高考物理第一轮总复习课件：必修1第2章第1节.ppt

第 2 章 力与相互作用 共点力的平衡,第2章 力与相互作用 共点力的平衡,第1节 重力 弹力 摩擦力,一、力的认识 1. 力的作用效果 (1)改变物体的_. (2)使物体发生_. 2. 力的性质,运动状态,形变,(1)物质性: 力不能脱离_而存在 , 没有“施力物 体” 或“受力物 体”的力是_的. (2)相互性: 力的作用是_的. 施力(受力)物体同时也是受力(施力)物体.,物体,不存在,相互,(3)矢量性: 力是矢量, 即有_, 又有_, 力的运算遵循_定则或_定则. 3. 力的图示及示意图 (1)力的图示: 从力的作用点沿力的方向画出的_ (包括力的三要素).,大小,方向,平行四边形,三角形,有向线段,(2)力的示意图: 受力分析时, 作出的表示物体受到某一力的_. 4. 力的分类 (1)按性质命名的力, 如_等;,重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力、核力,有向线段,(2)按效果命名的力, 如_等.,支持力、压力、拉力、浮力、动力、阻力、向心力、回复力,思考感悟 1. 性质相同的力效果一定相同吗？ 提示: 性质相同的力, 效果可以相同, 也可以不同; 效果相同的力, 性质可以相同, 也可以不同.,二、重力 产生: 由于_的吸引而使 物体受到的力. 2. 大小: Gmg. 3. 方向: 总是_. 4. 重心 (1)定义: 为了研究方便认为各部分 受到的重力集中作用的点.,地球,竖直向下,(2)位置确定 质量分布均匀的规则物体重心在其_. 对于形状不规则或者质量分布不均匀的物体, 重心可用_确定.,几何中心,悬挂法,三、弹力 1. 产生: 弹力是由于物体发生_而产生的. 2. 产生条件 (1)_; (2)_.,弹性形变,与其他物体接触,发生弹性形变,3. 方向: 某物体受到的弹力与自身形变的方向_ (选填“相同”或“相反”); 与施力物体恢复形变的方向_ (选填“相同”或“相反”).,相同,相同,4. 胡克定律 (1)内容: 在弹簧的弹性限度内, 弹簧的弹力与弹簧伸长量或压缩量成正比. (2)公式: Fkx; k是弹簧的劲度系数, 由弹簧本身决定.,思考感悟 2. 轻绳和轻弹簧都可以产生拉力, 比较它们的拉力有何不同. 提示: 轻绳的拉力可忽略绳子的形变量, 其大小可由受力平衡或牛顿第二定律计算得出; 轻弹簧的拉力与弹簧的形变量有关, 其大小也可由胡克定律求得.,四、摩擦力 1. 定义: 两个相互接触且发生形变的粗糙物体, 当它们发生_或有_时, 就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力, 这种力叫摩擦力.,相对运动,相对运动趋势,2. 两种摩擦力的比较,思考感悟 3. 动摩擦因数与接触面积有关吗 影响动摩擦因数的因素有哪些？ 提示: 动摩擦因数与接触面积无关, 与接触面的粗糙程度和材料有关.,一、弹力的产生和方向的判断 1. 根据弹力产生的条件直接判断 根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力. 此方法多用来判断形变较明显的情况.,2. 根据物体的运动状态分析 根据物体的运动状态, 利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在.,例如: 如图211所示,小球A在光滑车厢内随车厢一起向右运动, 可根据小球的运动的状态分析车厢后壁对球A的弹力的情况.,图211,(1)若车厢和小球做匀速直线运动, 则小球A受力平衡, 所以车厢后壁对小球无弹力. (2)若车厢和小球向右做加速运动, 则由牛顿第二定律可知, 后车厢壁对小球的弹力水平向右.,3. 几种常见模型中弹力方向的确定,特别提醒: (1)轻杆对物体的弹力不一定沿杆方向, 可成任意角度, 具体要根据力与运动的关系进行分析和判断. (2)弹力是被动力, 其大小与物体所受的其他力的作用以及物体的运动状态有关.,即时应用 1.台球以速度v0与球桌边框成角撞击O点, 反弹后速度为v1, 方向与球桌边框夹角仍为, 如图212所示. 如果v1v0, OB垂直于桌边框, 则下列关于桌边框对小球的弹力方向的判断中正确的是( ),A. 可能沿OA方向 B. 一定沿OB方向 C. 可能沿OC方向 D. 可能沿OD方向,图212,解析: 选 B.弹力方向与两物体的接 触面垂直, 与形变的方向相反, 即弹力一定沿OB方向, 选项B正确.,二、怎样正确理解摩擦力 1. 相对运动(或相对运动趋势)中“相对”的含义 物体A受B的摩擦力作用, A相对B运动(或有相对运动趋势), 其中的“相对”意指以B为参考系判断A的运动状态.,2. 物体A相对B有无运动趋势的判断 假设A、B之间的接触面光滑, 若A、B之间会发生相对运动, 则说明有相对运动趋势, A相对B运动的方向即相对运动趋势的方向; 若A、B之间不会发生相对运动, 则说明没有相对运动趋势.,3. 相对运动(或静止)和运动(或静止)的关系 通常情况下, 我们说物体A运动(或静止)是以地面为参考系, 而在摩擦力问题中, 物体A的相对运动(或静止)是以给予A摩擦力的B物体为参考 系. 因此, 物体A相对B运动(或静止)时,对地可能静止(或运动), 也可能运动 (或静止). 4. 摩擦力的方向与相对运动(或相对运动趋势)方向的关系 摩擦力总是阻碍相对运动(或相对运动趋势), 即方向总是与相对运动(或相对运动趋势)方向相反,根据上述3可知, 摩擦力的方向与物体对地的运动方向可能相同, 也可能相反, 因此, 摩擦力可能是动力, 也可能是阻力. 5. 摩擦力大小的计算 (1)滑动摩擦力的计算 滑动摩擦力由公式fN计算, 最关键的是对相互挤压力N的分析,它跟研究物体在垂直于接触面方向的受力密切相关. (2)静摩擦力的计算 其大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关, 但跟接触面相互挤压力N无直接关系, 因而静摩擦力具有大小、方向的可变性, 其大小只能依据物体的运动状态进行计算,若为平衡状态, 静摩擦力将由平衡条件建立方程求解; 若为非平衡状态, 可由动力学规律建立方程求解. 最大静摩擦力fm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力, 它的数值与N成正比, 在N不变的情况下, 滑动摩擦力略小于fm, 而静摩擦力可在0fm间变化.,特别提醒: (1)通常情况下可以认为最大静摩擦力fm等于滑动摩擦力f. (2)解题时首先判定物体之间的摩擦是静摩擦还是滑动摩擦, 静摩擦力不能用滑动摩擦力的公式计算.,即时应用 2.(2011高考海南单科卷)如图213, 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( ),图213,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: 选A.取物块与斜劈整体作为研究对象, 由于物块匀速运动、斜劈静止, 故整体所受外力之和必为零. 分析整体的受力可知, 由于重力、地面的支持力方向都沿竖直方向, 若地面的摩擦力不为零时, 其合力方向只能沿水平方向, 必导致整体的合力不为零与题述矛盾, 故只有A正确.,三、对物体的受力分析 对物体进行正确的受力分析是解决好力学问题的关键, 同学们必须重视受力分析这项基本功的训练. 1. 受力分析的步骤,2. 受力分析的常用方法和注意问题 (1)整体法、隔离法,(2)假设法 在受力分析时, 若不能确定某力是否存在, 可先对其作出存在或不存在的假设, 然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在. (3)注意问题,每分析一个力, 都应找出施力物体. 分析研究对象受的力, 不要把研究对象对其他物体施加的力也加在研究对象上. 只分析根据力的性质命名的力(场力、弹力、摩擦力等), 不分析根据效果命名的力(向心力、下滑力、回复力等).,为了使问题简化, 忽略某些次要的力, 如: 微小粒子的重力、速度不大时空气的阻力等. 至于何时忽略某个力的影响, 要依据题的目的、具体环境和条件而定.,即时应用 3. 如图214所示, 物体B靠在竖直墙面上, 在竖直轻弹簧的作用下, A、B保持静止, 则物体A、B受力的个数分别为( ),3,3 B. 4,3 C. 4,4 D. 4,5,图214,解析: 选 B.首先对A、B利用整体法分析受力, 可知墙面对B无弹力因而也无摩擦力; 以A为研究对象, 它受四个力作用, 重力竖直向下、弹簧的弹力竖直向上、B对A的压力垂直斜面斜向下、B对A沿斜面向下的摩擦力;,以B为研究对象, 它受三个力作用, 本身受到的重力、A对B的支持力和A对B沿斜面向上的摩擦力, B正确.,(满分样板 12分)(2012三亚模拟)(1)如图215甲所示, 质量为m的物体用细绳OC悬挂在支架上的O点, 轻杆OB可绕B点转动, AOB30,则细绳OA中弹力的大小和轻杆OB 中O点受力的大小分别是多少？,图215,(2)如图乙所示, 水平轻杆一端B插在墙壁内, 另一端装有小滑轮O, 一轻绳一端A固定于墙壁上, 另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物, AOB30, 则细绳OA中弹力和滑轮受到绳子作用力的大小分别是多少？ (重力加速度为g).,【思路点拨】 解此题要注意两点: (1)甲图中轻杆弹力一定沿杆. (2)乙图中轻杆弹力不一定沿杆, 绳的拉力等于重物的重力.,图216,【名师归纳】 (1)对于一端有铰链的轻杆, 其提供的弹力方向一定是沿着轻杆的方向; 对于一端“插入”墙壁的轻杆, 其提供的弹力方向很复杂, 经常需要利用力的合成及状态条件来判断. (2)跨过光滑滑轮的绳, 绳上的张力处处相等, 且等于所挂物体的重力.,变式训练1 (2012白银模拟) 如图217所示, 质量为m的物体悬挂在轻质支架上, 横梁与斜梁均通过铰链与竖直面连接, 斜梁OB与竖直方向的夹角为.,图217,设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2, 则以下结果正确的是( ),(2010高考课标全国卷)一根轻质弹簧一端固定, 用大小为F1的力压弹簧的另一端, 平衡时长度为l1; 改用大小为F2的力拉弹簧, 平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内, 该弹簧的劲度系数为( ),【思路点拨】 在弹性限度内, 弹簧的弹力大小与弹簧的伸长或缩短长度而非弹簧的长度成正比.,【答案】 C,【方法指导】 弹簧的弹力一般根据胡克定律计算, 有时也根据物体的运动状态, 利用力的平衡条件或牛顿定律计算.,变式训练2 如图218所示, 在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为L, 劲度系数为k的轻弹簧连接起来, 木块与传送带间的动摩擦因数为, 现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上, 传送带按图示方向匀速运动,当三个木块达到平衡后, 1、3两木 块之间的距离是( ),图218,A. 2L(m2m3)g/k B. 2L(m22m3)g/k C. 2L(m1m2m3)g/k D. 2Lm3g/k,解析: 选 B.先以2、3为整体分析, 则1、2间弹簧的伸长量为x1, 有 kx1(m2m3)g; 再以3为研究对 象, 则2、3间弹簧伸长量为x2, 有 kx2m3g, 所以1、3两木块之间的距离为2Lx1x2, 故选 B.,(2012安徽安庆质检)如图219所示, 物块A放在倾斜的木板上, 已 知木板的倾角分别为30和45时物块所受摩擦力的大小恰好相同, 则物块和木板间的动摩擦因数为( ),图219,【思路点拨】 解此题要分清为30和45时所受摩擦力的区别. 【解析】 由题意可以判断出, 当倾角30时, 物块受到的摩擦力是静摩擦力,【答案】 C,【方法指引】 (1)在确定摩擦力的大小之前, 首先分析物体所处的状态, 分清摩擦力的性质: 静摩擦力或滑动摩擦力.