受力分析(教师).doc

1对1个性化辅导教 师:夏修理高三学生:上课时间 2014年 1 月25 日阶 段:基础（） 提高（） 强化（ ）课时计划共 次课 第 次课教学课题:受力分析教学目标:学会教学重难点：重点：难点：教学过程考点导航智能结合巩固提高课后作业课后作业教学反思家长建议 家长签名：如何进行受力分析 对物体进行正确的受力分析是解决物理问题的关键，在高中物理的学习过程中占据极其重要的地位。受力分析是分析、解决物理问题的一个重要环节，如果这一环节出现了问题，将导致解题错误。因此，养成良好的受力分析习惯变显得尤为重要。下面就受力分析的方法、步骤、以及应注意的问题等几方面来作说明。物体的受力情况决定了物体的运动状态，正确分析物体的受力，是研究力学问题的关键。受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用。为了保证分析结果正确，应从以下几个方面突破难点。【难点突破】一、受力分析的方法：整体法隔离法概念将几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力研究系统内物体之间的相互作用力注意问题分析整体周围其他物体对整体的作用。而不画整体内部物体间的相互作用。分析它受到周围其他物体对它的作用力2.受力分析的依据：各种性质力的产生条件及各力方向的特点3.受力分析的步骤 ：二、受力分析的步骤 1. 明确研究对象，即确定我们要分析哪个物体的受力情况。 2. 首先分析重力（或其他场力，如电场力、磁场力）。 3. 接着分析弹力：围绕研究对象一周，找出与它接触的物体，根据弹力产生条件（直接接触且有弹性形变），分析研究对象受到的弹力。 4. 然后根据摩擦力产生条件（粗糙接触面间有弹力且有相对运动或相对运动趋势），分析研究对象受到的摩擦力。 5. 再根据题意分析研究对象受到的其他力。 6. 最后画出研究对象的受力示意图。高中阶段，一般情况下研究对象可看作质点，画示意图时，可把所有力的作用点画在一点上。三、 受力分析的辅助手段（1）物体的平衡条件（共点力作用下物体的平衡条件是合力为零）（2）牛顿第二定律（物体有加速度时）（3）牛顿第三定律（内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上）四、常见的错误及防范的办法：（1）多画力；a.研究对象不明，错将其他物体受到的力画入。b.虚构力，将不存在的力画入。c.将合力和分力重复画入。防止多画力：第一，彻底隔离研究对象。第二，每画一个力要心中默念受力物体和施力物体。 (2) 少画力； 少画力往往是由受力分析过程混乱所致，因此a.要严格按顺序分析。b.分析弹力和摩擦力时，所有接触点都要分析到。(3) 错画力。即把力的方向画错。防范办法是要按规律作 【分类例析】1弹力有、无的判断弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。但有的形变明显，有的不明显。那么如何判断相互接触的物体间有无弹力？法1： “假设法”，即假设接触物体撤去，判断研究对象是否能维持现状。若维持现状则接触物体对研究对象没有弹力，因为接触物体使研究对象维持现状等同于没有接触物，即接触物形同虚设，故没有弹力。若不能维持现状则有弹力，因为接触物撤去随之撤去了应该有的弹力，从而改变了研究对象的现状。可见接触物对研究对象维持现状起着举足轻重的作用，故有弹力。【例1】倾角为a、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上。下列结论正确的是（ ）A.木块收到的摩擦力大小事mgcosaB.木块对斜面体的压力大小是mg sin aC.桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin acosaD.桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）gA由平衡方程可得摩擦力的大小等于mg sin a；B由平衡方程可得木块m受到的支持力大小等于mgcosa；木块对斜面体的压力与支持力互为作用力和反作用力等大反向；C（对M和m分别列平衡方程，和牛顿第三运动定律可得斜面体受到的桌面的摩擦力为零；或者由整体法直接得到桌面摩擦力为零；D正确选项为。对M和m分别列平衡方程，和牛顿第三运动定律可得斜面体受到的桌面的支持力大小为（M+m）g；或者由整体法直接得到桌面支持力大小为（M+m）g答案：D考查了【力学】中的受力分析，力的运算（合成与分解），物体的平衡，牛顿第三运动定律以及连接体的问题，考查了整体法与隔离法的思想方法：法2：根据“物体的运动状态”分析弹力。即可以先假设有弹力，分析是否符合物体所处的运动状态。或者由物体所处的运动状态反推弹力是否存在。总之，物体的受力必须与物体的运动状态符合。同时依据物体的运动状态，由二力平衡（或牛顿第二定律）还可以列方程求解弹力。【例2】如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是AFN保持不变，FT不断增大BFN不断增大，FT不断减小 C FN保持不变，FT先增大后减小DFN不断场大，FT先减小后增大答案：D【总结】弹力有、无的判断是难点，分析时常用“假设法”并结合“物体的运动状态”分析。2.弹力的方向弹力是发生弹性形变的物体由于要恢复原状，而对它接触的物体产生的力的作用 。所以弹力的方向为物体恢复形变的方向。平面与平面、点、曲面接触时，弹力方向垂直于平面，指向被压或被支持的物体；曲面与点、曲面接触时，弹力方向垂直于过接触点的曲面的切面，特殊的曲面，如圆面时，弹力方向指向圆心。弹力方向与重心位置无关。 绳子的弹力方向为：沿着绳子且指向绳子收缩的方向；且同一条绳子内各处的弹力相等 杆产生的弹力方向比较复杂，可以沿杆指向杆伸长或收缩的方向，也可不沿杆，与杆成一定的夹角。【例3】如图所示，一质量m=0.4kg的小物块，以V0=2m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t=2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L=10m。已知斜面倾角=30o，物块与斜面之间的动摩擦因数。重力加速度g取10 m/s2.（1）求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。（2）拉力F与斜面的夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？22.解：（1）设物块加速度的大小为a，到达B点时速度的大小为v，由运动学公式得 联立得 （2）设物块所受支持力为，所受摩擦力为，拉力与斜面间的夹角为，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得 又 联立式得 由数学知识得 由式可知对应F最小的夹角为 联立式，代入数据得F的最小值为 【总结】弹力的方向为物体恢复形变的方向。分析时首先应明确接触处发生的形变是怎样的，恢复形变时应向哪个方向恢复。另外应记住平面与平面、点、曲面接触，曲面与点、曲面接触，绳、杆弹力方向的特点，才能得以正确分析。【例4】，空间存在范围足够大的垂直于xoy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。让质量为m，电量为q（qv1)为使该粒子能经过A(a，0)点，其入射角（粒子初速度与x轴正向的夹角）有几个？并求出对应的sin值：(3)如图乙，若在此空间再加入沿y轴正向、大小为E的匀强电场，一粒子从O点以初速度v0沿x轴正向发射。研究表明：粒子在xoy平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的x分量vx与其所在位置的y坐标成正比，比例系数与场强大小E无关。求该粒子运动过程中的最大速度值vm。【答案】 (1) (2) 2 （3）【解析】 (1) 带电粒大以速率v在匀强磁场B中做匀速圆周运动，半径为R，有 当粒子沿y轴正方向入射，转过半个圆周至A点，该圆周半径为R1，有 由代入式解 (2) 如图，O、A两点处于同一圆周上，且圆心在的直线上，半径为R0，当给定一个初速度v时，有2个入射角，分别在第1、2象限，有有 由式解得 (3) 粒子在运动过程中仅电场力做功，因而在轨道的最高点处速度最大，用ym表示其坐标，由动能定理，有 由题知 当E=0时，粒子以初速度v0沿y轴正方向入射，有 由式解得3判断摩擦力的有、无摩擦力的产生条件为：（1）两物体相互接触，且接触面粗糙；（2）接触面间有挤压；（3）有相对运动或相对运动趋势【例5】为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下: 用天平测量物块和遮光片的总质量M.重物的质量m:用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测最两光电门之间的距离s；调整轻滑轮，使细线水平:让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB,求出加速度a；多次重复步骤，求a的平均 a ；根据上述实验数据求出动擦因数。回答下列为题：(1) 测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示如图（b）所示。其读数为 cm(2)物块的加速度a可用d、s、tA,和tB,表示为a= (3)动摩擦因数可用M、m、 a和重力加速度g表示为= （4）如果细线没有调整到水平.由此引起的误差属于 （填“偶然误差”或”系统误差” ）【答案】见解析【解析】(1)游标卡尺测量数据不需要估读，主尺读数为：9mm，游标尺读数为：0.05mm12=0.56mm，所以读数为：9mm+0.56mm=9.56mm=0.956cm(2)根据，结合位移速度关系式：有：(3)对重物和小物块整体受力分析：，解得； (4) 如果细线没有调到水平，会使实验数据测量偏大或偏小，由于固定因素引起的误差叫做系统误差。4摩擦力的方向摩擦力的方向为与接触面相切，.与物体间的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反。但相对运动趋势不如相对运动直观，具有很强的隐蔽性，常用下列方法判断。法1：“假设法”。即假设接触面光滑，看原来相对静止的物体间能发生怎样的相对运动。若能发生，则这个相对运动的方向就为原来静止时两物体间的相对运动趋势的方向。若不能发生，则物体间无相对运动趋势。【例6】图19所示为皮带传送装置，甲为主动轮，传动过程中皮带不打滑，P、Q分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是（ ）AP、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反BP点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同CP点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反DP、Q两点的摩擦力方向均与轮转动方向相同图19【审题】本题可用“假设法”分析。由题意可知甲轮与皮带间、乙轮与皮带间均相对静止，皮带与轮间的摩擦力为静摩擦力。假设甲轮是光滑的，则甲轮转动时皮带不动，轮上P点相对于皮带向前运动，可知轮上P点相对于皮带有向前运动的趋势，则轮子上的P点受到的静摩擦力方向向后，即与甲轮的转动方向相反，再假设乙轮是光滑的，则当皮带转动时，乙轮将会静止不动，这时，乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动，可知轮上Q点有相对于皮带向后运动的趋势，故乙轮上Q点所受摩擦力向前，即与乙轮转动方向相同。【解析】正确答案为B【总结】判断摩擦力的有、无及摩擦力的方向可采用“假设法”分析。摩擦力方向与物体间的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反，但不一定与物体的运动方向相反，有时还与物体的运动方向相同。法2：根据“物体的运动状态”来判定。即先判明物体的运动状态（即加速度的方向），再利用牛顿第二定律（F=ma）确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小和方向。【例7】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较小时方向向右解析：斜劈和物块都平衡对斜劈和物块整体受力分析知地面对斜劈的摩擦力为零，选A(2011广东理综36)（18分）如图20所示，以A、B和C、D为端点的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠B点，上表面所在平面与两半圆分别相切于B、C。一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上E点，运动到A时刚好与传送带速度相同，然后经A沿半圆轨道滑下，再经B滑上滑板。滑板运动到C时被牢固粘连。物块可视为质点，质量为m，滑板质量M=2m，两半圆半径均为R，板长l=6.5R，板右端到C的距离L在RL5R范围内取值。E距A为S=5R，物块与传送带、物块与滑板间的动摩擦因素均为=0.5，重力加速度取g.求物块滑到B点的速度大小；试讨论物块从滑上滑板到离开滑板右端的过程中，克服摩擦力做的功Wf与L的关系，并判断物块能否滑到CD轨道的中点。【答案】vB=3 RL2R时，Wf=mg(l+L)=mg（6.5R+L）2RL5R时，Wf=mgx2+mg(lx)=4.25mgR4.5mgR，即滑块速度不为0，滑上右侧轨道。滑块不能滑到CD轨道中点【解析】mgs+mg2R=mvB2 所以vB=3设M滑动x1,m滑动x2二者达到共同速度v,则mvB=(M+m)v mgx1=mv2mgx2=mv2mvB2由得v=,x1=2R,x2=8R二者位移之差x=x2x1=6R6.5R，即滑块未掉下滑板讨论：L2R时，Wf=mg(l+L)=mg（6.5R+L）RL5