高一物理期末复习全套教学案第二章-相互作用

第二章相互作用新课标要求：1．内容标准(1)通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力．(2)知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律．例1调查日常生活和生产中所用弹簧的形状及使用目的(如获得弹力或减缓振动等).例2制作一个简易弹簧秤，用胡克定律解释其工作原理.(3)通过实验，理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件，区分矢量与标量，用力的合成与分解分析日常生活中的问题.例3研究两个大小相等的共点力在不同夹角时的合力大小.2．活动建议调查日常生活和生产中利用静摩擦的实例．第一单元力的概念与常见力分析考点解读典型例题知识要点一、力的基本知识：1．力是指物体对物体的作用．2．力的作用效果：（1）使物体产生形变；（2）使物体产生加速度（物体运动状态变化）．3．力是矢量，要准确表述一个力，必须同时指出它的大小、方向和作用点．４．力的分类：（1）按力的性质分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力等．（2）按力的效果分有：拉力、压力、支持力、回复力、向心力等．５．四种相互作用(1)相互吸引作用：存在于一切物体之间．(2)电磁相互作用：规律与万有引力相似．(3)强相互作用：作用范围只有10-15m.(4)弱相互作用：作用范围只有10-15m，强度只有强相互作用的10-12.（例1，针对练习1）二、三种最常见的力：1．重力(1)重力：由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力．(2)重力的大小：①由G=mg计算②用弹簧秤测量，物体处于静止时，弹簧秤的示数等于重力的大小．(3)重力的方向竖直向下(即垂直于水平面向下)．(4)重心:物体所受重力的作用点．①质量分布均匀的物体的重心，只与物体的形状有关．形状规则的均匀物体，它的重心就在几何中心上，如均匀直棒的重心，在棒的中心．②质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关．③薄板形物体的重心，可用悬挂法确定．（例2，针对练习2）【例1】关于力的概念，下列说法哪些是正确的（）A．一个力必然联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体又是施力物体B．只要两个力的大小相同，它们产生的效果一定相同C．物体受到力的作用，运动状态一定改变D．竖直向上抛出的物体，物体竖直上升，是因为竖直方向受到升力的作用【例2】下列关于重力的说法中，正确的是（）A．物体只有静止时才受重力B．重力的方向总是指向地心C．物体在赤道上受的重力最小D．物体挂在弹簧秤下，弹簧秤的示数一定等于物体的重力2．弹力：（1）形变：物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变．（2）弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状，就会对跟它接触使它发生形变的物体产生力的作用，这种力叫做弹力．（3）弹力产生的条件：两物体①直接接触，②有弹性形变．（4）弹力的方向：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反．常见支持物的弹力方向：平板的弹力垂直于板面指向被支持的物体；曲面的弹力垂直于曲面该处的切平面指向被支持的物体；支承点的弹力垂直于跟它接触的平面（或曲面的切平面）指向被支持的物体；绳索的弹力沿着绳子指向收缩的方向．（5）弹力的大小：弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力越大．①虎克定律：在弹性限度内，弹簧的弹力跟它的伸长成正比，即F=kx，k叫劲度系数，单位是N/m．弹性限度：如果物体的形变过大，超过一定的限度，物体的形状将不能恢复，这个限度叫着弹性限度．②对于微小形变产生的弹力大小，一般根据物体所处的状态，利用平衡条件或动力学规律求解．（例3、4，针对练习3）3．滑动摩擦力（1）定义:一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，所受到的阻碍它相对滑动的力．（2）产生的条件:⑴两物体相互接触挤压；(2)物体间接触面不光滑;(3)两物体间存在相对运动．（3）大小:跟压力FN成正比，Ｆ=μFN．（4）方向:与接触面相切，并且跟物体相对运动的方向相反．（5）作用效果:总是阻碍物体间的相对运动．4．静摩擦力（1）定义:两个相互接触、相对静止的物体，由于有相对运动趋势，而在物体接触处产生的阻碍相对运动的力．（2）产生的条件：①两物体相互接触挤压;②物体间接触面不光滑;③两物体相对静止但存在相对运动趋势．（3）方向：总是跟接触面相切，并且跟物体3)相对【例3】请在下面的图2-1-1中画出杆或球所受的弹力．【例4】如图2-1-2，A、B两个矩形木块用轻弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为m、2m，将它们竖直叠放在水平地面上，用力将A缓慢地竖直提起，A向上提起多大高度时，木块B将离开水平地面．【例5】一个重为200N的物体，放在水平面上，物体与水平面的动摩擦因数μ=O.1，试计算该物体在下列几种情况下受到的摩擦力(1)物体开始时静止，用F=5N的水平向右的力拉物体．(2)物体开始时静止，用F=30N的水平向右的力拉物体．(3)物体开始以v=15m/s的初速度向左运动，用F=l5N的水平向右的力拉物体．【例6】把一重为G的物体，用一个水平推力F=kt（k图2-1-2图2-1-3ABCD图2-1-1运动趋势的方向相反，与物体接触面之间的弹力方向垂直．（4）大小：等于使物体产生相对运动趋势的外力的大小．两物体间的静摩擦力F在零和最大静摩擦力fmax之间，即OF≤Fmax,（5）最大静摩擦力Fmax：①Fmax略大于滑动摩擦力f，为方便起见，解题时如无特殊说明，可认为Fmax=F．②Fmax的数值跟相互接触的两物体的材料、接触面的粗糙程度有关，跟正压力成正比，但静摩擦力的数值与正压力大小不成正比．（例5、6，针对练习4、５）疑难探究1．弹力有无的判断方法对于形变明显的情况(如弹簧)可由形变直接判断，形变不明显的通常用下面三种方法:方法1:“假设法”分析物体间的弹力欲分析一物体的某一接触处是否有弹力作用，可先假设没有所接触的物体，看看被研究的物体有怎样的运动趋势:①若被研究的物体倒向原接触物的一边，则两者之间有挤压的弹力，它们之间的弹力方向必与接触面(或接触点的切面)垂直，且指向受力物体的内部．②若被研究的物体倒向远离接触物的一边，则两者之间只可能产生拉伸的弹力，倘若仅是物体与细绳连接，它们之间的弹力方向必定沿绳指向各自的外部．③若被研究的物体仍不动，则两者之间无弹力．方法2:“替换法”分析物体间的弹力用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力学状态，如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力;否则，提供的是支持力方法3：根据“物体的运动状态”分析弹力由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程，求解物体间的弹力．（例7，针对练习６）2．如何判断静摩擦力的方向?静摩擦力的方向沿着两物体接触面的切线，与相对运动趋势的方向相反，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断成为一个难点．判断静摩擦力的方向常用下列方法:(1)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．如右栏例1．为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙上如图2-1-3所示，开始，物体从t=0受的摩擦力F摩随t的变化关系的是图2-1-4中的（）【例7】如图2-1-5所示，小车上固定着一根弯成θ角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球．试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向:①小车静止；②小车以加速度；③水平向右运动．【例8】如图2-1-6，位于斜面上的物体m在沿斜面向上的力F的作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力的方向A．沿斜面向上B．沿斜面向下C．可能没有摩擦力D．以上三种情况都有可能。【例9】如图2-1-7所示，AB是夹在相同板间的完全相同的两木块，并与板相对静止，试判断A、B间的摩擦力的方向？图2-1-5图2-1-4F图2-1-6(2)根据物体的运动状态判断静摩擦力的方向：首先弄清物体运动状态（是平衡状态，加速或减速状态），分析出除摩擦力外的其它力，看是否能维持这个运动状态，若不能维持，说明一定受摩擦力，根据平衡条件或牛顿定律，即可判断出静摩擦力的方向．（如例8、9；针对练习7）3．怎样对物体受力分析？受力分析时应注意哪些问题？受力分析的一般步骤和方法是：⑴明确研究对象，即要对哪个物体进行受力分析，并将研究对象与其它物体隔离开，最好将研究对象单独画出来，中途不要更换研究对象．⑵画出物体所受重力，重力的方向总是已知的，地球附近的物体都要受重力的作用．⑶绕研究对象环绕一周，找出研究对象与另外物体所有的接触处，进行接触力（摩檫力、弹力）的分析．⑷对研究对象与另外物体的接触处，按弹力、摩檫力的存在判断方法，分析各处接触的弹力和摩檫力，并按它们的实际方向画出示意图。（5）对带电体、磁体还要分析是否受到电力或磁力作用）．注意的问题是：1．分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其它物体所施加的力．例如所研究的物体A,那么只分析“甲对A”，“乙对A”、“丙对A”等施加的作用力，而不分析“A对甲”、“A对乙”、“A对丙”等施加的作用力，也不能把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上．2．只分析根据性质命名的力（重力、弹力、摩擦力），不分析按效果命名的力（如下滑力、动力、阻力）．例如，有人认为在在竖直面内做圆周运动的物体运动至最高点时，受三个力的作用：重力、绳的拉力和向心力，实际上这个向心力是重力、与拉力的合力，是“效果力”，不属于单独性质的力．3．分析物体受力时，除了考虑它与周围物体的作用力外，有时还要结合物体的运动情况进行分析．当物体的运动情况不同时，其受力情况往往不同．4．为了使问题简化，常忽略某些次要的力，如物体运动速度不大时的空气阻力，物体在空气中所受的浮力，物体在水中运动时水的阻力．（例10；针对练习8）【例10】（1）如图2-1-8所示，物体A、B叠放在光滑的水平桌面上，现有两根轻绳分别跨过光滑的定滑轮水平地系在A、B上，在轻绳的另一端施加了大小相等的力F的作用，且A、B处于静止状态。试分别分析A、B两物体的受力情况。（2）如图2-1-9所示，A、B在动滑轮的作用下向右匀速运动，试分析A物体受的力。（3）如图2-1-10所示，重力为G的长木板AB，A端靠在光滑的墙壁上，AB上又放置一木板m,整个系统处于静止，请画出木板AB的受力图__________________________________典型例题答案______________________________【例1】解析：有力存在，必有两个物体同时存在，由于力的相互性，每个物体既是受力物体，同时也是施力物体，故A正确．力产生的效果不但跟力的大小有关，还与力的方向、作用点等有关，故B错．力的作用效果除运动状态改变还有形变，故C错．竖直向上升的物体，找不到施力物体，故此力不存在，D错．答案：A图2-1-9图2-1-8图2-1-10图2-1-7说明：力具有物质性、相互性、矢量性、同时性等性质，要全面理解力的概念．【例2】解析：物体受重力与运动状态是静止还是运动无关，故A错．重力实际是万有引力的一个分力（另一个分力提供物体绕地球自转的向心力），万有引力方向指向地心，重力不一定（只有两极或赤道重力指向地心）故B错．在赤道上，物体的重力等于万有引力与物体随地球运动的向心力之差，而在赤道上向心力最大，故物体的重力最小，C正确．只有在弹簧静止或匀速运动时，测出的才是物体的重力，若弹簧秤拉着物体加速上升或下降则弹簧秤的示数不等于重力，故D错．答案：C说明：重力与引力的关系：引力除产生重力外，还要提供物体随地球自转所需的向心力，因物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力不同，故同一物体在地球上不同纬度处重力大小不同，在两极最大，赤道最小．【例3】解析：如图2-7所示．说明：弹力是一种接触力，一定在接触处发生，画弹力的方向时，作用点要画在接触处，最好有参照物如指向球心、加垂直号等．【例4】解析：A向上提起的高度为弹簧增加的长度．开始时，弹簧被压缩，对A有mg=kx1，离开地面时，弹簧被拉伸，