xí)r,可有=0;當(dāng)時(shí),則有
.
解答:當(dāng)F>mgsinα?xí)r,物體具有向上運(yùn)動(dòng)趨勢,靜摩擦力方向向下,故B對;當(dāng)F=mgsinα?xí)r,=0,故C對。當(dāng)F 56、在幾個(gè)共點(diǎn)力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),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(yùn)動(dòng)趨勢的外加力作用,方向與該力方向相反,還可以從力和運(yùn)動(dòng)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(zhì)彈簧測力計(jì)與墻壁相連,用水平向右的力F把書B抽出?,F(xiàn)測得一組數(shù)據(jù)如下表所示:
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
1
2
3
4
…
N
將書分成的份數(shù)
2
4
8
16
…
逐頁交叉
彈簧測力計(jì)的示數(shù)
4.5
10.5
22.5
46.5
57、
…
190.5
根據(jù)表中數(shù)據(jù),試求:
(1)若將書分成32份,彈簧測力計(jì)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(dòng)摩擦因數(shù)μ都相等,則μ為多大?,
分析:對表中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知,把書分成4等份時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)比前一次增加6N,將書分成8等份時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)比前一次增加12N,將書分成16等份時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)比前一次增加24N,依次類推,將書分成32等份時(shí)可根據(jù)規(guī)律得出彈簧測力計(jì)示數(shù).
解答:(1)對表中數(shù)進(jìn)行分析,將書分成32等份時(shí),彈簧測力計(jì)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 58、頁.
(3)彈簧測力計(jì)的示數(shù)即為兩本書之間的滑動(dòng)摩擦力的大小。以分 成2 等份為例,對書:
μ=F/3G =4.5N/(3×5)=0.3
答案:(1)94.5N;(2)64頁;(3)μ=0.3.
點(diǎn)評:求解此類問題的關(guān)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(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)μ.
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(dòng)摩擦力f=μ·N,此題最關(guān)鍵是求物塊與接觸面間的 59、正壓力。注意:物塊與兩側(cè)槽面均有摩擦。
解答:依題意 ?、?
②
③
綜合以上各式得:
答案:
點(diǎn)評:求出物塊對斜槽的正壓力是解題的關(guān)鍵.
四、課后練習(xí)
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(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則物體所受的摩擦力的大小為 ( )
A.μF B.μG C.G D.
2、如圖所示為皮帶傳動(dòng)示意圖,O1是主動(dòng)輪,O2是從動(dòng)輪,兩 輪水平放置。當(dāng)主動(dòng)輪順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),重10N的物體同皮帶一起運(yùn)動(dòng)。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 60、到的摩擦力的方向是( )
A.5N;向下、向下 B.0;向下、向上
C.0;向上、向上 D.0;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(yùn)動(dòng),物塊B在木板A的上面以速度v2向右運(yùn)動(dòng)。下列判斷正確的是( )
A.若v1 = v2,A、B之間無滑動(dòng)摩擦力
B.若v1 > v2,A受到了B所施加向右的滑動(dòng)摩擦力
C.若v1 < v2,B受到了A所施加向右的滑動(dòng)摩擦力
D.若v1 > v2,B受到了A所施加向左的滑動(dòng)摩擦力
4、如圖所示,物體質(zhì)量為m,靠在粗糙的豎直墻上,物體與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,要使物體沿著墻勻速滑動(dòng),則外力F的大小可能 61、是( )
A. B.
C. D.
5、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(dāng)木板向上轉(zhuǎn)動(dòng),θ角逐漸增大的過程,摩擦力f的大小隨θ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(yùn)動(dòng),物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為( )
A. B. C. D.
第五課時(shí) 受力分析
一、考點(diǎn)理解
受力分析的要點(diǎn):
1、受力分析的步驟
(1)明確研究 62、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(jìn)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(zhǔn)確標(biāo)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(gè)判斷依據(jù)
(1)“條件”判據(jù):即根據(jù)力的產(chǎn)生條件來判斷物體是否受到某個(gè)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(gè)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(gè)力的作用。
二、方法講解
研究物體的運(yùn)動(dòng),正確地分析物體的受力是關(guān)鍵。 63、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(yīng)受力圖。
1、受力分析的依據(jù)
(1)依據(jù)各種力的產(chǎn)生條件和性質(zhì)特點(diǎn),每種力的產(chǎn)生條件提供了其存在的可能性,由于力的產(chǎn)生原因不同,形成不同性質(zhì)的力,這些力又可歸結(jié)為場力和接觸力,接觸力(彈力和摩擦力)的確定是難點(diǎn),兩物體直接接觸是產(chǎn)生彈力、摩擦力的必要條件,彈力產(chǎn)生原因是物體發(fā)生形變,而摩擦力的產(chǎn)生除物體間相互擠壓外,還要發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢。
(2)依據(jù)作用力和反作用力的同時(shí)存在,受力物體和施力物體同時(shí)存在。一方面物體所受的每個(gè)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 64、方面,依據(jù)作用力和反作用力的關(guān)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用物體的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)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(gè)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?zé)o作用力。以小車為研究對象,如圖所示,它受四個(gè)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 65、與墻有接觸,但是否有擠壓,應(yīng)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(jìn)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(zhǔn)確標(biāo)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: ①為防止丟力,在分析接觸力時(shí)應(yīng)繞研究對象觀察一周,對每個(gè)接觸點(diǎn)要逐一分析。②不能把作用在其它物體上的力錯(cuò)誤地認(rèn)為通過力的傳遞作用在研究對象上。③正確畫 66、出受力示意圖。畫圖時(shí)標(biāo)清力的方向,對不同的力標(biāo)示出不同的符號(hào)。
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(gè)力,都必須明確其來源,即每一個(gè)力都應(yīng)找出施力物體,不能無中生有。
(3)只分析“性質(zhì)力”,不分析 “效果力”,不能把兩者混淆重復(fù)分析。例如:有人認(rèn)為在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)受到了重力、繩的拉力和向心力共三個(gè)力的作用。實(shí)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(zhì)的力,這樣的分析是重復(fù)的分析。
(4)合力和分力不能重復(fù)地列為物體所受的力,不能把分力列為物體所受的一個(gè)力,又如分析斜面上的物體受力時(shí),不能把重力和“下滑力”并列為物體所受的力,因?yàn)橄禄κ侵亓Φ囊粋€(gè)分力。
(5)畫完受力圖后應(yīng)對分析結(jié)果作一番檢查,看能否使研究對象處于題目所給的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)應(yīng)用
例1:如圖所示,物體A重為GA=10N,物體B
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