相互作用(教师).doc

1对1个性化辅导教 师:夏修理高一学生:上课时间 2014年 月 日阶 段:基础（） 提高（） 强化（ ）课时计划共 次课 第 次课教学课题:相互作用教学目标:力的基本概念教学重难点：重点：重力、弹力、摩擦力难点：力的合成与分解教学过程考点导航例题精析举一反三课后作业课后作业教学反思家长建议 家长签名：力【知识网络】【物理方法】1.具体抽象思维方法：力的概念、力的图示。2.等效替代法：合力与分力、重心。【知识要点】一、力的概念：力是物体之间的相互作用。力的一种作用效果是使受力物体发生形变；另一种作用效果是使受力物体的运动状态发生变化，即产生加速度。这两句话既提示我们研究力学问题首先要确定研究对象（突出相互作用双方中的主体研究方向），又指出分析或量度受力可以从形变或加速度两个方面下手，这也就成为了研究力学问题的总出发点。二、力的单位：在国际单位制中，力的单位是牛顿。【例1】如图，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平。则在斜面上运动时，B受力的示意图为（）答案：A三、对力的概念的几点理解：1、力的物质性。不论是直接接触物体间力的作用，还是不直接接触物体间力的作用；不论是宏观物体间力的作用，还是微观物体间力的作用，都离不开施力者，都离不开物质。2、力的相互性。施力者同时是受力者，作用力和反作用力大小相等，方向相反，同种性质，分别作用在相应的两个物体上。并同时存在，同时消失。3、力的矢量性。物体受力所产生的效果，不但与力的大小有关，还跟力的作用方向和作用位置有关。所以，力的大小、方向和作用点叫力的三要素。力的合成和分解遵从矢量平行四边形法则。4、力的作用离不开空间和时间。力的空间累积效应往往对应物体动能的变化；力的时间累积效应往往对应物体动量的变化。5、在力学范围内，所谓形变是指物体形状和体积的变化。所谓运动状态的改变是指物体速度的变化，包括速度大小或方向的变化，即产生加速度。【例2】如图所示，与水平面夹角为300的固定斜面上有一质量m=1.0kg的物体。细绳的一端与物体相连。另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9N。关于物体受力的判断（取g=9.8m/s2）.下列说法正确的是（ ）A. 斜面对物体的摩擦力大小为零B. 斜面对物体的摩擦力大小为4.9N,方向沿斜面向上C. 斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向竖直向上D. 斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向垂直斜面向上答案：A四、力的种类：力的分类方法非常多，常用的有按力的性质命名；按力的效果命名；按力的本质归结。比如：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等等是按力的性质命名的。张力、压力、支持力、阻力、向心力等等是按力的效果命名的。自然界一切实在的相互作用，按本质说，都可以归结为四种，即：万有引力，电磁力，强相互作用力和弱相互作用力。高中物理课中出现的弹力、摩擦力、分子力从本质上看都是微观粒子间的电磁相互作用。核力又包括具有不同本质的强相互作用和弱相互作用。【例3】如图8，物体P静止于固定的斜面上，P的上表面水平。现把物体Q轻轻地叠放在P上，则（ ）AP向下滑动BP静止不动CP所受的合外力增大DP与斜面间的静摩擦力增大答案：BD【例5】8【2013上海高考】如图，质量mAmB的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面。让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是答案：A【例6】伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有A.力不是维持物体运动的原因B.物体之间普遍存在相互吸引力C.忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快D.物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反答案：AC五、重力：1、重力的定义一般有以下两种。（1）重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。（2）重力是宇宙中所有其他物体作用在该物体上万有引力的合力。第一种定义方法强调重力是矢量，它本质是引力但物体的重力不等于地球对它的引力。由于地球的自转，除两极以外，地面上其他地点的物体都随地球一起，围绕地轴做匀速圆周运动。地球对物体的万有引力的一个分力指向地轴充当物体绕地轴做匀速圆周运动的向心力，另一个分力就是物体所受的重力。因此经常说法是：重力是地球对物体万有引力的一个分力。第二种定义方法是对物体重力更为全面的定义。但因为在地球表面的物体，地球的引力要比其他物体的引力大得多，以致实际上可以把所有其他物体的引力忽略不计。在处理问题的实践中，由于地球表面物体位置不同其绕地轴做匀速圆周运动的向心力也不都相等但实际差别又不是很大，这样就形成了在一般情况下，高中阶段物体所受重力按等于地球万有引力来处理。2、重力的方向是竖直向下的。3、重力的大小。物体的重力是随在地球表面的位置不同而不同，由于地球赤道附近半径大，其万有引力就小，而圆周运动向心力增大，所以重力随纬度减小而减小。物体在同一地点的重力随距地面高度增加而减小。重力大小可以用物体所受万有引力大小来计算，还可以用牛顿第二定律来计算，这时重力可以写成。重力大小在实际生活中可以用测力计测量。物体在平衡状态下对测力计的拉力或压力的大小就等于物体重力的大小。 a b c m【例7】用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中,如图所示.已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为和，则ac绳和bc绳中的拉力分别为（ ） A B C D4、真重和视重，失重与超重。有时候我们把物体所受的万有引力作为物体的真重，而用测力计所测得的物体的重力叫物体的视重。以地球为参照物，在物体相对于地球静止的情况下，其测力计测得的视重等于真重。如果物体在重力方向上具有加速度，物体在这一方向上受力就不平衡，使得跟物体相连的测力计上测得的视重就不等于真重。视重大于真重叫超重，视重小于真重叫失重。FNmgfa【例8】为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是 ( C )A. 顾客始终受到三个力的作用B. 顾客始终处于超重状态C. 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下FNmgfaD. 顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下解析：在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下；在匀速运动的过程中，顾客与电梯间的摩擦力 等于零，顾客对扶梯的作用仅剩下压力，方向沿竖直向下。5、重心。一个物体的各个部分都受到地球对它们作用力的作用，这些力的合力就是物体的重力，这些合力的作用点就叫物体的重心。重心位置的特点：质量分布均匀，形状规则的物体的重心在其几何中心，如均匀球体的重心在它的球心。质量不均匀物体的重心除了跟它的形状有关外，还与质量分布情况有关。一个物体的重心是个固定点，与物体的放置位置和运动状态无关；重心也不一定在物体上，例如质量分布均匀的圆环的重心位于圆环的圆心处。重心的位置可以用悬挂法测定。将物体悬挂并使其平衡，这时重力的作用点一定在悬线方向上，再换一个悬挂点，新的悬线也一定通过重心，前后两线的交点就是重心的位置。六、弹力：1、定义：发生形变的物体，在发生形变的同时，有恢复原状的趋势，因而对跟它接触的物体要产生力的作用，这种力叫弹力。2、弹力产生的条件：（1）直接接触；（2）发生弹性形变。3、弹力的方向：两个坚硬的物体之间由于压缩或拉伸形变产生的弹力垂直于接触面而和形成形变的趋势相反即恢复原状的趋势。如图1中，光滑球静止在AOB面上，OB是水平面。由于球与AO接触而无形变故没有弹力产生，OB面产生形变有弹力产生，球受到过切点竖直向上的弹力N。图2中均匀木棍放在光滑凹面上静止，木棍受到弹力N1过B点与过B切线垂直，N2过A点垂直于木棍，均为凹面形变恢复的方向。 悬链、绳索等柔软的物体只能拉伸而不能压缩，所以它们由于形变产生的弹力一定沿绳或悬链，指向收缩方向。【例9】如图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连结起来，木块与地面间的滑动摩擦因数为。现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 （ ）A.B.C.D. 【分析】本题有多种方法，最简单的做法是考虑m1做匀速运动时的受力平衡。设x表示弹簧的伸长量，立刻可得出kx=m1g.所以1、2之间的距离应为l+x=.即选项A正确若不去求解，只由四个选项也可以进行判断。设木块2的质量m20，则外力相当于直接加在弹簧右端，要使m1匀速运动，则弹簧必然伸长，因此1、2间的距离应大于l.所以选项C和D都是错误的（m20时，距离l）。再设想m10时，则弹簧将保持原长，可见选项B也是错误的。因此已知四个选项中有一个正确的，所以只能是A。如果不知道有没有正确的选项，那只应按正常的办法求解。直杆、可拉，可压也可以产生其他方向的形变。因此直杆产生的弹力可以沿杆的轴向向里或向外，也可以不沿杆的轴向。例如图3所示用绳索（质量不计）和杆（质量不计）分别固定一质量为m的小球，在竖直面内做圆周运动，若半径相等，试说明在最高点小球速度最小值是多少？由于绳索只能拉伸在最高点其弹力最小值为零，重力充当向心力。而杆连接的小球在最高点杆的支持力可以等于重力，小球受合力为零，速度可以得零。【例10】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。下列正确的是（ ）A.木块收到的摩擦力大小事mgcosa（由平衡方程可得摩擦力的大小等于mg sin a）B.木块对斜面体的压力大小是mg sin a（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.桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin acosa（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.桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g（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：4、弹力大小的计算：由于力的效果是使物体发生形变和使物体运动状态发生改变，弹力的计算也可以从这两个效果下手。胡克定律：弹簧问题可以用此定律解决。在弹性限度内，弹簧的弹力和弹簧的形变成正比。可以写作：，式中F表示弹簧的弹力，弹力是弹簧发生形变时对施力物体的作用力。x是弹簧的形变指伸长或缩短的长度。k叫弹簧的劲度系数，国际单位是牛/米。一般物体的弹力可以用牛顿定律结合物体运动状态求出。5、弹簧和绳索、杆或其他坚硬物体弹力变化情况不同。由于弹簧形变不能突变使弹簧的弹力也不能发生突变，而在高中物理中的绳索杆、坚硬物体、类似于刚体。即其形变极小而且可以发生突变，从而使得这类物体的弹力可以突变，其弹力大小和方向由物体运动状态去求得。例如图4所示小球m用水平绳AO和与竖直方向或角的绳BO连接，处于平衡状态。图5中把BO由绳改为弹簧，其他条件相同。问绳AO剪断瞬间小球所受合力的大小和方向？解析：在图4中小球受力如图6。根据物体平衡条件，合力为零。剪断AO瞬时，小球受力会发生突变，此时小球类似于单摆摆至最高点的情况，小球受合力方向与OB垂直指向平衡位置。在图5中表示弹簧连接的小球在静止状态与图4分析相同，当剪断AO的瞬时，由于弹簧形变不能马上消失，其弹力仍保持不变，重力也不变，因此剪断AO瞬时m所受合力方向沿水平与AO当初弹力向相反，大小等于平衡时AO的弹力，即合力为。如图7所示。【例11】如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m 的小滑块，在水平力F的作用下静止P点。设滑块所受支持力为FN。OF与水平方向的夹角为0。下列关系正确的是 （ A ）ABFmgtanCDFN=mgtan解析：对小滑块受力分析如图所示，根据三角形定则可得，所以A正确。考点：受力分析，正交分解或三角形定则提示：支持力的方向垂直于接触面，即指向圆心。正交分解列式求解也可。七、摩擦力：1、定义：相互接触的两个物体，如果有相对运动或相对运动趋势，则两物体接触表面就会产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。2、静摩擦力和滑动摩擦力比较。产生条件：两个相互接触物体有相对运动趋势时，物体间出现阻碍相对运动趋势的静摩擦力。两个相互接触的物体有相对运动时，物体间出现阻碍相对运动的滑动摩擦力。固态物体间摩擦力的方向：一定平行于接触面。静摩擦力一定和相对运动趋势方向相反，滑动摩擦力一定和相对滑动的方向相反。摩擦力的大小：摩擦力的大小，跟相互接触物体的性质 ，及其表面的光滑程度有关，和物体的正压力有关，一般地说和接触面积无关。静摩擦力大小可以从零变化到最大静摩擦，具体大小由实际情况而定，而滑动摩擦力大小永远等于动摩因数与正压力的乘积，即。【例12】如图所示，有黑白两条毛巾交替折叠地放在地面上，白毛巾的中部用线与墙壁连接着，黑毛巾的中部用线拉住，设线均呈水平，欲将黑白毛巾分离开来，若每条毛巾的质量均为m，毛巾之间及其跟地面间的动摩擦因数均为，则将黑毛巾匀速拉出需加的水平拉力为（ ）A2mg B4mgC5mg Dmg分析：本题考查滑动摩擦力的求法和平衡条件的应用。求解物体所受摩擦力时，要注意物体有几个面与其他物体接触，有几个接触面就有可能受到几个摩擦力，黑毛巾有三个面与白毛巾接触，有一个面与地面接触，自上而下这四个面受到的正压力为mg、mg、mg、2mg.所以Fmgmgmg2mg5mg答案：C3、几点注意：要区分相对运动方向和物体运动方向，即摩擦力可以与物体运动方向相同或相反。例如物体m放在倾斜的传送带上与传送带一起向斜上方共同匀速运动，物体受到静摩擦力方向与速度同向。如图8。摩擦力可以是动力也可以是阻力，它可以做正功也可以做负功。图8中m所受的摩擦力对,m就做正功。两物体相对运动时，一对滑动摩擦力做功的代数和等于系统内能增加量，即滑动摩擦力乘相对位移等于系统内能增量。这个规律也告诉我们：作用力与反作