湖南省江华一中高三物理一轮复习 相互作用课件.ppt

第二章相互作用 一 复习内容及课时安排 一 几种常见的力2 二 力的合成与分解2 三 受力分析2 四 共点力作用下物体的平衡3 五 实验 探究弹力和弹簧伸长的关系1 六 实验 验证力的平行四边形定则1 七 单元测试及试卷讲评2 二 考纲要求 三 考纲解读 本部分内容在高考中分值占10 左右 高考命题的热点集中在共点力的平衡问题及摩擦力问题 常以生活实际及科普知识为背景 结合牛顿运动定律 功能关系及电磁学相关知识考查 四 高考命题趋向 力学是物理学的基础 是高考必考内容 弹力 摩擦力是高考的热点 其中弹力大小和方向的判断 尤其是 弹簧模型 在不同物理情境中的综合应用在高考中出现的频率较高 共点力作用下物体的平衡一直是高考的热点 摩擦力的存在与否 静摩擦力的方向的判断也是高考难点 第一节几种常见的力 一 知识要点 1 力的基本知识 1 力是物体和物体间的 力不能脱离物体而独立存在 相互作用 2 力的作用效果 使物体发生 或使物体产生 形变 加速度 3 力是矢量 是力的三要素 大小 方向 作用点 用一根带箭头的线段表示力的大小 方向 作用点的方法 就是力的图示 4 力的单位 测量工具是 牛顿 测力计 5 自然界中最基本的相互作用是 引力相互作用 电磁相互作用 强相互作用 弱相互作用 2 重力 1 重力是由于对物体的吸引而使物体受到的力 地球 注意 重力与地球的吸引力有区别 2 大小 在地球上不同位置 同一物体的重力大小略有不同 g mg g值会随着地球纬度的改变而改变 纬度越高 g的值越大 竖直向下 4 重心 重力的 等效作用点 重心相对物体的位置由物体的分布决定 质量分布 形状的物体的重心在物体的几何中心 形状和质量 均匀 规则 问 重心一定在物体上吗 3 方向 3 弹力 1 直接接触的物体间由于发生而产生的力 弹性形变 2 产生条件 两物体 物体发生 直接接触 弹性形变 假设法 假设接触处存在弹力 画出物体的受力图 再根据力和运动的关系判断是否存在弹力 消除法 将与研究对象接触的物体从想象中去掉 看研究对象能否保持原状态 若不能 说明弹力存在 若能 则此处弹力可能不存在 微小形变产生弹力的判断方法 弹簧在弹性限度内弹力的大小遵循胡克定律 f 一般情况下应根据物体的运动状态 利用牛顿定律或平衡条件来计算 4 弹力大小的确定 kx 杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向 可由物体平衡条件判断方向 绳的拉力方向总是沿绳指向绳的方向 收缩 压力 支持力的方向总是于接触面 若接触面是曲面则于过接触点的切面 指向被压或被的物体 垂直 垂直 支持 3 弹力方向的确定 1 静摩擦力 a 产生条件 a 相互接触且 b 有 c 随外力的变化而变化 即 只与外力有关而与正压力无关 计算时只能根据物体所处的状态 平衡或加速 由平衡条件或牛顿运动定律求解 挤压 有弹力 相对运动趋势 接触面粗糙 c 大小 0 f fm 4 摩擦力 b 静摩擦力有无及方向的判定 1 假设法 假设没有摩擦力存在 即光滑 看两个物体会发生怎样的相对运动 根据 静摩擦力与物体相对运动的趋势方向相反 来判断静摩擦力方向 2 根据物体的运动状态 由牛顿定律或平衡条件判断 2 滑动摩擦力 a 产生条件 a 相互接触且 b 有 c ff e 方向 总是与物体的 方向相反 挤压 有弹力 相对运动 接触面粗糙 相对运动 b 大小 且总跟接触面相切 但与接触面的面积无关 fn 且总跟接触面相切 d 方向 总是与物体的 方向相反 相对运动趋势 思考1 弹力和摩擦力关系如何 方向 互相垂直产生 有摩擦力必有弹力 有弹力不一定有摩擦力 摩擦力的方向一定与运动方向相反吗 思考2 摩擦力一定起阻碍作用吗 一定做负功吗 思考3 1 作用效果可以是阻力 也可以是动力 2 一个摩擦力 包括动和静 可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 可能与运动方向相反 也可能与运动方向相同 运动的物体只能受滑动摩擦力 静止的物体只能受静摩擦力吗 思考4 运动的物体也可以受静摩擦力 静止的物体也可以受滑动摩擦力 一对摩擦力做功情况又如何呢 思考5 1 一对静摩擦力对系统不做功 方式 一正一负或均为零 2 一对滑动摩擦力对系统做负功 方式 一正一负 且正功小于负功 或一零一负或均为负 练习1 一个空心均匀球壳里面注满水 球的正下方有一个小孔 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 d 二 巩固训练 练习2 下图中的三个物体正在匀速直线向左运动 那么各接触面的摩擦力大小和方向如何 练习3 教学案第35页针对练习5 如图所示 小车上固定一根折成 角的折杆 杆的另一端固定一个质量为m的小球 试分析下列情况 杆对球的弹力 1 小车静止 2 小车以加速度a水平向右运动 解 1 n mg 方向竖直向上 2 规律总结 根据物体运动情况 利用牛顿第二定律判断 关键在于先判定加速度方向 从而确定合力方向 练习4 资料第19页例3 1 f 0 2 f ma 3 f mg 4 f mg 练习5 教学案第37页针对练习8 在粗糙水平面上放一物体a a上再放一质量为m的物体b 如图所示 a b间的动摩擦因数为 施一水平力f于a 计算下列情况下a对b的摩擦力的大小当a b一起匀速运动时 2 当a b一起以加速度a向右匀加速运动时 3 当力f足够大而使a b相对滑动时 4 当a b发生相对滑动 且b物体的1 5长伸到a的外面时 练习6 如图所示 两木块的质量分别为m1和m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2上面木块压在上面的弹簧上 但不拴接 整个系统处于平衡状态 现缓慢向上提上面的木块 直到它刚离开上面弹簧 在这过程中下面木块移动的距离为 a b c d c 练习7 试判断下述各图中摩擦力的方向 注意多解 a随传送带一起匀速向右运动 a随传送带一起匀速向上运动 问 若a随传送带一起匀速向下运动 静止 练习8 资料第20页练习5 b 练习10 如图所示 人与板一起匀速向左运动 板与地面间的摩擦因数为 求 1 地面对木板的摩擦力 2 人对木板的摩擦力 1 m m g向右 2 向左 练习9 资料第20页练习6 b 练习11 如图所示 传送带与水平面的夹角为370并以10m s的速度匀速运动着 在传送带的a端轻轻放一小物体 若已知物体与传送带间的动摩擦因数为 0 5 ab间距离s 16m 则小物体从a端运动到b端所需的时间为 1 传送带顺时针方向转动 2 传送带逆时针方向转动 a 2 8sb 2 0sc 2 1sd 4 0s d b 第二节力的合成与分解 一 知识要点 1 合力与分力 一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用所产生的效果相同 这个力就叫做那几个力的合力 那几个力叫做这个力的分力 2 力的合成与分解 求几个力的合力叫做力的合成 求一个力的分力叫做力的分解 3 共点力 物体同时受到几个力作用时 如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点 这几个力叫做共点力 4 共点力合成计算 1 同一直线上两个力的合成 同方向时f f1 f2 反方向f f大 f小 2 互成角度两力合成 求两个互成角度的共点力f1f2的合力 可以把f1f2的线段作为邻边作平行四边形 它的对角线即表示合力的大小和方向 合力的取值范围是 f1 f2 f f1 f2 3 多力合成 既可用平行四边形法则 也可用三角形法则 f1f2f3 fn的合力 可以把f1f2f3 fn首尾相接画出来 把f1fn的另外两端连接起来 则此连线就表示合力f的大小和方向 5 力的分解 力的分解是力的合成的逆运算 已知两个分力的方向 求两个分力的大小时 有唯一解 已知一个分力的大小和方向 求另一个分力的大小和方向时 有唯一解 已知两分力的大小 可能有两组解 也可能有一组解或无解 已知一个分力的大小与另一分力的方向 可能有两组解 也可能有一组解或无解 6 力的合成与分解的方法 1 平行四边形法则 三角形法则 2 正交分解法 练习1 一个物体同时受到三个力作用 其大小分别是4n 5n 8n 则其合力大小可以是 a 0nb 10nc 15nd 20n a b c 练习2 如图所示 物体在五个共点力的作用下保持平衡 如果撤去力fl 而保持其余四个力不变 这四个力的合力的大小和方向是怎样的 大小为f1 方向与f1相反 二 巩固训练 练习3 资料第22页例题1 练习5 如图所示一条易断的均匀细绳两端固定在天花板的a b两点 今在细绳o处吊一砝码 如果oa 2bo 则 a 增加砝码时 ao绳先断b 增加砝码时 bo绳先断c b端向左移 绳子易断d b端向右移 绳子易断 bd 练习4 教学案第43页针对练习4 在倾角 30 的斜面上有一块竖直放置的挡板 在挡板和斜面之间放有一个重为g 20n的光滑圆球 如图所示 求球对斜面的压力大小和对挡板的压力大小 练习6 水平横粱的一端a插在墙壁内 另一端装有一小滑轮b 一轻绳的一端c固定于墙上 另一端跨过滑轮后悬挂一质量m 10kg的重物 cba 30 如图所示 则滑轮受到绳子的作用力为 g 10m s2 a 50nb 150nc 100nd 200n c ac 练习7 已知力f的一个分力f1跟f成30 角 大小未知 另一个分力f2的大小为 方向未知 则f1的大小可能为 a b c d 练习8 如图3 2所示长为5m的细绳的两端分别系于竖直立在地面上相距为4m的两杆的顶端a b 绳上挂一个光滑的轻质挂钩 其下连着一个重12n的物体 稳定时 绳的张力为多少 10n 练习9 有五个力作用于一点o 这五个力构成一个正六边形的两邻边和三条对角线 如图3 1所示 设f3 10n 则这五个力的合力大小为多少 30n 练习10 资料第23页例题3 d 第三节受力分析 一 知识要点 要根据力的概念 从物体所处的环境 与多少个物体接触 和运动状态着手 其步骤如下 1 确定研究对象 以整体为研究对象或从整体中隔离出某一物体为研究对象 2 按 性质力 的顺序分析 即按一重 二弹 三摩擦 四其他的顺序进行分析 并同时画出受力示意图 说明 1 分析研究对象受到的力 不要分析研究对象对周围物体的力 2 分析研究对象直接受到的力 不要把另一个物体受到的力转移到研究对象上 力不能传递 3 不能无中生有或将惯性视为一种力 比如踢出的足球在空中并没有受到向前的推力 4 不能重复力 分析了性质力就不要同时计入效果力 分析了合力就不要分析分力 5 当以整体为研究对象时 不要分析系统内部物体间相互作用力 内力 只需分析系统内物体受到系统外物体的作用力 外力 3 检查受力图 检查每个力是否都能找到它的施力物体 分析结果能否使物体处于题设的运动状态 避免多画力或漏掉力的现象 二 巩固训练 ac 练习1 教学案第50页针对练习4 如图所示 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接触且处于静止状态 则斜面体p此刻受到的外力个数可能有 a 2个b 3个c 4个d 5个 练习2 资料第23页例题4 练习3 资料第32页练习5 c a 练习4 教学案第49页针对练习3 如图 人竖直站在自动扶梯的水平踏板上 随扶梯一起匀速斜向下运动 以下正确的是 a 人受到重力和支持力的作用b 人受到摩擦力的方向水平向左c 人受到重力 支持力和摩擦力的作用d 人受到与速度方向相同的合外力 c 练习5 教学案第54页练习6 如图所示 物体a靠在竖直墙面上 在力f作用下 a b保持静止 物体b的受力个数为 a 2b 3c 4d 5 练习6 如图所示 位于固定斜面上的物体m在斜面上处于静止状态 斜面倾角为 当向上的拉力f由0逐渐增大时 斜面作用于物块的摩擦力将 a 不变b 逐渐增大c 先减小后增大d 先增大后减小 c a 练习7 2011海南第5题 如图 粗糙的水平地面上有一斜劈 斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑 斜劈保持静止 则地面对斜劈的摩擦力 a 等于零b 不为零 方向向右c 不为零 方向向左d 不为零 v0较大时方向向左 v0较小时方向向右 ad 练习8 2011山东第19题 如图所示 将两相同的木块a b置于粗糙的水平地面上 中间用一轻弹簧连接 两侧用细绳固定于墙壁 开始时a b均静止 弹簧处于伸长状态 两细绳均有拉力 a受摩擦力fa不为0 b受摩擦力fb为0 现将右侧细绳剪断 则剪断瞬间 a fa大小不变b fa方向改变c fb仍然为零d fb方向向右 ad 练习9 如图所示 质量为m的木块在质量为m的长木板上向右滑行 木块同时受到向右的拉力f的作用 长木板处于静止状态 已知木块与木板间的动摩擦因数为 1 木板与地面间的动摩擦因数为 2 以下几种说法中正确的是 a 木板受到木块的摩擦力的大小一定是 1mgb 木板受到地面的摩擦力的大小一定是 2 m m gc 当f 2 m m g时 木板便会开始运动d 无论怎样改变f的大小 木板都不可能运动 ab 练习10 2008年新课标 一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动 小球通过细绳与车顶相连 小球某时刻正处于图示状态 设斜面对小球的支持力为n 细绳对小球的拉力为t 关于此时刻小球的受力情况 下列说法正确的是 a 若小车向左运动 n可能为零b 若小车向左运动 t可能为零c 若小车向右运动 n不可能为零d 若小车向右运动 t不可能为零 第四节共点力作用下的平衡 一 知识要点 1 共点力 相同或力的相交于同一点的力 2 物体在共点力作用下的平衡状态 保持状态 v 0 a 0 或运动状态 即v 0 a 0 平衡标志 物体的加速度为零 3 共点力作用下物平衡条件 物体所受为零 4 正交分解法 将力沿两个互相垂直的方向进行分解的方法 用此法表示共点力的平衡条件为 fx 0 fy 0 静止 匀速直线 合外力 作用点 作用线 5 当物体平衡时 物体所受的某个力必定与余下的其他力的合力平衡 等大反向 三力平衡时 三个力首尾相接构成封闭三角形 6 共点力作用下物体平衡的一般解题思路 1 确定研究对象 即处于平衡的物体 2 对研究对象进行受力分析 画好受力图 3 对一些力进行正交分解 由 fx 0 fy 0 列平衡方程 4 求解未知量 二 巩固训练 练习1 以下四种情况中 物体处于平衡状态的是 竖直上抛物体达最高点时 做匀速圆周运动的物体 单摆摆球通过平衡位置时 做匀速直线运动的物体 d 练习2 教学案第52页针对练习10 如图 一光滑铁球放在板与竖直墙之间 当板向上缓慢抬起的过程中下面正确的是 a 球对墙的压力将变大b 球对墙的压力将变小c 球对板的压力将变大d 球对板的压力将变小 ac 练习3 模拟题第8页练习4 bd 练习4 教学案第48页针对练习1 如图所示 质量为m的木块a放在斜面体b上 若a和b沿水平方向以相同的速度v0一起向左做匀速直线运动 则a和b之间的相互作用力大小为 a mgb mgsin c mgcos d 0 a n 练习6 资料第27页练习1 bc 练习5 如图所示 用细线ao bo悬挂重物 bo水平 ao与竖直方向成30 角 若ao ob能承受的最大拉力各为10n和6n oc能承受足够大的力 为使细线不被拉断 重物允许的最大重力是多大 练习7 教学案第50页针对练习6 如图 一个半球形的碗放在桌面上 碗口水平 o点为其球心 碗的内表面及碗口是光滑的 一根细线跨在碗口上 线的两端分别系有质量为m1和m2的小球 当它们处于平衡状态时 质量为m1的小球与o点的连线与水平线的夹角为 60 两小球的质量比为 a b c d a b 练习8 如图 有一个直角支架aob ao水平放置 表面粗糙 ob竖直向下 表面光滑 ao上套有小环p ob上套有小环q 两环质量均为m 两环由一根质量可忽略 不可伸长的细绳相连 并在某一位置平衡 现将p环向左移一小段距离 两环再次达到平衡 那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较 ao杆对p环的支持力fn 摩擦力ff 细绳上拉力ft的变化情况是 a fn不变 ft变大 ff变大b fn不变 ft变小 ff变小c fn变大 ft变大 ff变小d fn变大 ft变小 ff变大 练习9 模拟题第8页练习11 第五节实验 探究弹力和弹簧伸长的关系 一 实验的注意事项 1 由于弹簧有一定重量 将其自然悬挂时的长度与平放时的长度不一样 量取l0时 应将弹簧一端固定在铁架台上的铁夹上 让其自然下垂 再用毫米刻度尺量得自然状态下的原长 2 只有在弹性限度内 弹簧的弹力才与弹簧的伸长量成正比 所以在弹簧下挂钩码时 注意不要使弹簧所受拉力超过其弹性限度 3 为了减小误差 要尽量多测几组数据 4 若用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系 由于实验误差 依据实验数据描成的点不会完全在一条直线上 这时所作直线应尽量多的通过这些点 并使不在直线上的点尽量均匀分布所作直线两侧 明显与其他的点相差很远的点应该舍去 二 巩固训练 2 练习1 资料第29页练习2 b 练习2 教学案第60练习1 一个实验小组在 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 使用两条不同的轻质弹簧a和b 得到弹力与弹簧长度的图象如右图所示 下列表述正确的是 a a的原长比b的长b a的劲度系数比b的大c a的劲度系数比b的小d 测得的弹力与弹簧的长度成正比 b d 练习3 资料第32页练习4 c 练习4 如图所示 a b是两个相同的轻弹簧 原长都是l0 10cm 劲度系数k 500n m 如果图中悬挂的两个物体质量均为m 现测得两个弹簧的总长是26cm 则 a m 3kgb m 2kgc m 1 5kgd m 1kg 练习5 资料第29页练习5 练习5 资料第29页练习5 200 20cm 第六节实验 验证力的平行四边形定则 一 实验的注意事项 1 为作图方便并减小误差 两个分力间的夹角要适宜 两个分力的大小要稍大 但又不要使两分力及其合力超过弹簧秤量程 2 弹簧秤使用前应事先检查 先看自然下垂时 其指针是否指零刻度 再用两只弹簧秤互相钩住用力拉 看其读数是否相同 3 同一实验 结点的位置必须相同 结点的位置及细线的方向必须标定准确 作图要规范 准确 4 用弹簧秤拉细线套时 拉力的方向