高一物理受力分析教学设计

锦城教育集团李老师 3 3 1 受力分析 学习目标学习目标 1 掌握对物体进行受力分析的一般顺序 能正确地作出物体受力图 2 理解并初步掌握物体受力分析的一般方法 进一步加深对力的概念和三种基 本力的认识 3 能通过对物体受力分析的操作 认识到物体不是孤立的 它与周围物体是相 互联系的 同时培养思维的条理性和周密性 学习难点学习难点 1 在受力分析时防止 漏力 和 添力 2 初步建立 隔离 的思想方法 主要内容主要内容 一 受力分析的基本知识 一 受力分析的基本知识 受力分析是研究力学问题的关键 是学好力学的基本功 为了能正确地全面 地分析物体的受力情况 必须具备一定的基础知识 概括起来有两个方面 1 熟悉各种力的物理含义 产生条件及其特征 2 掌握力与运动之间的一些基本规律 如二力平衡等 二 受力分析的基本方法 二 受力分析的基本方法 1 明确研究对象 在进行受力分析时 研究对象可以是某一个物体 也可以是保持相对静止的 若干个物体 整体 在解决比较复杂的问题时 灵活地选取研究对象可以使问题 简洁地得到解决 研究对象确定以后 只分析研究对象以外的物体施予研究对象 的力 既研究对象所受的外力 而不分析研究对象施予外界的力 2 隔离研究对象 按顺序找力 把研究对象从实际情景中分离出来 按先已知力 再重力 再弹力 然后摩 擦力 只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力 最后其它力的顺序逐一分 析研究对象所受的力 并画出各力的示意图 3 只画性质力 不画效果力 画受力图时 只能按力的性质分类画力 不能按作用效果 拉力 压力 向 心力等 画力 否则将出现重复 三 三 受力分析的几点注意受力分析的几点注意 1 牢记力不能脱离物体而存在 每一个力都有一个明确的施力者 如指不出施 力者 意味着这个力不存在 2 区分力的性质和力的命名 通常受力分析是根据力的性质确定研究对象所受 到的力 不能根据力的性质指出某个力后又从力的命名重复这个力 3 结合物理规律的应用 受力分析不能孤立地进行 在许多情况下要根据研究 对象的运动状态 结合相应的物理规律 才能最后作出正确的判断 例一 如图 一根细线拴着一只氢气球 A 试画出 A 所受的力的示意 图 例二 如图所示 一根均质木棒 靠在固定的光滑圆球上处于静止状 态 则木棒所受到的作用力是 A 重力 地面和球给它的弹力 B 重力 地面给它的静摩擦力 锦城教育集团李老师 C 重力 地面给它的静摩擦力和球给它的支持力 D 重力 地面和球给它的支持力以及地面给它的静摩擦力 例三 运动员用竖直的胶皮乒乓板去推挡水平飞来的上旋弧圈球 试 分析推挡瞬间乒乓球所受的力 在图中画出球的受力图 标明每一个力 的名称和符号 例四 试画出右侧侧两图中的小球所受力的示意图 斜面和档板均光滑 例五 如图所示 物体 A B 各重 10N 水平拉力 F1 4N F2 2N 物体保 持静止 则 A B 间的静摩擦力大小为 N B 与地面间 的摩擦力大小为 N 课堂训练课堂训练 1 用水平力 F 将重力 G 的木块压紧在竖直墙上静止不动 不计手 指与木块之间的摩擦力 试画出物体的受力示意图 2 画出右图中被细细绳吊着的小球所受力的示意图 3 如图 用水平力 F 把质量均为 m 的 A B 两物体静止的 压在竖直墙面上 试画出 A B 物体所受力的示意图 并求出各力的大小 课后作业课后作业 1 水平桌面上放着一本书 下列有关书与桌面之间的作用力的说法中 正确的是 A 桌面受到的压力就是书受的重力 B 桌面发生了形变 对书产生了支持力 C 书发生了形变 因此书受到了支持力 D 桌面受到的压力和书受到的支持力 都是弹力 2 关于摩擦力的下列叙述中正确的是 A 滑动摩擦力的大小与物体间的正压力大小成正比 B 滑动摩擦力的大小与接触面的性质有关 与接触面积的大小无关 C 静摩擦力的大小与物体间正压力的大小成正比 D 最大静摩擦力随物体间正压力的增大而增大 3 如图所示 在水平力 F 作用下 所受重力大小为 G 的物体保持沿竖直墙壁匀速下滑 物 F F AB 锦城教育集团李老师 体与墙壁之间的动摩擦因数为 物体所受摩擦力大小等于 A F B F G C F G D G 4 放在桌面上的台灯 对桌面有压力 其受力物体是 施力物体是 漂 浮在水面上的小木块受到水的浮力 其施力物体是 受力物体是 5 某人在地球上重 588N 则该人的质量为 m Kg 若同一物体在月球表面的重力是在 地球表面的 1 6 那么 该人在月球表面的重力大小为 N 此时 他的质量为 6 在一根弹簧下端悬挂重为 15N 的重物 静止时弹簧长 20cm 当这根弹 簧下端悬挂重 21N 的重物静止时 弹簧长 20cm 则此弹簧原长为 cm 劲度系数为 N m 7 如图 A B C 是三个相同的物块叠放在水平桌面上 作用在 B 上的 拉力 F 4N 已知 A B C 桌面间动摩擦因数 为 0 15 A B C 均 重 10N 物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小 且 A B 相对静止 则 B C 间的摩 擦力为 C 与桌面的摩擦力为 8 下面两图中 A B 等物体都静止 试画出 A B 两物体所受力的示意图 9 如图 斜面和墙壁都光滑 A B 两物体都静止 试分析 A B 两物体的受力情况 并画出受力示意图 阅读材料阅读材料 摩擦力产生的原因摩擦力产生的原因 摩擦力产生的原因是什么呢 早期的研究者已经注意到人们所研究的表面都是凹凸不平 的粗糙面 即使是高度抛光的表面上 也存在着无数的微凸体 当两个表面接触时 这些微 凸体互相交嵌 要想使它们发生相对滑动 必须使一个表面的微凸体沿着另一个表面的微凸 体上升做功 或者使微凸体发生弯折 断裂 由此产生了摩擦力 这就是摩擦的凹凸说 它 主要是在 17 世纪到 18 世纪不断发展完成的 但是 在 1734 年 英国学者德萨古利厄斯 1683 1744 对于摩擦的机理提出了另 一种截然不同的观点 他在考察了凹凸说的理论后指出 当两个表面制造得比较光滑时 它 们理应较易滑动 然而实际上金属或其他物体的平整表面 可以抛得很光而使摩擦增大 他 认为这种现象只能从两个物体的表面趋近于接触时它们分子的吸引力将越来越大来解释 这 就是最早提出的摩擦的粘附说 本世纪以来 工业和技术的发展 对摩擦理论提出了越来越高的要求 到本世纪中期 诞生了新的摩擦粘附理论 我们来考察两个互相接触的金属表面 不论 它们做得多么光滑 从原子尺度看还是粗糙 的 把这样两个表面放在一起 只在微凸体隆起 锦城教育集团李老师 的顶部发生接触 在表面的其余部分间会有 10 8米或更大的间隙 原子力作用在几个原子直 径的微小距离上 因此 这些间隙实际上把两个表面的其余部分完全隔开 使它们之间不发 生作用 所以接触面上的法向压力完全由表面上互相接触的微凸体顶部来承受 当接触面上 的法向压力很小时 顶部将发生弹性形变 但是 只要法向压力超过某一数值 每个微凸体 上约千分之几牛 金属的弹性极限就被超过 因而发生塑性流动 即永久形变 微凸体的 顶部发生塑性屈服 直到实际接触面积增大到足以承受所加的法向压力 图 1 43 所以实 际接触面积 A 只是表观接触面积的一小部分 它的大小取决于法向压力 W 和金属的屈服压强 p p W A A W p 跟表面粗糙度的关系不大 而且与表观接触面积的大小没有关系 在两个表面间相互接触的微凸体的顶部 一个表面上的原子与另一个表面上的原子非常 接近 因此 它们处在原子吸引力很强的范围之内 形成接点 粘附在一起 如果我们要使 两个表面发生滑动 必须对其中一个表面施加一个切向力来克服原子间的引力 才能剪断实 际接触区生成的接点 这个切向力就是摩擦力 如果我们所加的力小于这个力 接点将发生 形变而不破坏 因而不会出现滑动 如果实际接触面积为 A 剪断金属单位面积的接点所需的力为 s 那末剪切接点所需的 力就等于摩擦力 F 即 F As 因为 A 与接触面间的法向压力成正比而与物体的大小无关 所 以很明显 如果给定的任一对表面的 s 为常量 那末摩擦力 F 也将与法向压力成正比 而与 物体的大小无关 这就是两条基本的摩擦定律 摩擦力受接点强度 s 的影响很大 任何一种沾染物例如金属氧化物或润滑脂膜 都会削 弱接点的粘附作用而使接点强度减弱 放在空气中的表面 通常覆盖有氧化薄膜 氧气吸附 层和水蒸气层 当两个表面在空气中接触时 一定会把这些表面膜夹在二者之间 从而削弱 表面的粘