高一物理第一节重力、基本相互作用人教实验版知识精讲

用心 爱心 专心 高一高一物理第一节重力 基本相互作用物理第一节重力 基本相互作用人教实验版人教实验版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 第一节 重力 基本相互作用 第二节 弹力 第三节 摩擦力 二 知识要点 1 知道力是物体间的相互作用 力是使物体发生形变和运动状态发生变化的原因 2 知道力是矢量 有大小 有方向 在具体问题中能够画出力的示意图 3 知道重力是由于物体受到地球的吸引而产生的 了解四种基本相互作用 4 知道重力的大小和方向 知道重心的概念以及均匀物体重心的位置 5 知道什么是形变和弹性形变 理解什么是弹力以及弹力产生的条件 弹性限度 6 知道压力 支持力 绳的拉力都是弹力 能在力的图示 或力的示意图 中正确画出 它们的方向 掌握胡克定律 能够运用二力平衡条件确定弹力的大小 7 知道静摩擦力产生的条件 会判断静摩擦力的方向 知道最大静摩擦力的概念 8 知道滑动摩擦力产生的条件 会判断滑动摩擦力的方向 9 知道滑动摩擦力的大小跟什么有关 知道滑动摩擦力跟压力成正比 三 重点 难点解析 一 力和力的图示 一 力和力的图示 1 物体运动状态改变 只要物体的速度变化 不管是大小 方向 还是大小和方向都改 变都叫运动状态发生了改变 2 把改变物体运动状态 产生形变的原因 即物体与物体之间的作用 称为力 单位 简称 符号 1 力的作用是相互的 每一个力都涉及到两个物体 我们把其中一个物体称为施力 物体 另一物体称为受力物体 2 力的作用效果是 改变物体的运动状态 使物体发生形变 3 力的三要素 大小 方向 作用点 只有这三个方面都明确了 这个力才能完全表达 出来 1 用带箭头的线段把力的大小 方向和作用点表示出来 称为力的图示 2 用带箭头的线段把力的方向和作用点表示出来 称为力的示意图 3 力既有大小又有方向 因此力是矢量 二 重力 二 重力 1 重力的产生 由于地球的吸引而使物体受的力叫重力 思考 能否说重力就是地球对物体的吸引力 2 重力的大小 物体重力 G 与质量 m 的关系是 G mg g 就是以前学过的重力加速度 3 重力的方向 竖直向下 也可说是垂直当地水平面向下 思考 能否说重力的方向一定指向地心 4 重力的作用点 我们可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点 这一点叫做物 体的重心 思考 1 物体重心位置与物体的 有关 形状规则的均匀物体重 用心 爱心 专心 心就在 2 物体重心一定在物体上 物体重心的位置由物体的形状及质量分布的情况所决定 物体的重心可以在物体上 如均质矩形或圆形木 铁 薄板 均质实心立方体 球体等 也可以不在物体上 如金属 圆环 空心立方体或球壳以及呈折线状的物体 质量分布不均匀的物体 重心的位置除跟 物体的形状有关外 还与物体的质量分布有关 例如 轮船的重心随着装载货物的多少和 装载位置的变化而变化 这一变化对船的安全航行是很有意义的 3 如何通过实验确定薄板的重心 三 四种基本相互作用 三 四种基本相互作用 基本相互作用 发现时间 强度与距离关系 存在形式 引力相互作用 电磁相互作用 强相互作用 弱相互作用 四 力的分类 四 力的分类 按效果分 拉力 压力 接触力 支持力 阻力等 按照相互作用物体是否接触 按性质分 弹力 摩擦力等 按性质分 非接触力 重力 分子力 电磁力 五 弹力 五 弹力 1 形变 弹性形变 弹性限度 2 弹力 1 定义 发生弹性形变的物体由于要恢复原状 对与它接触的物体产生的力 2 弹力产生的条件 两物体直接接触且发生弹性形变 思考 书放在水平桌面上 书和桌面都发生微小形变 桌面对书的支持力是由于 发 生形变对 产生 向 的弹力 书对桌面的支持力是由于 发生形变对 产生 向 的弹力 3 弹力的方向 压力的方向垂直于物体的接触面而指向被压的物体 画出书对斜面的压力 支持力的方向垂直于物体的接触面而指向 被支持的物体 画出斜面对物体的支持力 用心 爱心 专心 绳子的拉力方向是沿绳而指向绳收缩的方向 画出绳对物体的拉力 3 相互接触的物体 当相互挤压或拉伸产生形变时 则在接触处产生弹力 若仅是接触 而不互相挤压或拉伸 没有发生形变 则无弹力产生 然而 如何判断接触的物体是否发 生了形变从而判断它们间是否有弹力呢 下面介绍常用的判断方法 假设法 判断弹力是否存在 相互接触是产生弹力的首要条件 但相互接触的物体间不一定存在弹力 只有两物体 在接触处产生弹性形变时 两物体间才能有弹力产生 当形变不明显难以直接判断时 可 用 假设法 判定 所谓 假设法 就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力 或者没 施加弹力 画出假设状态下受力图 判断受力情况与原有状态是否矛盾 若矛盾 说明假 设不正确 则两者间无弹力 或者有弹力 若不矛盾 说明假设正确 在如图所示的情况中 若 AC 面和 AB 面对球都有弹力 这两个弹力方向分别垂直于 AC 和 AB 面 则球所受的力如图所示 由于 AB 面对球的弹力 FN2 使球不能静止在原来 位置 与球处于静止状态的实际情况不相符 故 AB 面对球的弹力 FN2不存在 FN2 G FN1 C B A 4 胡克定律 1 内容 2 公式 F kx 思考 公式中 k 称为弹簧的劲度系数 单位 符号 由弹簧本身决定 公式中 x 指弹簧的形变量 x 六 摩擦力 六 摩擦力 两个相互接触的物体 当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时 就会在接触面上 产生阻碍相对运动的力 这种力叫摩擦力 静摩擦力 用心 爱心 专心 1 相对静止 一个物体相对于另一个物体无位置变化 相对运动趋势 假设接触面光滑无摩擦 物体将向何方做相对运动 即有此方向上的 运动趋势 思考 如何判断两物体间的相对运动趋势 思考 如何判断两物体间的相对运动趋势 2 定义 两个物体之间只有相对运动趋势 而没有相对运动 这时的摩擦力叫做静摩擦 力 3 静摩擦力产生的条件为 物体接触并挤压 物体间有相对运动的趋势 两接触面不光 滑 4 方向 跟接触面相切且与物体相对运动趋势方向相反 大小 随着外力的增大而增大 但有一个最大值 最大静摩擦力 静摩擦力的最大值 其最大值等于物体刚要开始运动时所受的静摩擦 力 两物体实际发生的静摩擦力 F 在零和最大静摩擦力之间 即 1 如图所示 水平面上放一静止的物体 当人用水平力 F 推时 此物体静止不动 这说明静摩擦力的大小等于 F 当人用 2F 的水平力去推时 物体仍静止不动 此时静摩擦 力的大小为 2F 可见 静摩擦力的大小随推力的增大而增大 所以说静摩擦力的大小由外 部因素决定 当人的水平推力增大到某一值时 物体就要滑动 此时静摩擦力达到最大值 我们把 Fm 叫做最大静摩擦力 故静摩擦力的取值范围是 0 F Fm 静摩擦力大小与正压力无关 但最大静摩擦力的大小与正压力成正比 静摩擦力可以是阻力 也可以充当动力 如人跑步时地面给人的摩擦力就是动力 传送带上的物体随传送带一起动 静摩擦力也是动力 最大静摩擦力一般比滑动摩擦力略大 但有时认为二者是相等的 2 静摩擦力的方向 静摩擦力的方向沿着两物体接触面的切线 与相对运动趋势方向相反 而相对运动趋 势的方向又难以判断 这就使静摩擦力方向的判定成为一个难点 同学们可以采用下列方 法判断静摩擦力的方向 用假设法判断静摩擦力的方向 我们可以假设接触面是光滑的 判断物体将向哪滑 动 从而确定相对运动趋势的方向 进而判断出静摩擦力的方向 例如 如图所示 物体 A 静止在斜面 B 上 要判断物体所受静摩擦力的方向 可以假 设斜面光滑 则物体将沿斜面下滑 说明物体静止在斜面上时有相对斜面向下滑的趋势 从而判定 A 所受的静摩擦力方向沿斜面向上 A B A 根据物体的运动状态判断静摩擦力的方向 例如 如图所示 在拉力作用下 A B 一起在水平地面上做匀速运动 对 A 来说 它在水平方向受到向右的拉力 F 而处于平衡状态 根据平衡条件知 A 必然受沿 A B 接 触面向左的静摩擦力 由于物体 B 相对地面向右滑动 所以 B 在地面上受到向左的滑动摩 擦力作用 根据平衡条件可知 在 AB 接触面上 B 受到向右的静摩擦力作用 用心 爱心 专心 A A B F 滑动摩擦力 1 定义 当一个物体在另一个物体的表面滑动的时候 会受到另一个物体阻碍它滑动的 力 这种力叫滑动摩擦力 2 产生条件 接触面粗糙 两物体之间存在弹力的作用 两物体之间存在相对运动 3 方向 滑动摩擦力的方向跟接触面相切 并且跟物体相对运动 的方向相反 4 大小 滑动摩擦力跟正压力成正比 即 N FF 典型例题典型例题 例 1 下列说法中正确的是 A 同学甲用力把同学乙推倒 说明只是甲对乙有力的作用 乙对甲没有力的作用 B 只有有生命的物体才会施力 无生命的物体只能受到力 不会施力 C 任何一个物体 一定既是受力物体 也是施力物体 D 在几组力的图示中 长的线段所对应的力一定比短的线段所对应的力大 解析解析 力的作用是相互的 但效果可以不同 故 A 错 不管物体是否有生命 当它与别的物体发生相互作用时 它既是施力物体 同时也是 受力物体 不存在只施力不受力的物体 也不存在只受力不施力的物体 故 B 错 自然界中的物体都不是孤立的 而是相互联系着的 每一个物体总会受到别的物体的 作用 是受力体 同时也对别的物体施加力的作用 又是施力体 故 C 正确 在同一个标度下 说法 D 没有错 但在没有指明力的标度或采用不同标度时 线段的 长度就失去了表示力的大小的意义 故 D 错 答案 答案 C 说明 说明 本题考查了力的概念 力是物体间的相互作用 一方面说明了力不能脱离物体而存在 另一方面说明了力的相互性 一个物体既是施 力物体 同时也是受力物体 例 2 请在下图画出杆和球所受的弹力 用心 爱心 专心 a 杆在重力作用下对 A B 两处都产生挤压作用 故 A B 两点处对杆都有弹力 弹力方向与接触点的平面垂直 如下图 a 所示 b 杆对 C D 两处有挤压作用 因 C 处为曲面 D 处为支撑点 所以 C 处弹力垂 直其切面指向球心 D 处弹力垂直杆向上 如下图 b 所示 c 挤压墙壁且拉紧绳子 所以墙对球的弹力与墙面垂直 绳子对球的弹力沿绳斜向 上 如下图 c 所示 说明 说明 面接触时的压力和支持力与接触面垂直 但不一定竖直 点接触的压力和支持 力与过切点的切面垂直 沿球面的半径方向 例 3 用水平推力 F 20N 把一个质量为 5kg 的物体压在竖直墙壁上下滑 墙壁与物体的 动摩擦因数为 0 2 判断物体所受摩擦力的方向 求摩擦力的大小 解析 解析 物体对墙壁的压力 FN F 20N 所受摩擦力 F FN 0 2 20N 4N 物体 相对于墙下滑 物体受到的摩擦力的方向向上 答案 答案 向上 4N 说明 说明 物体对接触面的压力不一定等于物体受的重力 例 4 如图所示 地面上叠放着 A B 两个物体 力 F 分别作用于 A B 两物体上时 A B 静止不动 试分别分析 A B 受到的摩擦力的情况 解析 1 F 作用于 A 物体 A 相对 B 有向右的运动趋势 B 相对 A 有向左的运动 趋势 故 A 受到向左的静摩擦力 其大小等于 F B 受到 A 给它的向右的静摩擦力 其大 小也等于 F 由于 A B 相对静止 B 有向右运动的趋势 因此 B 受到地面给它的向左的 静摩擦力 大小也等于 F 如下图所示 用心 爱心 专心 2 F 作用于 B 物体上 B 相对地有向右的运动趋势 故 B 受到地面给它的向左的静 摩擦力 大小等于 F 而 A 物体若受到 B 物体给它的摩擦力 则不可能静止 故 A B 之 间没有摩擦力的作用 如下图所示 答案 答案 见解析 说明 说明 在判断物体之间有无静摩擦力时 也可以先假设两物体之间有静摩擦力的作用 而实际情况与判断的结果不符 则无此静摩擦力 模拟试题模拟试题 1 下列叙述正确的是 A 所有物体间的作用都是相互的 B 施力物体必定是受力物体 C 力不能离开物体而独立存在 D 不接触的物体间一定没有力的作用 2 下面关于重力说法正确的是 A 物体受到的重力是由于地球对物体的吸引而引起的 B 静止的物体不受重力作用 只有落向地面时才受重力作用 C 物体向上抛出时所受重力小于静止时受的重力 D 重力的方向总是竖直向下 E 重力的方向总是垂直支持物体的支持面 3 关于重心下列说法正确的是 A 物体的重心就是物体所受重力的作用点 B 重心是物体上最重的一点 C 物体重心位置可能随物体形状的变化而变化 D 任何规则形状的物体 它的重心一定在其几何中心 4 地球围绕太阳公转是由于太阳和地球之间存在 A 万有引力 B 电磁力 C 强相互作用 D 弱相互作用 5 如图 一个球形物体 O 静止放在水平地面上 并与竖直墙相接触 A B 两点是球与 墙和地面的接触点 则下列说法正确的是 A 物体受三个力 重力 B 点的支持力 A 点的弹力 B 物体受二个力 重力 B 点的支持力 C 物体受三个力 重力 B 点的支持力 地面的弹力 用心 爱心 专心 D 物体受三个力 重力 B 点的支持力 物体对地面的压力 6 小木块放在桌子上 下列说法正确的是 A 在接触处只有桌子有弹力产生 B 在接触处桌面和小木块都有弹力产生 C 木块对桌面的压力是木块形变后要恢复原状而对桌面施加的力 D 木块对桌子的压力是木块的重力 7 关于滑动摩擦力下列说法正确的是 A 滑动摩擦力的方向总是与运动方向相反 B 两物体接触面积越大滑动摩擦力越大 C 静止的物体一定不受滑动摩擦力 D 由得与 F 成正比与 FN成反比 FN F 8 关于静摩擦力下列说法正确的是 A 静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反 B 运动的物体一定不能受到静摩擦力的作用 C 物体间的压