.9 高中物理研讨会刘怀东力相互作用

2009届高三物理第一轮复习 相互作用 泗洪中学 刘怀东 宿迁市高三物理教学研讨会 一 考纲要求 以08考试说明为例 考点7 力的合成和分解力的平行四边形定则 实验 探究 级要求说明 力的合成和分解的计算只限于用作图法或直角三角形知识解决考点8 重力形变 弹力 胡克定律 级要求说明为 弹簧组劲度系数问题的讨论不作要求 考点9 摩擦力 滑动摩擦 静摩擦 动摩擦因数 级要求说明 不引人静摩擦因素考点10 共点力作用下的物体平衡 级要求说明为 解决复杂连接体的平衡问题不作要求 二 考纲解读 08 考试说明 物理科 与07相比较 变化较大 我们可以加以比较1 指导思想增加了 注重理论联系实际 增加了 促进知识与技能 过程与方法 情感态度与价值观三维教学培养目标的实现 2 考试对知识内容要求掌握的程度 改变以往 知道 理解 掌握 等措辞 统一为 级要求 和 级要求 两个标准 明确了 级要求的含义 基本要求 对所列知识要了解其内容及含义 并能在有关问题中识别和直接使用 较高要求 对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系 能够进行叙述和解释 并能在实际问题的分析 综合 推理和判断等过程中运用 3 考点要求降多升少2个考点要求降低考点8 重力形变和弹力胡克定律 考点10 共点力作用下物体的平衡 考点8 重力形变和弹力胡克定律 在08 考试说明 中为 级 要求 附加说明为 弹簧组劲度系数问题的讨论不作要求 在07 考试说明 中该考点的要求和说明为 理解弹力的概念和弹力产生的条件 理解胡克定律并能在简单的实际问题中应用 在 新课程标准 中要求为 知道常见的形变 通过实验了解物体的弹性 知道胡克定律 在省颁 教学要求 中的要求为 通过实例分析 了解弹性形变的概念 知道弹力及弹力产生的条件 分析弹力的方向 通过探究知道胡克定律 并用其进行简单计算 不讨论弹簧组劲度系数的问题 考点10 共点力作用下物体的平衡 在08 考试说明 中为 级 要求 附加说明为 解决复杂连接体的平衡问题不作要求 在07 考试说明 中该考点的要求和说明为 掌握共点力作用下物体的平衡条件 能解决共点力作用下物体的平衡问题 不要求解决复杂连接体的平衡问题 在 新课程标准 中要求为 知道共点力的平衡条件 在省颁 教学要求 中的要求为 通过实例了解共点力作用下物体平衡的概念 知道共点力作用下物体的平衡条件 并用来计算简单的平衡问题 不要求解决复杂连接体的平衡问题 关注科学技术与社会 用共点力平衡的条件解释生活中的有关问题 三 本章重点 难点本章的重点在力的合成和分解 他是解决力学问题的常用方法 不仅应用于静力学 也用来解决动力学问题 包括以后的力电磁综合题 所以考纲要求为 级要求是符合实际的 其次 物体在共点力作用下的平衡是静力学的重要基础 在高考中经常出现 主要考查学生的基础知识和基本能力 题型以选择题为主 难度适中 考题主要涉及重力 弹力 摩擦力 电场力 磁场力 共点力的合成与分解 物体的平衡条件等 矢量三角形法 相似三角形法 正 交分解法 整体法与隔离法等是处理该类问题的基本方法 解决问题的关健是正确地进行受力分析 抓住物体所处的状态 平衡来解决问题 力与相互作用的高考热点主要有 1 有关摩擦力问题 2 共点的两个力的合成问题 3 受力分析问题 比如上海和山东卷中有直接考察受力分析的试题出现 在高考中 物体的平衡 或和弹簧有关的问题经常出现 物体的受力分析 力的合成与分解会附在大题或小题中出现 特别需要注意的是物体的平衡与运动学 电磁学的综合应用 五 内容处理 典型例题 1 对重力的正确认识重力实际上是物体与地球间的万有引力的一部分 另一部分为物体绕地球旋转所需要的向心力 重力是非接触力 非特别说明 凡地球上的物体均受到重力 要求每学生都能作出重力与引力关系图象 重力的大小 g mg g为当地的重力加速度g 9 8m s2 且随纬度和离地面的高度而变 赤道上最小 两极最大 离地面越高 g越小 在地球表面近似有 例1 关于重力的说法正确的是 cf a 物体重力的大小与物体的运动状态有关 当物体处于超重状态时重力大 当物体处于失重状态时 物体的重力小 b 重力的方向跟支承面垂直c 重力的作用点是物体的重心d 重力的方向是垂直向下e 质量分布均匀 形状规则的物体的重心一定在物体上f 舞蹈演员在做各种优美动作的时 其重心位置不断变化 2 弹力方向的判断方法 1 根据物体的形变方向判断 弹力方向与物体形变方向相反 作用在迫使这个物体形变的那个物体上 弹簧两端的弹力方向是与弹簧中心轴线相重合 指向弹簧恢复原状方向 轻绳的弹力方向沿绳收缩的方向 离开受力物体 面与面 点与面接触时 弹力方向垂直于面 若是曲面则垂直于切面 且指向受力物体 球面与球面 球面与面的弹力沿半径方向 且指向受力物体 轻杆的弹力可沿杆的方向 也可不沿杆的方向 2 根据物体的运动情况 利用平行条件或动力学规律判断 例2 如图所示中的球和棒均光滑 试分析它们受到的弹力 说明 分析弹力 找接触面 或接触点 判断是否有挤压 假设法 判断弹力的方向 例3 如图所示 小车上固定着一根弯成 角的轻杆 杆的另一端固定一个质量为m的小球 试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向 小车静止 小车以加速度a水平向右加速运动 小车以加速度a水平向左加速运动 几种常见模型的弹力特征 3 弹簧弹力的计算与应用 例4 如图 两木块的的质量分别是m1和m2 两轻弹簧的劲度系数分别为k1和k2 上面的木块压上面的弹簧上 整个系处于平衡状态 现缓慢向上提上面的木块直到它刚离开上面的弹簧 在这个过程中 下面的木块移动的距离为 c 解析 对下面的弹簧 初态的弹力为f m1 m2 g 末态的弹力为f m2g 故 x f k2 m1g k2 说明 研究的弹簧是下面的 劲度系数为k2 力的变化是m1g 4 摩擦力方向的判断与应用 例5 如图所示 小车的质量为m 人的质量为m 人用恒力f拉绳 若人和车保持相对静止 不计绳和滑轮质量 车与地面的摩擦 则车对人的摩擦力可能是 acd 说明 摩擦力的方向的判定 摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反 是判定摩擦力方向的依据 步骤为 选研究对象 即受摩擦力作用的物体 选跟研究对象接触的物体为参照物 找出研究对象相对参照物的速度方向或运动趋势方向 摩擦力的方向与相对速度或相对运动趋势的方向相反 假设法判断同样是十分有效的方法 5 摩擦力大小的计算 例6 08全国2 如图 一固定斜面上两个质量相同的小物块a和b紧挨着匀速下滑 a与b的接触面光滑 已知a与斜面之间的动摩擦因数是b与斜面之间动摩擦因数的2倍 斜面倾角为 b与斜面之间的动摩擦因数是 a 例7 08山东 用轻弹簧竖直悬挂的质量为m物体 静止时弹簧伸长量为l0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l0斜面倾角为30 如图所示 则物体所受摩擦力 注意 在计算摩擦力的大小之前 必须首先分析物体的运动的情况 判明是滑动摩擦 还是静摩擦 若是滑动摩擦 可用f n计算 但要注意n是接触面的正压力 并不总是等于物体的重力 若是静摩擦 一般应根据物体的运动情况 静止 匀速运动或加速运动 利用平衡条件或运动定律求解 最大静摩擦力 1 大小 fm n 2 最大静摩擦力与物体运动趋势无关 而只跟 n有关 它比滑动摩擦力略大一些 在许多问题的处理过程中往往将其大小等于滑动摩擦力 6 力的分解计算 例8 某压榨机的结构示意图如图 其中b为固定铰链 若在a处作用于壁的力f 则由于力f的作用 使滑块c压紧物块d 设c与d光滑接触 杆的重力不计 求物体d受到的压力大小是f的几倍 滑块重力不计 7 物体受力分析把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来 并画出受力图 就是受力分析 对物体进行正确地受力分析 是解决好力学问题的关键 受力分析的三个判断依据 从力的概念判断 寻找施力物体 从力的性质判断 寻找产生原因 从力的效果判断 寻找是否产生形变或改变运动状态 例9 08宁夏 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aba 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 三维空间内的受力分析 例10 如图 矩形斜面水平边ab的长度为0 6m 倾斜边ad的长度为0 8m 斜面倾角为 37 重为25n的小物体与斜面间的摩擦因数为 0 6 在与斜面平行的力f作用下 物体沿对角线ac匀速下滑 求推力f 6 处理平衡问题的常用方法 1 分解法 三个力 将一个主要的力 任意一个力均可 沿其它两个力的反方向分解 这样把三力平衡问题转化为两方向上的二力的平衡问题 则每个方向上的各对力大小相等 2 合成法 三个力 将三个力中的任意两个力合成一个力 则合力与第三个力平衡 把三个力平衡转化为二力平衡问题 例11 1 如下图甲轻绳ad跨过固定在水平横梁bc右端的定滑轮挂住一个质量为m1的物体 acb 300 图乙中轻杆hg一端用铰链固定在竖直墙上 另一端g通过细绳eg拉住 eg与水平方向也成300 轻杆的g点用细绳gf拉住一个质量为m2的物体 求细绳ac段的张力fac与细绳eg的张力fbc之比 3 相似三角形法 三个力 把三个力根据合力为零 画在一个三角形中 看力的三角形与哪个几何三角形相似 根据相似三角形对应边成比例列方程求解 例12 如图所示 一轻杆 端铰于低墙上 端用细线系住跨过低墙顶上的 点用力f拉住 并在 端挂一重物 现缓慢地拉线使杆向上转动 杆与墙的夹角口逐渐减小 在此过程中 杆所受的压力 和拉力f的大小变化情况是 和f均变大 变小 f变大 变大 f变小 不变 f变小 4 正交分解法 建立坐标系 把不在坐标轴上的力分解到坐标轴上 则根据x y方向的合力为零列方程 求未知数 注意 应使较多的力在坐标轴上 减少力的分解个数 例13 2001年全国高考 12 如图1 1 14所示 质量为m 横截面为直角三角形的物块abc abc ab边靠在竖直墙面上 f是垂直于斜面bc的推力 现物块静止不动 则摩擦力的大小为 小结 合成或分解法 正交分解法是分析物体平衡时最常用的方法 7 动态平衡问题的分析方法所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量 使物体的状态发生缓慢变化 而在这一过程中物体又始终处于一系列的平衡状态中 解决此类问题的方法有 1 图解法 此法适用于三力作用下的动态平衡问题 此类问题的基本特征是 有一个力的大小和方向不变 一个力的大小在变化而方向不变 还有另一个力的大小和方向都在变化 这种题用图解法解答有简单直观的优点 具体的解题方法是 首先对动态平衡的物体进行受力分析 两个变力的合力与恒力等大反向 在同一个图上画出几个特殊状态的矢量合成图 进行对比分析就可以求解 2 解析法 对物体受力分析后 利用平衡条件列出方程 解出所判断量的表达式 讨论得出答案 例14 如图2 3 18所示 电灯悬挂于两墙壁之间 更换水平绳oa使连接点a向上移动而保持0点的位置不变 则在a点向上移动的过程中 图2 3 18 a 绳ob的拉力逐渐增大b 绳ob的拉力逐渐减小c 绳0a的拉力先增大后减小d 绳0a的拉力先减小后增大 8 物体平衡中的临界 极值类问题 物体平衡的临界问题 当某种物理现象 或物理状态 变为另一种物理现象 或另一物理状态 时的转折状态叫临界状态 可理解成 恰好出现 或 恰好不出现 临界问题的分析方法 极限分析法 通过恰当地选取某个物理量推向极端 极大 极小 极左 极右 从而把比较隐蔽的临界现象 各种可能性 暴露出来 便于解答 例15 如图所示 物体的质量为2kg 两根轻细绳ab和ac的一端连接于竖直墙上 另一端系于物体上 在物体在另施加一个方向与水平线成 60 的拉力f 若要使细绳都能伸直 求拉力f的大小范围 例16 如右图所示 质量为m的物体恰好能在倾角为 的斜面上匀速下滑 如在物体上施加一个力f使物体沿斜面匀速上滑 为了使得力f取最小值 这个力与斜面的倾斜角 为多大 这个力的最小值是多少 如果要求力把物体从斜面的底端拉到最高点做功最少 求拉力的方向和所做的最小的功 设斜面长l 9 隔离法与整体法1 整体法 以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法 在许多问题中可以用整体法比较方便 但整体法不能求解系统的内力 2 隔离法 把系统分成若干部分并隔离开来 分别以每一部分为研究对象进行受力分根据地 分别列出方程 再联立求解的方法 3 通常在分析外力对系统作用时 用整体法 在分析系统内各物体之间的相互作用时 用隔离法 有时在解答一个问题时要多次选取研究对象 需要整体法与隔离法交叉使用 例17 质量为m 倾角为 的斜劈静止于粗造平面上 另一质量为m的物体置于斜劈上 如果在物体上施加一沿斜面向上的力f 物体与斜劈仍然保持静状态 求斜劈与水平面间的摩擦力以及斜劈受到的支持力 如图2 3 6 例18 如图所示 质量相同的三个小物体放在倾角相同的斜面体上 与斜面体间的动摩擦因数也相同 分别对小物体施加平行于斜面的力 大小分别为f1 f2 f3 使三个小物体沿斜面向上分别作匀减速运动 匀速运动 匀加速运动 而三个斜面体均保持静止 则三个斜面体与水平面间的静摩擦力f1 f2 f3的大小关系为