2024-2025学年新教材高中物理第三章相互作用力-力阶段提升课学案新人教版必修1

PAGE6-阶段提升课第三章弹力和摩擦力(物理观念——相互作用观念)1．含弹簧类弹力问题的分析与计算：中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是志向化模型，具有如下几个特性：(1)弹力遵循胡克定律F＝kx，其中x是弹簧的形变量。(2)轻：即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零。(3)弹簧既能受拉力，也能受压力(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能受拉力，不能受压力。(4)由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变须要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们产生的弹力马上消逝。2．对摩擦力的进一步理解：误区一：有弹力就有摩擦力，有摩擦力就有弹力。从产生摩擦力的条件可知：有弹力存在仅仅是产生摩擦力的一个条件。虽有弹力存在，但两物体间若没有“相对运动或相对运动的趋势”，则不会产生摩擦力；反之，若两物体间有摩擦力，则肯定有弹力。误区二：摩擦力的大小肯定与正压力成正比。若摩擦力是滑动摩擦力，依据Ff＝μFN可知，两物体间的滑动摩擦力的确与正压力成正比。但对静摩擦力而言，它是一个被动力，随着使物体产生“相对运动趋势”的外力的改变而改变，与正压力大小无关，正压力只可影响最大静摩擦力的大小。误区三：摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反。摩擦力的方向应与“相对运动”或“相对运动趋势”的方向相反，与物体的运动方向有可能相反也有可能相同。即摩擦力可以是阻力，也可以是动力。如图所示，水平地面上堆放着圆木，关于圆木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是()A．M处受到的支持力竖直向上B．N处受到的支持力竖直向上C．M处受到的静摩擦力沿MN方向D．N处受到的静摩擦力沿水平方向【解析】选A。M处受到的支持力的方向与地面垂直向上，即竖直向上，故A正确；N处受到的支持力的方向与圆木P垂直向上，不是竖直向上，故B错误；圆木相对于地有向左运动的趋势，则在M处受到的摩擦力沿地面对右，故C错误；因圆木P有沿圆木向下的运动趋势，所以N处受到的摩擦力沿MN方向，故D错误。1.(水平2)木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F＝2N的水平拉力作用在木块B上，如图所示。则在力F作用后()A．木块A所受摩擦力大小是12NB．木块A所受摩擦力大小是10NC．木块B所受摩擦力大小是10ND．木块B所受摩擦力大小是12N【解析】选C。依据题意可知两木块的最大静摩擦力为fAmax＝50×0.2N＝10NfBmax＝60×0.2N＝12N此时弹簧弹力为F1＝kx＝400N/m×0.02m＝8N。用F＝2N的水平拉力作用在木块B上，木块B受到弹簧向右的弹力为8N，拉力为2N，共10N，小于最大静摩擦力，故木块B受到的静摩擦力为10N，向左；此时木块A受到向左的弹力为8N，小于最大静摩擦力，故A不动，受到的静摩擦力为8N，方向向右；综上分析可知C正确，A、B、D错误。2.(水平4)如图所示，将某匀称长方体锯成A、B两块后，在水平桌面上并对放在一起，现用水平力F推B，使A、B整体保持长方体沿F方向匀速运动，则()A．A在水平方向受到三个力的作用，且合力为零B．A在水平方向受到五个力的作用，且合力为零C．A对B的作用力方向与A、B接触面垂直D．B对A的弹力大于桌面对A的摩擦力【解析】选A。对A受力分析，在水平方向上受B对A的弹力，桌面的滑动摩擦力，B对A的静摩擦力，在三个力的作用下处于平衡，受力如图，故A正确，B错误。B对A的弹力和静摩擦力的合力与桌面的滑动摩擦力等值反向，与F的方向相同；依据牛顿第三定律可知，A对B的作用力方向与F的方向相反，不是与A、B接触面垂直，故C错误。因为B对A的弹力与B对A的摩擦力垂直，二者的合力等于桌面对A的摩擦力，所以B对A的弹力小于桌面对A的摩擦力，故D错误。【补偿训练】如图，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系统处于静止状态。若将a与b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示。则()A．f1＝0，f2≠0，f3≠0 B．f1≠0，f2＝0，f3＝0C．f1≠0，f2≠0，f3＝0 D．f1≠0，f2≠0，f3≠0【解析】选C。物块a相对于b，物块b相对于P，都有沿斜面下滑的趋势，所以a与b、b与P之间的摩擦力f1、f2不为零，把物块a和b及斜面P看成一个整体，P与桌面之间没有相对运动的趋势，P与桌面之间的摩擦力f3为零，所以选项C正确，A、B、D错误。共点力的平衡问题(科学思维——科学推理)1．解决共点力平衡问题的四种方法：物理观念情境模型建构方法静态平衡物体受三个共点力的作用而平衡，则随意两个力的合力肯定与第三个力大小相等、方向相反合成法物体受三个共点力的作用而平衡，将其中一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满意平衡条件分解法物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组都满意平衡条件正交分解法动态平衡物体受到三个力作用，一个力不变，另外两个力方向发生改变，且满意平衡条件图解法2.平衡中的临界和极值问题：问题类型解题方法方法解读临界问题解析法依据物体的平衡条件列方程,在解方程时采纳数学学问求极值。常用二次函数求极值、均值不等式求极值、三角函数求极值以及几何法求极值等图解法依据平衡条件作出力的矢量图,如只受三个力,则这三个力构成封闭矢量三角形,然后依据矢量图进行动态分析,确定最大值和最小值极限法通过恰当选取某个改变的物理量将问题推向极端(“极大”、“微小”、“极右”、“极左”等),把比较隐藏的临界现象暴露出来,使问题明朗,便于分析求解极值问题解析法依据平衡条件列方程,通过数学学问求极值的方法。此方法有时运算量比较大,相对困难,而且还要依据物理情境进行合理的分析探讨图解法依据物体的平衡条件作出力的矢量三角形,然后由图进行动态分析,确定极值的方法。此方法简便、直观(多选)有始终角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽视，不何伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示，现将P环向左移一小段距离，两环再将达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力FN和细绳拉力FT的改变状况是()A．FN不变 B．FN变大C．FT变大 D．FT变小【解析】选A、D。以两环组成的整体分析受力状况如图甲所示，依据平衡条件得，FN＝2mg保持不变；再以Q环为探讨对象，分析受力状况如图乙所示，设细绳与OB杆间夹角为α，由平衡条件得，细绳的拉力FT＝eq\f(mg,cosα)，P环向左移一小段距离时，α减小，cosα变大，FT变小，故A、D正确，B、C错误。1．(水平2)如图所示，一物体在三根不行伸长的轻绳的作用下处于静止状态，ac轻绳与竖直方向成37°角，bc轻绳与竖直方向成53°角。已知ac轻绳与bc轻绳能够承受的最大拉力均为20N，cd轻绳能够承受足够大的拉力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8。则所挂重物的最大质量为()A.1.6kgB．2.4kgC．2.5kg【解析】选C。以c点为原点建立直角坐标系，如图所示：沿x轴：Tbc＝Tcdsin37°沿y轴：Tac＝Tcdcos37°当Tbc最大取20N，Tac＝eq\f(80,3)N＞20N，故不合题意；当Tac最大取20N，Tbc＝15N＜20N，Tcd＝25N；又吊篮处于平衡状态：故：Tcd＝mg，所以m＝2.5kg，故A、B、D错误，C正确。2.(水平4)如图所示，固定在水平地面上的物体A，左侧是圆弧面，右侧是倾角为θ的斜面，一根轻绳跨过物体A顶点上的小滑轮，绳两端分别系有质量为m1、m2的小球B、C，假设绳与物体A的表面平行，当两球静止时，小球B与圆弧圆心之间的连线和水平方向的夹角也为θ，不计一切摩擦，则m1、m2之