人教版必修一 重力 弹力 相互作用 教案.docx

第13讲重力 弹力 相互作用 1.理解重力，弹力，摩擦力的应用 2.分析物体受力方法， 会用正交分解法解决问题 ，3 会用整体法和隔离法解决动态问题 相互作用基本概念归纳一重力1、产生：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。2、重力的大小：重力大小等于mg，在地球表面 随着纬度升高，g值增大，赤道上g值最小。随高度升高，g值减小，3、重力的方向：竖直向下（与水平面垂直并向下）。（说明：不可说成“指向地心”）4、重力的作用点重心：为了研究问题简单，我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上，这一点称为物体的重心【说明】实际上物体的各个部分都受到重力。“认为”重力集中在一点，是一种等效模型。重心可以不在物体上，如木工尺。质量分布均匀且形状规则物体的重心才会在物体的几何中心否则用“悬挂法”确定位置。二、弹力1、弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力2、弹力产生的条件物体直接相互接触（是接触力）； 物体发生挤压且有弹性形变3、弹力的方向：跟物体恢复形状的方向相同点面接触垂直于面；曲面接触过圆心；绳的张力一定沿绳；杆的弹力不一定沿杆。杆显拉力或挑力；软绳替换可探明；如显拉力力沿杆；挑力牛顿定律来判断。4、弹力的大小：胡克定律（在弹性限度内）：f=kx，还可以表示成f=kx，【说明】x是形变量，是“x = 现长原长 ” k跟弹簧的长和粗细有关，弹簧串、并联后的整体的k值会变化。5、弹力的有、无的判定：方法一：移除法移除其中一个物体，看另一物体是否会改变运动状态。方法二：假设存在法先假设存在，看会不会与现有的运动状态相互盾。三、摩擦力1、滑动摩擦与静摩擦的比较滑动摩擦静摩擦不同点产生原因两物体之间，已经发生相对滑动。两物体之间保持相对静止，但有相对运动的趋势。【说明】相对静止静止，运动物体也有静摩擦。方向跟相对运动方向相反【说明】“相对运动方向运动方向”相对运动反向，但有可能运动同向。跟相对运动趋势方向相反【说明】相对运动趋势方向可以用以下两种方法假设光滑法 动力阻力法（起驱动作用的摩擦，跟对地运动方向相同，阻碍摩擦则反之）大小有公式：（跟压力成正比）跟运动速度无关，跟接触面积无关。只有最大静摩擦有公式可算：并跟压力成正比。一般静摩擦，跟压力无关，也没有专用公式，只能根据“牛顿三个定律”来求大小。稳定程度具有稳定性，只要压力不变，不变，滑动摩擦力就是不变的。具有可变性，其变化范围 辨 析摩擦力一定是阻碍物体运动的（阻碍相对运动阻碍运动，摩擦力有动力摩擦与阻力摩擦之）摩擦力方向跟运动方向相反（相对运动方向相反运动方向相反，动力摩擦力跟运动方向相同，阻力摩擦与运动反向）摩擦力大小跟压力成正比（只有滑动摩擦与最大静摩擦才跟压力成正比，静摩擦跟压力无关）静止的物体才会有静摩擦（相对静止静止，运动物体也可以有静摩擦）判断静摩擦存在性方法一：假设光滑法，看物体是否会发生相对滑动方法二：假设存在法，看跟现有的运动状态是否矛盾摩擦力的测量用弹簧秤测定一个木块a和木块b间的动摩擦因数，有图示的两种装置(1) 为了能够用弹簧秤读数表示滑动摩擦力，图示装置的两种情况中，木块a是否都一定都要作匀速运动？(2) 若木块a做匀速运动，甲图中a、b间的摩擦力大小是否等于拉力fa的大小？(3) 若a、b的重力分别为100n和150n，甲图中当物体a被拉动时，弹簧秤的读数为60n，拉力fa = 110n，求a、b间的动摩擦因数四物体的受力分析一、受力分析：1、概念：对受力物体进行分析，分析其所受的实际存在的外力。2、标准：一个不多，一个不少，一个不错。3、步骤：a、确定研究对象，并隔离研究对象；b、将研究对象简化为一个质点；c、按照一定的顺序（先场力，后弹力，再摩擦力；同一层次上的力，先分析已知力，后分析未知力）分析物体所受的力；d、将力进行适当的合成或分解，结合物体的运动情况列出表达式，建立方程；e、解方程，验算，讨论，作答。4、怎样防止受力分析出错（1）、防止多力：a、对每一个力都要寻求其受力物体和施力物体，防止实际不存在的力出现；b、不要把物体受到的力和施与别的物体上的力混为一谈；c、合力和分力可以互相代替，但不能重复；d、不要画某些根据效果命名的力；e、不要认为只要接触，就有弹力存在。（2）、防止少力：a、物体所受的力包括接触力和非接触力，不要将非接触力搞丢了；b、分析受力时要按一定的顺序进行；c、接触点有可能既有弹力又有摩擦力的存在；d、分析的结果，物体的受力情况和运动情况不能产生矛盾；（3）防止错力：a、不要把作用在别的物体上的力强加在研究对象上；b、要熟悉各种力的特性（如弹力的方向等）；c、要了解物体的运动状态（如摩擦力等）；d、有些时侯要结合物体的运动状态进行分析；e、有些连接体问题要先分析整体的运动情况和受力情况，才能搞清局部的运动和受力情况；例1.如图1所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴o安在一根轻木杆b上，一根轻绳ac绕过滑轮，a端固定在墙上，且绳保持水平，c端下面挂一个重物。bo与竖直方向夹角45，系统保持平衡。若保持滑轮的位置不变，转动杆改变的大小，则滑轮受到木杆弹力大小的变化情况是(绳与滑轮的摩擦不计)()图1a只有角变小，弹力才变大b只有角变大，弹力才变大c不论角变大或变小，弹力都变大d不论角变大或变小，弹力都不变解析：选d绳a与绳c的拉力大小与方向均不变，所以其合力不变，对滑轮而言，杆的作用力必与两绳拉力的合力平衡，所以杆的弹力大小与方向不变，故d对。例2.如图2所示，在水平地面上放着斜面体b，物体a置于斜面体b上，一水平向右的力f作用于物体a。在力f变大的过程中，两物体相对地面始终保持静止，则地面对斜面体b的支持力n和摩擦力f的变化情况是()图2an变大，f不变bn变大，f变小cn不变，f变大 dn不变，f不变解析：选c以a、b整体为研究对象，受到重力、支持力、推力和静摩擦力，在力f变大的过程中，地面对斜面体b的支持力n的大小始终等于两者的重力，保持不变，静摩擦力的大小等于f，则静摩擦力变大，故c正确。例3：(天津高考)如图3所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于o点。现用水平力f缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力fn以及绳对小球的拉力ft的变化情况是()图3afn保持不变，ft不断增大bfn不断增大，ft不断减小cfn保持不变，ft先增大后减小dfn不断增大，ft先减小后增大解析选d本题考查动态平衡问题，意在考查考生解决动态平衡问题的能力。由于缓慢地推动斜面体，小球处于动态平衡，小球受到大小方向不变的重力，方向不变的斜面的支持力，还有绳的拉力，三力构成封闭三角形，如图所示，开始时绳的拉力与支持力的夹角为锐角，随着绳的拉力ft按顺时针转动，其大小先减小后增大，而支持力fn一直增大，d项正确。例4物体a的质量为1 kg，置于水平地面上，物体与地面的动摩擦因数为0.2.从t0开始物体以一定初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左的恒力f1 n的作用，则能反映物体受到的摩擦力ff随时间变化的图象是(取向右为正方向，g10 m/s2)()答案：a解析：物体开始运动，受到滑动摩擦力为2 n，方向向左，后来ffmg物体静止，受到静摩擦力为1 n，方向向右，故a正确；本题要对运动过程清楚，分析受力从而确定过程，过程不清楚容易误选例5 如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为o，轻绳ob水平且b端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连，轻绳oa与竖直方向的夹角37，物体甲、乙均处于静止状态(已知sin370.6，cos370.8，tan370.75，g取10m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求：(1)轻绳oa、ob受到的拉力是多大？(2)物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？(3)若物体乙的质量m24kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为0.3，则欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少？解析：(1)ftoam1gftobm1gtanm1g (2)ffftobm1g 方向水平向左(3)ffmm2g0.340n12n 当ftobm1gffm12n时，m11.6kg，即物体甲的质量m1最大不能超过1.6kg.基础演练1.以下各物理量属于矢量的是()a.质量b.时间c.摩擦力d.动摩擦因数2.下列关于重力、弹力和摩擦力的说法,正确的是()a.静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间b.劲度系数越大的弹簧,产生的弹力越大c.动摩擦因数与物体之间的压力成反比,与滑动摩擦力成正比d.物体的重心一定在物体上3.一铁块m被竖直悬挂的磁性黑板紧紧吸住不动,如图所示。下列说法错误的是()a.铁块受到四个力作用,其中有三个力的施力物体均是黑板b.铁块与黑板间在水平方向有两对相互作用力互相吸引的磁力和相互作用的弹力c.磁力和弹力是一对平衡力d.磁力大于弹力,黑板才能吸住铁块不动4.要把一个已知力f分解为两个分力f1和f2,在下列情况下得到唯一解的是()a.已知f1和f2的方向b.已知f1或f2的大小和方向c.已知f1的方向和f2的大小d.已知f1和f2的大小5.两个共点力的大小分别为8n、3 n,它们之间的夹角可任意变化,若用一个力来替代,则可用()a.3 nb.8 nc.10 nd.15 n6.(2014雅安高一期中)架在a、b两根电线杆之间的均匀电线在夏、冬两季由于热胀冷缩的效应,电线呈现如图所示的两种形状,下列说法中正确的是()a.夏季电线对电线杆的拉力较大b.冬季电线对电线杆的拉力较大c.夏季与冬季电线对电线杆的拉力一样大d.夏季与冬季电线杆对电线的拉力方向不变7（2014秋昌平区期末）一根很轻的弹簧，在弹性限度内，当它的伸长量为4.0cm时，弹簧的弹力大小为8.0n；当它的压缩量为1.0cm时，该弹簧的弹力大小为（）a2.0nb4.0nc6.0nd8.0n8.如图1所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于静止状态，则小球受到的力有（ ）a重力、绳的拉力 b重力、绳的拉力、斜面的弹力c重力、斜面的弹力 d绳的拉力、斜面的弹力9.在图2中小球均处于静止状态，a、b板都和小球接触。a图中b板在竖直位置，其它b、c、d图中b板均在水平位置。不计一切摩擦，则小球同时受到a、b板对它有弹力作用的是（ ）（a）ab（b）ab（c）ab（d）ab10.关于摩擦力的作用，有如下几种说法，其中说法正确的是 ( )a摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势b摩擦力的方向与物体运动方向是一致的c摩擦力的方向与物体运动方向总是在同一直线上的答案：1c 2a 3d 4ab 5bc 6b 7a 8a 9a 10ad 巩固提高1.如图3所示，在动摩擦因数=0.10的水平面上向右运动的物体，质量为10kg，它受到水平向左的拉力f=20n作用，该物体受到的滑动摩擦力为 ( )a. 9.8n，方向水平向右 b. 9.8n，方向水平向左c. 20n，方向水平向右 d20n，方向水平向左.2（2014昌平期末）已知两个共点力的合力为50n，分力f1的方向与合力f的方向成30角，分力f2的大小为30n则（）af1的大小是唯一的bf2的方向是唯一的cf2有两个可能的方向df2可取任意方向3一根质量可以不计的细线，能够承受的最大拉力为f，现在把重力g=f的物体用一个光滑的小钩(重力不计)挂在这根细线上，两手拉着细线的两端，开始时两手并拢，然后让两手沿水平方向逐渐分开,为了不让细线被拉断,细线的两段之间的夹角不能大于 ( )a60 b80 c120 d1504如图2所示，光滑斜面上物体的重力mg分解为f1、f2两个力,下列说法正确的是 ( )图2af1是斜面作用在物体上使物体下滑的力，f2是物体对斜面的压力b物体受到mg、fn、f1、f2四个力作用c物体只受重力mg和弹力f作用dfn、f1、f2三力的作用效果与mg、fn两力的作用效果不同5如图3所示，斜面固定在水平地面上，先让物体a沿斜面下滑，恰能匀速后给a一个沿斜面向下的力f，让其加速下滑设前后两次a与斜面间的摩擦力分别为ff1、ff2，地面对斜面的支持力分别为fn1、fn2，则 () aff1ff2，fn1fn2 bff1ff2，fn1fn2cff1ff2，fn1fn2 dff1ff2，fn1fn26如下图所示，物体m通过定滑轮牵引另一水平面上的物体沿斜面匀速下滑，此过程中斜面仍静止，斜面质量为m，则水平地面对斜面体()a无摩擦力b有水平向左的摩擦力c支持力为(mm)g d支持力小于(mm)ggacbod7重为g的物体系在oa、ob两根等长的轻绳上，轻绳的a端和b端挂在半圆形的支架bad上，如图2（a）所示，若固定a端的位置，将ob绳子的b端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置c的过程中，则以下说法正确的是（ ）aob绳上的拉力先增大后减小bob绳上的拉力先减小后增大coa绳上的拉力先减小后增大doa绳上的拉力一直逐渐减小8物体b放在物体a上，a、b的上下表面均与斜面平行（如图），当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面c向上做匀减速运动时( ) bcaaa受到b的摩擦力沿斜面方向向上。ba受到b的摩擦力沿斜面方向向下。ca、b之间的摩擦力为零。da、b之间是否存在摩擦力取决于a、b表面的性质。9.如图4所示，物体a重40n，物体b重20 n，a与b、a与地面间的动摩擦因数均为04当用水平力向右拉动物体a时，试求：（1）b物体所受的滑动摩擦力的大小和方向；（2）a物体所受的地面滑动摩擦力的大小和方向10（2014秋昌平区期末）如图所示，质量为m的物体a用轻质细绳与圆环b连接，圆环固定在竖直杆mn上现用一水平力f作用在绳上的o点，将o点缓慢向左拉动，当细绳与竖直方向的夹角为时，求：（1）画出o点的受力示意图（2）oa、ob绳上的弹力toa、tob各为多大？（重力加速度用g表示）（3）如果让继续缓慢增大，拉力f如何变化？答案:1b 2c 3c 4c 5a 6d 7bd 8c 9 . （1）物体b受的摩擦力水平向右，大小fm2g200.4 n8 n（2）物体a所受的摩擦力水平向左大小f（m1m2）g600.4 n24 n 10 o点缓慢向左移动过程中，结点o的合力保持为零，分析结点o的受力情况判断f的变化，对整体研究，根据平衡条件判断杆对圆环的弹力和摩擦力的变化情况【解答】解：（1）对o点受力分析如图：（2）如图上图，根据几何关系得：toa=mgtob=f=mgtan（3）由上面表达式可知，增大，则f增大答：（1）如上图；（2）oa上的拉力为mg，ob上的拉力为；（3）因为f=mgtan，所以增大，f增大1关于力的下列各种说法中，正确的是()力是改变物体的运动状态的原因力是产生形变的原因只有相互接触的物体才有力的作用在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号为nabc d2关于重力的叙述，下列说法中正确的是()a物体的质量越大，受到的重力也越大，所以物体的重力是由物体的质量产生的b重力是物体本身的一种属性c放在支撑面上的物体受到的重力的方向总是垂直向下的d物体的重力是由于地球对它的吸引而产生的3足球运动员已将足球踢向空中，如右图所示，下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中，正确的是(g为重力，f为脚对球的作用力，ff为空气阻力)()4图示是幽默大师卓别林一个常用的艺术造型，他身子侧倾，依靠手杖的支持使身躯平衡下列说法正确的是()a水平地面对手杖没有摩擦力的作用b水平地面对手杖有摩擦力的作用c水平地面对手杖的弹力方向竖直向上d水平地面对手杖的作用力方向竖直向上5下图为农村小水库大坝的几种设计方案图(俯视图)，若从安全牢固的角度考虑，应该选择的一种方案是()6一质量为m的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力f始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为()a2(m)bmc2m d07汽车刹车时如果车轮停止转动(技术上叫刹车抱死)，车轮与地面发生滑动，此时地面的侧向附着性能很差，汽车在种种干扰外力的作用下就会出现方向失稳问题，容易发生交通事故安装了防抱死系统(abs系统)后的汽车，紧急刹车时车轮处在一种将要停止滚动又仍在滚动的临界状态，但刹车距离(以相同速度开始刹车到完全停下来行驶的距离)却比车轮抱死时更小这两种刹车过程相比较()a抱死时使车减速的是滑动摩擦力，而车轮转动时是滚动摩擦力b抱死时使车减速的是滑动摩擦力，而车轮转动时是静摩擦力c防抱死后刹车距离小是由于变滑动摩擦力为滚动摩擦力d防抱死后刹车距离小是由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力8甲、乙两位同 做“拔河”游戏，两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子的水平，然后各自向两侧拖拉，如下图所示若凳子下表面各处的粗糙程度相同，且在乙端的凳面上放四块砖，则下列判断正确的是()a凳子向甲方移动b凳子向乙方移动