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1、2020屆高三新課標(biāo)物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題04 力的概念 三個(gè)性質(zhì)力
課時(shí)安排:2課時(shí)
教學(xué)目標(biāo):1.理解力的概念;
2.掌握重力、彈力、摩擦力的產(chǎn)生、大小和方向
3.掌握受力分析的基本方法和基本技能
本講重點(diǎn):1.彈力、摩擦力
2.受力分析
本講難點(diǎn):彈力、摩擦力的分析與計(jì)算
考點(diǎn)點(diǎn)撥:1.彈力方向的判斷及大小計(jì)算
2.摩擦力方向的判斷及大小計(jì)算
3.受力分析的一般方法
第一課時(shí)
4.彈力
(1)彈力的產(chǎn)生條件:彈力的產(chǎn)生條件是兩個(gè)物體直接接觸,并發(fā)生彈性形變。
(2)彈力的方向:與彈性形變的方向相反。
(3)彈力的大小
對(duì)有明顯形變的彈簧,彈力的大
2、小可以由胡克定律計(jì)算。對(duì)沒(méi)有明顯形變的物體,如桌面、繩子等物體,彈力大小由物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同決定。
①胡克定律可表示為(在彈性限度內(nèi)):F=kx,還可以表示成ΔF=kΔx,即彈簧彈力的改變量和彈簧形變量的改變量成正比。
②“硬”彈簧,是指彈簧的k值較大。(同樣的力F作用下形變量Δx較?。?
③幾種典型物體模型的彈力特點(diǎn)如下表。
項(xiàng)目
輕繩
輕桿
彈簧
形變情況
伸長(zhǎng)忽略不計(jì)
認(rèn)為長(zhǎng)度不變
可伸長(zhǎng)可縮短
施力與受力情況
只能受拉力或施出拉力
能受拉或受壓可施出拉力或壓力
同桿
力的方向
始終沿繩
不一定沿桿
沿彈簧軸向
力的變化
可發(fā)生突變
同
3、繩
只能發(fā)生漸變
5.摩擦力
(1)摩擦力產(chǎn)生條件:兩物體直接接觸、相互擠壓、接觸面粗糙、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。這四個(gè)條件缺一不可。
兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件。(沒(méi)有彈力不可能有摩擦力)
二、高考要點(diǎn)精析
(一)對(duì)力的概念的理解
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
力是物體間的相互作用,要理解力的物質(zhì)性、相互性并能理解力的作用效果決定于力的三要素,及力的大小、方向和作用點(diǎn)。
【例1】在滑冰場(chǎng)上,甲、乙兩小孩分別坐在滑冰板上,原來(lái)靜止不動(dòng),在相互猛推一下后分別向相反方向運(yùn)動(dòng)。假定兩板與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。已知甲在冰上滑行的距離比乙遠(yuǎn),這是由于 (
4、 )
A.在推的過(guò)程中,甲推乙的力小于乙推甲的力
B.在推的過(guò)程中,甲推乙的時(shí)間小于乙推甲的時(shí)間
C.在剛分開(kāi)時(shí),甲的初速度大于乙的初速度
D.在分開(kāi)后,甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小
解析:根據(jù)相互作用的規(guī)律,在推的過(guò)程中,作用力與反作用力大小相等,相互作用的時(shí)間相等,故A、B均錯(cuò)。分離后,兩者所受滑動(dòng)摩擦力分別為f1=μm1g,f2=μm2g,由牛頓第二定律得,兩者加速度大小相等,均為μg。故D錯(cuò)誤。甲在冰上滑行的距離比乙遠(yuǎn),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2as,可知甲的初速度大于乙的初速度,故C正確。
答案: C
☆考點(diǎn)精煉
1.下列關(guān)于力的說(shuō)法中,正確的是 ( )
5、
A.力不能離開(kāi)施力物體和受力物體而獨(dú)立存在的
B.馬拉車(chē)前進(jìn),馬對(duì)車(chē)有拉力作用,但車(chē)對(duì)馬沒(méi)有拉力作用
C.根據(jù)效果命名的同一名稱的力,性質(zhì)也一定相同
D.只有兩物體直接接觸時(shí)才會(huì)產(chǎn)生力的作用
(三)關(guān)于彈力有無(wú)的判斷及大小計(jì)算
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
彈力產(chǎn)生的條件是“接觸且有彈性形變”。其大小計(jì)算要根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),由二力平衡(或牛頓第二定律)求解。
【例3】畫(huà)出圖中物體A所受的力(P為重心,接觸面均光滑)
解析:判斷彈力的有無(wú),可以采用拆除法:“拆除”與研究對(duì)象(受力物體)相接觸的物體(如題中的繩或接觸面),如果研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生改變,則不受彈力,否則將受到彈力的作用。各圖受
6、力如下圖所示。
☆考點(diǎn)精煉
3.如圖所示,水平放置的兩固定的光滑硬桿OA、OB成 角,在兩桿上各套一個(gè)輕環(huán),兩環(huán)用輕繩相連,現(xiàn)用恒力F沿OB方向拉下面的環(huán),當(dāng)兩環(huán)穩(wěn)定時(shí),繩中張力大小為_(kāi)____________
(四)關(guān)于彈力方向的判斷
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
(五)胡克定律的應(yīng)用
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
根據(jù)F=kx求解問(wèn)題,關(guān)鍵在于確定彈簧的原長(zhǎng)和形變后的的長(zhǎng)度,進(jìn)而確定形變量(伸長(zhǎng)量和壓縮量)。
☆考點(diǎn)精煉
5.如圖所示,在一粗糙水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的木塊1和2,中間用一原長(zhǎng)為L(zhǎng),勁度系數(shù)為k的輕彈簧連結(jié)起來(lái),木塊與地面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ.現(xiàn)用一水平力向右拉木塊2
7、,當(dāng)兩木塊一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)兩木塊之間的距離是 ( )
A.L+m1g B.L+ (m1+m2)g
C.L+m2g D.L+ ()g
第二課時(shí)
(六)摩擦力的方向及大小計(jì)算
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
(1)摩擦力的方向
①滑動(dòng)摩擦力的方向:“滑動(dòng)摩擦力的方向和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反”,這是判斷滑動(dòng)摩擦力方向的依據(jù)。摩擦力方向可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相同(作為動(dòng)力),可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相反(作為阻力),還可能和物體速度方向垂直(作為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力)。在特殊情況下,可能成任意角度。
②靜摩擦力的方向:“靜摩擦力的方向和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反”??捎眉僭O(shè)法判斷,也可根據(jù)
8、物體的運(yùn)動(dòng)情況利用平衡條件或牛頓第二定律判斷。
(2)摩擦力的大小
必須明確,是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。滑動(dòng)摩擦力可用公式F=μFN,計(jì)算。其中的FN表示正壓力。靜摩擦力大小不能用F=μFN計(jì)算,要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況由平衡條件或牛頓第二定律計(jì)算。
【例8】如圖所示,物體疊放在水平桌面上,水平力為Fb=5N、Fc=10N,分別作用于物體B、C上,A、B和C仍保持靜止。以f1、f2、f3分別表示A與B、B與C、C與桌面間的靜摩擦力的大小,則 ( )
A.f1=5N,f2=0,f3=5N
B.f1=5N,f2=5N,f3=0
C.f1=0,f2=5N,f3=5N
D
9、.f1=0,f2=10N,f3=5N
解析 本題考查摩擦力的產(chǎn)生條件及力的平衡條件。A與B之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì),故f1=0,根據(jù)物塊B的水平方向平衡條件可判定f2=5N,再分析C的平衡條件,則得出f3=5N,即C項(xiàng)正確。
答案:C
(七)物體的受力分析
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
1.明確研究對(duì)象
在進(jìn)行受力分析時(shí),研究對(duì)象可以是某一個(gè)物體,也可以是保持相對(duì)靜止的若干個(gè)物體。在解決比較復(fù)雜的問(wèn)題時(shí),靈活地選取研究對(duì)象可以使問(wèn)題簡(jiǎn)潔地得到解決。研究對(duì)象確定以后,只分析研究對(duì)象以外的物體施予研究對(duì)象的力(即研究對(duì)象所受的外力),而不分析研究對(duì)象施予外界的力。
2.按順序找力
先場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁
10、場(chǎng)力),后接觸力;接觸力中必須先彈力,后摩擦力(只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力)。
3.只畫(huà)性質(zhì)力,不畫(huà)效果力
畫(huà)受力圖時(shí),只能按力的性質(zhì)分類(lèi)畫(huà)力,不能按作用效果(拉力、壓力、向心力等)畫(huà)力,否則將出現(xiàn)重復(fù)。
4.需要合成或分解時(shí),必須畫(huà)出相應(yīng)的平行四邊形(或三角形)
在解同一個(gè)問(wèn)題時(shí),分析了合力就不能再分析分力;分析了分力就不能再分析合力,千萬(wàn)不可重復(fù)。
②靈活選定坐標(biāo)系的方向也可以使計(jì)算簡(jiǎn)化;③在物體的受力圖的旁邊標(biāo)出物體的速度、加速度的方向,有助于確定摩擦力方向,也有助于用牛頓第二定律建立方程時(shí)保證使合力方向和加速度方向相同。
☆考點(diǎn)精煉
α
F
G
8.如圖
11、所示,用跟水平方向成α角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運(yùn)動(dòng),木塊和天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求木塊所受的摩擦力大小。
三、考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練
1.關(guān)于力的下述說(shuō)法中正確的是 ( )
A.力是物體對(duì)物體的作用 B.只有直接接觸的物體間才有力的作用
C.力可以離開(kāi)物體而獨(dú)立存在 D.力的大小可以用天平測(cè)量
4.一個(gè)物體所受重力在下列哪些情況下要發(fā)生變化 ( )
A.把它從赤道拿到南極 B.把它送到月球上去
C.把它放到水里 D.改變它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
5.下列說(shuō)法中不正確的是 ( )
A.書(shū)放在水平桌面上受到的支持力,是由于書(shū)發(fā)生了微小形變而
12、產(chǎn)生的
B.用細(xì)木棍撥動(dòng)浮在水中的圓木,圓木受到的彈力是由于細(xì)木棍發(fā)生形變而產(chǎn)生的
C.繩對(duì)物體的拉力方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向
D.支持力的方向總是垂直于支持面而指向被支持的物體
D.靜摩擦力是變力,壓力增大時(shí),靜摩擦力也隨著增大
9.關(guān)于相互接觸的兩個(gè)物體之間的彈力和摩擦力,以下說(shuō)法中正確的是 ( ) A.有彈力必定有摩擦力
B.有摩擦力必定有彈力
C.摩擦力的大小一定與彈力大小成正比
D.摩擦力方向與彈力方向始終垂直
10.如圖所示,物體A、B、C疊放在水平桌面上,力F作用在物體C上后,各物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài),那么以下說(shuō)法正確的是 ( )
F
B
13、
C
A
A.C不受摩擦力作用
B.B不受摩擦力作用
C.A受的各個(gè)摩擦力的合力不為零
D.A、B、C三個(gè)物體組成的整體所受摩擦力為零
11.物體M位于斜面上,受到平行于斜面的水平力F的作用處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示,如果將外力F撤去,則物體( )
A.會(huì)沿斜面下滑 B.摩擦力方向一定變化
C.摩擦力變大 D.摩擦力變小
12.如圖5(甲)所示,粗糙長(zhǎng)木板的一端固定在鉸鏈上,木塊放在木板上,開(kāi)始木板處于水平位置。當(dāng)木板向下轉(zhuǎn)動(dòng),角逐漸增大的過(guò)程中,摩擦力Ff的大小隨角變化最有可能的是圖5(乙)中的( )
13.質(zhì)量為5kg
14、的物體靜止在水平桌面上,當(dāng)受到20N的水平推力作用時(shí)開(kāi)始滑動(dòng),接著以18N的水平推力可維持物體在水平桌面勻速直線運(yùn)動(dòng),該物體受到的最大靜摩擦力為_(kāi)______,物體與桌面的動(dòng)摩擦力因數(shù)_______;當(dāng)水平推力為15N而物體仍運(yùn)動(dòng)時(shí),物體受到的摩擦力為_(kāi)______;當(dāng)水平推力為15N而物體靜止時(shí),物體受到的摩擦力為_(kāi)______;當(dāng)水平推力為40N時(shí),物體受到的摩擦力又為_(kāi)______。(g=10N/kg)
A
B
14. 如圖所示,在水平桌面上重為200N的A木塊被B木塊拉著,當(dāng)B為100N時(shí),A剛好開(kāi)始移動(dòng),當(dāng)B為80N時(shí),A可保持勻速運(yùn)動(dòng),則A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_______,如果B為50N,A受的摩擦力為_(kāi)________N,如果B為120N,A受的摩擦力為_(kāi)_______N。
F
A
B
15.如圖所示,A、B為兩個(gè)相同木塊,置于光滑水平面上。A、B間最大靜摩擦力Fm=5N。拉力F至少多大,A、B才會(huì)相對(duì)滑動(dòng)?