物理：第3章《相互作用》课件(新人教版必修1).ppt

第三章相互作用 章末总结提高,方法专题讲解 1受力分析 1定义：受力分析指的是把研究对象在特定的物理环境中所受到的所有力都找出来，并画出受力示意图,2某个力是否存在的判断依据 (1)条件判断：根据力的产生条件是否满足，来判断物体是否受某个力的作用 (2)效果判断：根据力的效果是否得以体现，来判断物体是否受某个力的作用 (3)相互作用判断：利用力的作用的相互性，即施力物体同时也是受力物体，从一个物体是否受到某个力作用来判断另一个物体是否受到相应的反作用力的作用,3受力分析的一般步骤 (1)确定研究对象，并把研究对象从系统中隔离出来； (2)先分析物体所受重力，然后依次分析各接触面上的弹力及摩擦力； (3)最后分析其他力的情况； (4)检查所画受力图，是否“多力”或“漏力”,【例1】 跨过光滑定滑轮的轻绳，两端各拴一个物体，如图1所示，物体A和B重均为20 N，水平拉力F12 N，若A和B均处于静止状态，试分析物体A和B的受力情况，画出力的示意图，并计算各力的大小,【答案】 F20 N，FN10 N，F(10 12)N 【点拨】 正确对物体A、B进行受力分析是解此类题的关键对未知力F的大小和方向，我们可以用“假设法”，设其朝某一方向，然后利用平衡条件列方程求解，若求出为正值，说明假设的方向是正确的，若求出力为负值，说明其方向与假设方向相反,巩固训练 1如图3所示，GA8 N，GB16 N，A、B之间及B与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25，物块B在水平拉力F的作用下向左匀速运动，求F的大小,解析：先画出A、B的受力分析图如图4所示 则对A有FTFfAFNAGA. 对B有FFTFfAFf地2GAFNB2GA(GAGB)10 N. 答案：10 N,图解法解题 1图解法常用在研究分力的动态变化时，通过作出平行四边形或矢量三角形，观察线段的长短变化分析其对应的力的大小变化，具有直观、简单的特点 2用图解法解题的一般步骤 (1)根据对物体的受力分析，利用分解或合成作出平行四边形或矢量三角形； (2)按照题意分析，确定分力的变化 3图解法所解题目的特点：物体受力中有一个力的大小和方向均不变，有一个分力的方向不变而大小变化，另一个力的大小和方向均变化,【例2】 如图5所示，重为G的物体放在倾角为的光滑斜面上，被竖直放置的光滑木板挡住，若将挡板逆时针转动逐渐放低试分析球对挡板的压力和对斜面的压力如何变化,【解析】 球的重力产生两个效果：压紧斜面和挡板，即重力可分解为垂直斜面的力G1和垂直于挡板的作用力G2.这两个分力分别跟球对斜面的压力和球对挡板的压力大小相等在挡板放低时，重力G的大小和方向不变；G1的方向不变，G2的大小和方向都在变，如图6所示，由图知，G2先减小后增大，最小值为Gsin.G1始终在减小,【答案】 对挡板的压力先减小后增大，对斜面的压力减小 【点拨】 用图解法解题的关键是作好图并找出各个力的变化关系,巩固训练 2如图7所示将一个光滑球放在斜板AB和AC之间，两板与水平面夹角都是60.现使AB板固定，使AC板与水平面的夹角逐渐减小到零，则 ( ) A球对AC板的压力先增大后减小 B球对AC板的压力逐渐减小 C球对AC板的压力先减小后增大 D球对AC板的压力逐渐增大,解析：由于物体受三力作用平衡，又是动态变化，故利用三角形定则求解较易作出受力分析示意图如图8，用三角形表示，三个力重力大小方向都不变，FB方向不变，故AC板与水平面的夹角逐渐减小到零的过程中，在力的示意图中，也即FC绕与G的交点做顺时针方向转动，转至竖直位置；由图中虚线不难发现，FC先减小后增大；FB一直减小 答案：C,3正交分解法 1正交分解法是处理力的合成与分解中的复杂问题的一种简单、方便而且实用的方法，尤其当物体受多个力作用时 2正交分解法：把力沿着两个选定的相互垂直的方向分解，将矢量的平行四边形定则运算转化为沿同一直线上的代数运算,3正交分解的一般步骤 (1)建立坐标系：通常选共点力的作用点为坐标原点，坐标轴的方向要根据实际问题确定应遵循如下原则：一是尽量多的力放在坐标轴上，避免过多的分解带来计算上的不便；二是使待求力放在坐标轴上，不用再去合成 (2)将不在坐标轴上的力进行分解，凡是与坐标轴正向同向的分力为正值，相反则为负值 (3)分别沿坐标轴方向求各力的代数和,【例3】 如图9所示，质量为m的物体放在倾角为的斜面上，它跟斜面间的动摩擦因数为，在水平恒定推力F的作用下，沿斜面向上匀速运动，则物体所受摩擦力大小等于 ( ) AFcosmgsin B(mgcosFsin) CF/(sincos) Dmg/(cossin),【解析】 以物体重心为坐标原点，沿斜面向上方向为x轴正向，垂直于斜面向上为y轴正向，如图10所示 FfFN， 解得FfFcosmgsin，Ff(mgcosFsin)，Ffmg/(cossin)，Ff. 【答案】 ABCD,巩固训练 3(广东高考)如图11所示，质量为m的物体悬挂在轻质支架上，斜梁OB与竖直方向的夹角为，设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2，以下结果正确的是 ( ),解析：由共点力平衡条件可知F2cosmg，F2sinF1，所以F2 ，F1mgtan，故选D. 答案：D,本章难点突破 1静摩擦力是否存在及其方向的判断 1静摩擦力是否存在的判断 相对运动趋势具有很强的隐蔽性，所以静摩擦力是否存在的判断通常采用以下两种方法： (1)假设法：假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动，若发生相对运动，则说明物体间有相对运动趋势，存在静摩擦力；若不发生相对运动，则说明物体间没有相对运动趋势，不存在静摩擦力,(2)综合法：对研究对象进行受力分析(除静摩擦力)和运动状态相结合的判断方法，即对研究对象进行受力分析(除静摩擦力)，并求其合力，若在此合力作用下研究对象应具有的运动状态正好和研究对象的运动状态相一致，则说明研究对象不受静摩擦力；否则，研究对象就受静摩擦力,2静摩擦力方向的判断 (1)假设接触面光滑，物体发生相对运动的方向即为相对运动趋势方向，从而确定静摩擦力的方向 (2)也可以先假设静摩擦力沿某方向，再分析物体运动状态是否出现跟已知条件相矛盾的结果，从而对假设方向作出取舍,【例4】 如图12所示，位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力 ( ) A方向可能沿斜面向上 B方向可能沿斜面向下 C大小可能等于零 D大小可能等于F,【解析】 以物块M为研究对象进行受力分析可知，物块M受竖直向下的重力，垂直斜面向上的弹力FN，平行斜面向上的力F，以及平行于斜面方向的静摩擦力，如图13所示(静摩擦力未画出)静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，但这里无法直接确定，则可假设斜面光滑，此时物块向上还是向下运动取决于沿斜面方向向上的力F及沿斜面向下的重力的分力Gsin的大小(如图13所示) 当FGsin时，物块有向上运动的趋势，此时摩擦力应沿斜面向下，B正确,当FGsin时，无相对运动趋势，此时摩擦力为零，C正确 当FGsin时，物块有向下运动的趋势，此时摩擦力沿斜面向上，A正确,【答案】 ABCD,巩固训练 4(山东高考)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30，如图14所示则物体所受摩擦力 ( ),解析：弹簧竖直悬挂物体时，kLmg，弹簧沿斜面拉住质量为2m的物体时恰好kL2mgsin30，所以物体恰好不受摩擦力 答案：A,2摩擦力大小的计算 1分清摩擦力的性质：是静摩擦力还是滑动摩擦力 2滑动摩擦力由FFN计算 应用此公式时，最关键的是对正压力(或相互挤压力)FN的分析，它跟研究对象在垂直于接触面方向上的力密切相关，也跟研究对象在该方向上的运动状态有关特别是后者，最易被忽视，注意F随FN的变化而发生的变化,3静摩擦力 (1)最大静摩擦力Fm，是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力，它只在这一状态下才表现出来它的数值跟正压力FN成正比 (2)静摩擦力F的大小跟产生相对运动趋势的外力密切相关，但跟接触面间相互挤压力FN无直接关系，因而F的大小具有可变性，变化性强是它的特点对具体问题，要具体分析，若为平衡状态，静摩擦力将由平衡条件(F合0)建立方程求解；若为非平衡状态，可由动力学规律建立方程求解,【例5】 如图15所示，某人用56 N的力沿斜面方向向上推一个放在粗糙斜面上的物体，物体重200 N，斜面倾角为30，物体与斜面间动摩擦因数0.3，则物体受到的摩擦力是 ( ) A34.6 N B40 N C44 N D100 N,【解析】 物体的重力沿斜面向下的分力为F1Gsin30100 N，若物体沿斜面滑动，所受滑动摩擦力FFNGcos3052 N物体所受最大静摩擦力跟滑动摩擦力大致相等，推力F56 N与F1100 N的合力F合F1F100 N56 N44 N(方向沿斜面向下)，由F合F知，物体是静止的，所以物体受到的是静摩擦力，其大小F静F1F100 N56 N44 N，故C正确 【答案】 C,【点拨】 最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，在没有特殊说明的情况下，我们认为二者相等,巩固训练 5如图16所示，木块放在水平地面上，在F8 N的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，速度为1 m/s，则下列说法中正确的是( ) A木块以1 m/s的速度做匀速直线运动时，木块受到的摩擦力为8 N B当木块以2 m/s的速度做匀速直线运动时，木块受到的摩擦力小于8 N,C当水平拉力F20 N时，木块受到的摩擦力为20 N D将水平拉力