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人教版物理必修一 第3章 相互作用——力 導(dǎo)學(xué)案

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人教版物理必修一 第3章 相互作用——力 導(dǎo)學(xué)案

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3.2摩擦力(接觸力的另一種形式)
教學(xué)重點(diǎn):認(rèn)識(shí)理解摩擦力,掌握影響摩擦力大小的因素和摩擦力的相關(guān)計(jì)算
教學(xué)難點(diǎn):影響摩擦力大小的因素和摩擦力的相關(guān)計(jì)算
滑雪時(shí),滑板與雪地發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng),滑板受到雪地給它的摩擦力;琴桿與琴弦發(fā)生摩擦從而發(fā)聲。
一、滑動(dòng)摩擦力
1、定義
兩個(gè)相互接觸的物體,當(dāng)他們相對(duì)滑動(dòng)時(shí),在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力,這種力叫做
2、因?yàn)榱κ亲璧K物體運(yùn)動(dòng)(相對(duì)),故滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向 。
例題:A為長(zhǎng)木板,在水平面上以速度v1向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)物塊B在A的上表面以速度v2向右運(yùn)動(dòng),且A、B接觸面粗糙.v1>v2,
問(1)B的運(yùn)動(dòng)方向是 ;
(2)B相對(duì)A的運(yùn)動(dòng)方向是 ;
(3)B所受滑動(dòng)摩擦力的方向是 .
3、影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素
之前我們學(xué)過:搓澡的時(shí)候,我們用力越大,給皮膚的壓力越大,泥越多。滑動(dòng)摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力大小有關(guān),表面受到的壓力越大,摩擦力就越大。滑動(dòng)摩擦力的大小還跟接觸面的粗糙程度有關(guān),接觸面越粗糙,摩擦力就 。
經(jīng)過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn),物體所受的滑動(dòng)摩擦力大小與物體對(duì)接觸面的壓力大小成正比。
滑動(dòng)摩擦力公式:Ff=μF壓。式中Ff表示 摩擦力、F壓表示 ,μ表示動(dòng)摩擦因素,單位為N/m.動(dòng)摩擦因素μ與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān),與運(yùn)動(dòng)速度、接觸面積大小無關(guān),F(xiàn)壓是接觸面的正壓力,它與物體的重力的大小不一定相等.
如左圖,物塊在木板上滑動(dòng),物塊受到木板對(duì)其向上的支持力FN,因?yàn)橹С至臀飰K對(duì)木板的壓力是一對(duì) 力,故FN F壓,根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式:Ff=μF壓,動(dòng)摩擦因素μ=,故動(dòng)摩擦因素與摩擦力,物體受到的支持力的關(guān)系為:動(dòng)摩擦因素μ=
例題:
解:
隨堂練習(xí):如圖所示,三個(gè)完全相同的物塊A、B、C放在同M一粗糙水平面上,分別在力F1、F2、F3作用下水平向右直線運(yùn)動(dòng),三物體所受摩擦力分別為Ff1、Ff2、Ff3,則有(  )
A.Ff1=Ff2=Ff3 B.Ff1>Ff2=Ff3
C.Ff3>Ff1>Ff D.Ff1<Ff2<Ff3
二、靜摩擦力
一毛推箱 汽車停在陡坡上 舉獎(jiǎng)杯
如上圖,一毛推箱子,箱子有相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),但是箱子沒有動(dòng),箱子與地面仍保持靜止,根據(jù)二力平衡知識(shí),這時(shí)候必然有一個(gè)力與推力 大 向,這個(gè)力就是我們要研究的靜摩擦力。
1、靜摩擦力的方向:跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向 ;
情景1:物體P靜止在水平桌面上,畫出P所受靜摩擦力的方向.
2、靜摩擦力的大小:
只要箱子沒有被推動(dòng),則靜摩擦力會(huì)隨推力的增大而
情景二:用水平力F將黑板擦壓在黑板上,由于受到重力,則黑板擦有向 運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),黑板擦受到的靜摩擦力方向向 .若F=20N,黑板擦重力為G=3N,則黑板擦受到的靜摩擦力大小為 N;當(dāng)F增為40N時(shí),黑板擦仍靜止,此時(shí)黑板擦受到的靜摩擦力為 N.
靜摩擦力大小隨拉力變化圖像
使用壓力傳感器做拉動(dòng)物塊的實(shí)驗(yàn)
靜摩擦力大小沒有一個(gè)確定值,但有一個(gè)范圍.靜摩擦力的最大值叫 ,在數(shù)值上大小等于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力,習(xí)題中默認(rèn)為與滑動(dòng)摩擦力大小等于最大靜摩擦力
練習(xí):1.(4分)如圖所示,小孩用力沿水平方向推木箱,但他沒有推動(dòng),木箱仍然保持靜止。由此可知(  )
A.木箱所受靜摩擦力與水平推力大小相等
B.木箱所受靜摩擦力大于水平推力
C.木箱所受靜摩擦力小于水平推力
D.木箱所受靜摩擦力為0
2.(4分)民間藝人用雙手握住豎立的竹竿勻速上攀和勻速下滑時(shí),他所受的摩擦力大小分別為f1,f2,則(  )
A.f1向下、f2向上,且f1=f2
B.f1向下、f2向上,且f1>f2
C.f1向上、f2 向上,且f1=f2
D.f1向上、f2向下,且f1=f2
3.(4分)如圖,木塊質(zhì)量為m,與水平桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,在水平向右的力F的作用下做勻速運(yùn)動(dòng),從物體到達(dá)桌面邊緣開始,到物體下落為止,在此過程中物體始終保持勻速運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是(  )
A.推力F因物體懸空部分越來越大而變小
B.推力F在物體下落前會(huì)變?yōu)樵瓉淼?br/>C.推力F始終是μmg
D.因接觸面變小,動(dòng)摩擦因數(shù)μ會(huì)變大
4.(4分)一物體置于粗糙水平地面上,按圖所示不同的放法,在水平力F的作用下運(yùn)動(dòng),設(shè)地面與物體各接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,則木塊受到的摩擦力的大小關(guān)系是(  )
A.Ff甲>Ff乙>Ff丙 B.Ff乙>Ff甲>Ff丙
C.Ff丙>Ff乙>Ff甲 D.Ff甲=Ff乙=Ff丙
5.(4分)如圖所示,A、B兩物體靜止在粗糙水平面上,其間用一根輕彈簧相連,彈簧的長(zhǎng)度大于原長(zhǎng).若再用一個(gè)從零開始緩慢增大的水平力F向右拉物體B,直到A即將移動(dòng),此過程中,地面對(duì)B的摩擦力F1和對(duì)A的摩擦力F2的變化情況是(  )
A.F1先變小后變大 B.F1先不變后變大
C.F2先變大后不變 D.F2先不變后變大3.3牛頓第三定律
教學(xué)重點(diǎn):牛頓第三定律的理解與掌握,力的受力分析
教學(xué)難點(diǎn):牛頓第三定律的理解與掌握
一、作用力、反作用力
火箭燃料燃燒對(duì)氣體產(chǎn)生力的作用,施力物體為: ,受力物體為:
火箭上升過程,氣體對(duì)火箭產(chǎn)生力的作用,施力物體為: ,受力物體為:
結(jié)論:兩物體間力的作用總是 的。一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體有力的作用,后一個(gè)物體一定同時(shí)對(duì)前一個(gè)物體也有力的作用。物體間相互作用的一對(duì)力,稱為作用力和反作用力。
作用力、反作用力的大小關(guān)系
實(shí)驗(yàn)探究器材1:兩只彈簧
作用力反作用力大小 、方向 ,作用在 直線
實(shí)驗(yàn)二用傳感器探究
用拉力傳感器拉動(dòng)固定在物塊上的另一個(gè)拉力傳感器,記錄下的兩個(gè)拉力傳感器的示數(shù)如右圖所示。
觀察發(fā)現(xiàn)在同一時(shí)刻,作用力和反作用力的大小有什么關(guān)系? ,作用力和反作用力的方向有什么關(guān)系?
牛頓第三定律:兩個(gè)物體之間的作用力浩然反作用力總是大小 ,方向 ,作用在同一條直線上。
相互作用力應(yīng)用
1、汽車驅(qū)動(dòng)輪向后推動(dòng)地面,對(duì)地面的作用力方向向 ,地面給車輪的反作用力方向向 ,即為汽車的牽引力。
2、拔河比賽到底比什么
在撥河比賽中,下列各因素對(duì)獲勝有利的是( )
A對(duì)繩的拉力大于對(duì)方    
B.對(duì)地面的最大靜摩擦力大于對(duì)方
C.手對(duì)繩的握力大于對(duì)方    
D.質(zhì)量大于對(duì)方
    一對(duì)平衡力   一對(duì)相互作用力  
作用物體   作用在 個(gè)物體上   作用在不同的 物體上  
兩力性質(zhì)   兩力性質(zhì)不一定相同   性質(zhì) 相同  
同時(shí)性   一個(gè)力的產(chǎn)生、變化、消失不一定影響另一個(gè)力   兩個(gè)力同時(shí)產(chǎn)生、變化、消失  
是否可抵消、求和   能求合力,且為0   不能相互抵消,不能求合力  
四、相互作用力和平衡力的關(guān)系
例題:1.下列的各對(duì)力中,是相互作用力的是 ( )
A.懸繩對(duì)電燈的拉力和電燈的重力 B.電燈拉懸繩的力和懸繩拉電燈的力
C.懸繩拉天花板的力和電燈拉懸繩的力 D.懸繩拉天花板的力和電燈的重力
五、受力分析
1、兩條思路
(1)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化,結(jié)合平衡力條件和牛頓第二定律分析判斷
(2)從相互作用角度分析
2、三步驟
(1)明確研究對(duì)象,找到 (施力/受力)物體。
(2)按順序分析受力。先重力和已知力,后接觸面彈力、摩擦力,最后分析其他力
(3)畫出受力圖
例1:如右圖,猴子拉著樹枝,首先猴子自身受到重力,有下落的趨勢(shì),但是猴子對(duì)樹枝有拉力,方向向下,根據(jù)相互作用力,同時(shí)樹枝對(duì)猴子也有拉力,方向向 。而對(duì)猴子受力分析,地球?qū)λ奈醋陨淼闹亓Γ镒邮軜渲?duì)它的拉力,若猴子靜止,則拉力和重力是一對(duì)平衡力,兩者可以相互抵消,合力為0.
例2: 放在斜面上的物塊,按照重力,彈力,摩擦力的順序分析受力:1、物塊受重力 2、物塊對(duì)斜面有壓力,則斜面對(duì)物塊有支持力,兩者是一對(duì)相互作用力,所以對(duì)物塊來說,物塊受斜面對(duì)其支持力,方向垂直于斜面向 3、物塊是否受斜面對(duì)其摩擦力呢? 因?yàn)槲飰K有沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),且物塊對(duì)斜面有壓力的作用,所以物塊會(huì)受到斜面對(duì)其向 的摩擦力(與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反),所以對(duì)物塊來說,物塊受重力、 、
例3
練習(xí):
1.(6分)如圖所示,C是水平地面,A、B是兩個(gè)長(zhǎng)方形木塊,F(xiàn)是作用在物塊B上沿水平方向的力,物體A和B以相同的加速度向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng).由此可知,A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1和B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2有可能是(  )
A.μ1=0 μ2=0 B.μ1=0 μ2≠0 C. 1≠0 μ2=0 D.μ1≠0 μ2≠0
2.(8分)如圖所示,物體A、B的質(zhì)量為mA=mB=6kg,A和B、B和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都等于0.3,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,水平力F=30N,那么,B對(duì)A的摩擦力和水平桌面對(duì)B的摩擦力各為多大?(g=9.8N/kg)
首先氣球受重力,繩子對(duì)其拉力,空氣對(duì)其浮力
分析氣球是否受彈力(從相互作用力角度分析),氣球?qū)τ袎毫Φ淖饔茫瑥亩鴫?duì)氣球有支持力的作用
判讀氣球是否受到摩擦力的作用。雖然氣球?qū)τ袎毫Φ淖饔茫珰馇蛳鄬?duì)于墻沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故不受摩擦力的作用3.4力的合成與分解
教學(xué)重點(diǎn):了解力的合成,理解掌握力的合成與分解的方法—正交分解
教學(xué)難點(diǎn):理解掌握力的合成與分解的方法—正交分解
共點(diǎn)力
左圖中,為五個(gè)同學(xué)搶同一個(gè)蘋果,受力物體為蘋果的受力示意圖。在物理學(xué)上,如果幾個(gè)力作用在物體的同一點(diǎn),或者力的作用線相交于一點(diǎn),我們把這幾個(gè)力稱為共點(diǎn)力
合力分力
一個(gè)力F作用的效果,和姐弟兩個(gè)力F1、F2共同作用的效果相同,力F稱為F1、F2這兩個(gè)力的 .
1、合力:一個(gè)力作用在物體上,它產(chǎn)生的效果如果跟幾個(gè)力共同產(chǎn)生的 相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力,
2、分力:如果幾個(gè)力的作用效果跟某個(gè)力單獨(dú)作用的作用效果相同,這幾個(gè)力就叫做那個(gè)力的 ,右圖中,兩個(gè)力拉著臺(tái)燈在某一高度,與甲中一個(gè)力拉著臺(tái)燈在同一高度,那么乙中的兩個(gè)力就是甲圖中一個(gè)力的分力,甲圖中的一個(gè)力為乙圖中兩個(gè)力的
3、力的合成:求幾個(gè)力的合力,叫做力的 。因?yàn)樵谧鰣D中,線段 表示力的大小,箭頭表示力的 ,如右圖中,物體受力F1,F2,F3保持靜止,力F1,F2,F3的大小方向如圖,力F1和F3的合力大小 F2的大小,方向與力F2的方向
4、力的分解:已知一個(gè)力,求它的分力的過程,叫做力的分解.與合成的關(guān)系:力的分解是力的合成的 運(yùn)算.
如右圖,力F分解為F1和F2
思考:力的合成與分解是怎么合成分解的呀?
力的合成原則—平行四邊形定則
1.同一條直線上的兩個(gè)力的合成
F1、F2同向時(shí),合力 F=
F1、F2反向時(shí),合力 F=
2.探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)步驟:1.在方木板上用圖釘固定一張白紙,如圖1甲所示,用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上A點(diǎn),在橡皮條的另一端掛上輕質(zhì)小圓環(huán)。
用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住小圓環(huán),互成角度地拉橡皮條,將結(jié)點(diǎn)拉到某位置O,用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩彈簧測(cè)力計(jì)拉線的方向,并記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù).拉線的方向即為在O點(diǎn)時(shí)兩拉力的
用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條,將結(jié)點(diǎn)拉到O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和拉線的 .
4、如圖乙所示,利用刻度尺和三角板,按適當(dāng)?shù)谋壤鞒鲇脙蓚€(gè)彈簧測(cè)力計(jì)在O點(diǎn)的拉力F1和F2的圖示以及用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力F′的圖示,以F1、F2為鄰邊畫出,并畫出對(duì)角線F.
5.比較F與F′的大小和方向,發(fā)現(xiàn)它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是相同的,
實(shí)驗(yàn)分析:F是F1和F2為領(lǐng)邊所構(gòu)建的平行四邊形的對(duì)角線。F′是直接用一個(gè)力拉動(dòng)結(jié)點(diǎn),作用效果與兩個(gè)力的作用效果是相同的。而F與F′的大小和方向均是相同的。也就是說以力F1和F2為領(lǐng)邊構(gòu)建的平行四邊形的對(duì)角線即為合力F
平行四邊形定則:用表示兩個(gè)共點(diǎn)力 F1和 F2的線段為鄰邊作 形,那么,合力 F 的大小和方向就可以用這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線表示出來,這就叫做力的平行四邊形定則.
練習(xí):
力的分解
如果沒有限制,對(duì)于同一條對(duì)角線,可以做出無數(shù)個(gè)不同的平行四邊形。也就是說,同一個(gè)力F可以分解為無數(shù)對(duì)大小、方向不同的分力。為了計(jì)算方便,可以將力分解成相互垂直的兩個(gè)力進(jìn)行探究,即正交分解。
正交分解:將一個(gè)力(矢量)分解成互相垂直的兩個(gè)分力(分矢量),即在直角坐標(biāo)系中將一個(gè)力沿著兩軸方向分解,如圖中F分解成Fx和Fy,它們之間的關(guān)系為:
Fx=F =Fy
Fy=F =Fy
F= =
三角形法則
如左圖,分力F1和F2,將力F1移動(dòng)到BC位置,使兩個(gè)力的首尾相連,連接AC,合力F可以用有向線段AC表示,請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出合力F的箭頭,此時(shí)合力F既為對(duì)角線,也為矢量(力是矢量)三角形的斜邊,從而我們引出合力的三角形定則
三角形定則定義:兩共點(diǎn)力F1、F2的合力F與它們的夾角之間的關(guān)系可用如圖所示的三角形和圓表示。合力F以O(shè)為起點(diǎn),以用力F2的大小為半徑的圓周上的點(diǎn)為終點(diǎn),可知合力F的范圍為
思考:下圖中力F1,F2,F3的合力為多少?
練習(xí):1、如圖所示,分解一個(gè)水平向右的力F,F(xiàn)=6N,已知一個(gè)分力F1=4N和另一個(gè)分力F2與F的夾角為30°,以下說法正確的是(  )
A.只有唯一解 B.一定有兩組解
C.可能有無數(shù)解 D.可能有兩組解
2、如圖甲所示,斜拉橋的塔柱兩側(cè)有許多鋼索,它們的一端都系在塔柱上.對(duì)于每一對(duì)鋼索,它們的上端可以看成系在一起,即兩根鋼索對(duì)塔柱的拉力F1、F2作用在同一點(diǎn),它們合起來對(duì)塔柱的作用效果應(yīng)該讓塔柱好像受到一個(gè)豎直向下的力F一樣,如圖乙所示.這樣,塔柱便能穩(wěn)固地佇立在橋墩上,不會(huì)因鋼索的牽拉而發(fā)生傾斜,甚至倒下.如果斜拉橋塔柱兩側(cè)的鋼索不能呈對(duì)稱分布如圖丙所示,要保持塔柱受的合力豎直向下,那么鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB應(yīng)滿足(  )
A.FAC:FAB=1:1
B.FAC:FAB=sin β:sin α
C.FAC:FAB=cos β:cos α
D.FAC:FAB=sin α:sin β
F
F1
F1
F23.5 共點(diǎn)力平衡
教學(xué)難點(diǎn):理解共點(diǎn)力平衡的條件,學(xué)會(huì)用正交分解解決共點(diǎn)力平衡計(jì)算
教學(xué)難點(diǎn):學(xué)會(huì)用正交分解解決共點(diǎn)力平衡計(jì)算
按所有力的作用線是否交于一點(diǎn),可以判斷出 圖中的木棒所受的為共點(diǎn)力。類似于木棒,受共點(diǎn)力的物體處在靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),我們叫做共點(diǎn)力平衡。
思考:物體受兩個(gè)力的作用處在靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),叫做 平衡。
共點(diǎn)力平衡條件
首先回顧二力平衡的條件:作用在物體上的兩個(gè)力大小 ,方向 ,作用在 , 直線上,合力為
既然物體受到幾個(gè)力的作用,保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),這個(gè)物體就處于平衡狀態(tài)。處在平衡狀態(tài)的物體,所受合力為0.
如果物體受多個(gè)共點(diǎn)力的作用,可以逐步通過力的合成,最終等效成兩個(gè)力的作用,如果這兩個(gè)力遵循二力平衡,合力為0,那么該物體必然處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))。所以共點(diǎn)力的平衡條件是合力為
共點(diǎn)力平衡的正交分解
在進(jìn)行受力分析時(shí),互相垂直的兩個(gè)力是互不干擾的,比如上提物體,物體水平方向的力對(duì)物體豎直方向上沒有影響。而一個(gè)力按照正交分解可以分成兩個(gè)互不干擾的兩個(gè)力。為什么要這么分解呢?請(qǐng)看下列例題。
物塊靜止在斜面上,物體受力分析示意圖請(qǐng)畫出。
因?yàn)槲矬w靜止,即所受共點(diǎn)力平衡,合力為 ,
以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn),沿平行和垂直斜面兩個(gè)方向建立直角坐標(biāo)系,沿斜面向下為x軸正方向,垂直斜面向上為y軸正方向,可以發(fā)現(xiàn)在x軸上的力為 ,在y軸上的力為 。但重力不在兩軸上,故將重力按照正交分解,分解在x軸和y軸上的兩個(gè)分力GX,GY,因?yàn)槲飰K靜止,合力為0,那么在x軸上的力合力為 ,同時(shí)在y軸上的力合力為 。x軸上力的關(guān)系式為 ,y軸上力的關(guān)系式為
例1:
解:由題意,兒童在滑梯上恰能滑下時(shí),做勻速直線運(yùn)動(dòng),處于平衡態(tài),所受共點(diǎn)力合力為0
如圖,對(duì)兒童受力分析,受重力,斜面對(duì)其支持力,斜面的摩擦力,三者合力為0,沿斜面方向和垂直斜面方向建立直角坐標(biāo)系,斜面傾角為,BC為滑梯的高,AC為滑梯的水平跨度,AC= m
x軸方向: (列出相關(guān)力的關(guān)系式)
y軸方向: (列出相關(guān)力的關(guān)系式)
又摩擦力f= 整理上述三式有
又 AC= m,∴BC=
滑梯的高度至少為 m
例2:
分析:首先由于物體處于靜止,平衡狀態(tài),所受合力為0,然后分析受力,最后建立直角坐標(biāo)系,正交分解力,列出關(guān)系式后求解
解:由題知,重物靜止,所受合力為0,對(duì)重物受力分析,受重力G,繩AO的拉力F1,繩BO的拉力F2。以點(diǎn)O為原點(diǎn),F(xiàn)2為x軸正方向,向上為y軸正方向建立直角坐標(biāo)系。F1在x軸,y軸的分力為F1sinθ,F(xiàn)1cosθ,x軸,y軸的合力均為0,列出關(guān)系式
x軸:
y軸:
解得F1=
F2=
練習(xí):
1、木箱所受重力為G=500N,放在水平地面上,一個(gè)人用與水平方向成37°向下的力F=200N推木箱,木箱仍靜止,求木箱受到地面給它的摩擦力和支持力的大小.(g=10m/s2)
2、:在質(zhì)量m=2kg的物體上施加一個(gè)與水平成37°角、大小等于5N的斜向上拉力F,物體沿水平桌面向右勻速運(yùn)動(dòng),如圖所示,(g=10m/s2)試求:
(1)物體對(duì)水平桌面的壓力;
(2)水平桌面對(duì)物體的摩擦力;
(3)水平桌面和物體之間的動(dòng)摩擦因數(shù).3.1 重力與彈力
教學(xué)重點(diǎn):認(rèn)識(shí)重力與彈力,掌握重心的位置,熟練掌握重力公式和彈力的胡克定律計(jì)算
教學(xué)難點(diǎn):熟練掌握重力公式和彈力的胡克定律計(jì)算
一、認(rèn)識(shí)力
1.什么叫做力?力是物體間的相互 能使物體的 狀態(tài)發(fā)生改變或是物體發(fā)生
在研究力時(shí)需要知道力以下幾個(gè)問題:
誰受力,誰施加力
怎么量度力的大小
方向如何?作用點(diǎn)在哪里?
分析右圖中人所受到的重力。
受力, 施加力,重力方向 ,作用點(diǎn)在
重力
由于地球的吸引而使物體受到的力叫做 。單位
施力物體: 方向: 或者指向地心
重力與質(zhì)量的關(guān)系: g為重力系數(shù)或重力加速度
g的單位有N/kg和m/s2,且1N/k=1m/s2
重心:一個(gè)物體各部分都會(huì)受到重力的作用,效果上等效在物體一點(diǎn)上,該點(diǎn)即為重心。重心可以看做物體的作用點(diǎn)。重心的位置與質(zhì)量的分布,形狀是否規(guī)則有關(guān)。
質(zhì)量分布均勻,形狀規(guī)則的長(zhǎng)木棒中心在木棒中間,均勻球體的重心在 ,均勻圓柱體的重心在軸線中心
如下圖,載貨汽車的重心隨裝貨的多少和貨物的位置而改變。
如何確定重物的重心
利用懸掛法確定重物的重心。原理:根據(jù)二力平衡原理,物體靜止時(shí),重力與繩子的拉力是一對(duì) 力,拉力所在直線AB也是重心所在直線,換位置后,DE也是重心所在直線,與AB的交點(diǎn)C即為重心。
例題:如圖所示,一個(gè)空心均勻球殼里面注滿水,球的正下方有一個(gè)小孔,當(dāng)水由小孔慢慢流出的過程中,空心球殼和水的共同重心將會(huì)(  )
A.一直下降 B.一直上升 C.先升高后降低D.先降低后升高
6、如何畫力的圖示和力的示意圖?
力可以用 線段表示,有向線段的長(zhǎng)短表示力的 ,箭頭表示力的 ,箭尾表示力的 ,如左圖,小球所受重力為6N,方向豎直向下,旁邊有個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度2N,這種表示力的方法叫力的圖示法。在不需要標(biāo)度表示力的大小時(shí),通常只畫出力的作用點(diǎn)和方向,此為力的示意圖。
彈力
日常生活中有許多相互作用,比如擊球,牽引列車,搓澡等,都是物體與物體之間相互接觸發(fā)生的,這種相互作用稱為接觸力。日常說的壓力、支持力等都是接觸力,接觸力按性質(zhì)可以分為彈力和摩擦力。
物體在壓力的作用下形狀或者體積會(huì)發(fā)生變化,比如瓶子受力會(huì)被捏癟,稱這種變化為形變。但是有的形變不容易觀察,比如右圖中的有機(jī)玻璃在受到力時(shí)會(huì)發(fā)生微小形變,我們可以通過觀察透過玻璃花紋的變化來得知有機(jī)玻璃是否發(fā)生了形變。
思考:左圖中是如何觀察到桌面是否發(fā)生形變的
如左圖,拉長(zhǎng)的彈簧要恢復(fù)原狀會(huì)對(duì)小車產(chǎn)生向
的拉力,像這種物體發(fā)生形變,要恢復(fù)原狀,會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用,這種力稱為
彈力的方向:力垂直于兩物體的接觸面。
例題:試著畫出下列幾種彈力的方向
練習(xí):
如圖所示,兩光滑小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),關(guān)于它們受到的彈力情況的說法正確的是(  )
甲球受到兩個(gè)彈力作用
乙球受到一個(gè)彈力作用
甲球受到的支持力垂直水平面向上
乙球受到繩子的拉力沿繩子方向向右
胡克定律
壓縮的彈簧撤去力后會(huì)自動(dòng)恢復(fù)原狀,而捏扁的橡皮泥撤去力后不能自動(dòng)恢復(fù)原狀,把壓縮的彈簧(能自動(dòng)恢復(fù)原狀)的形變稱為彈性形變。如果彈簧被壓縮的太大,撤去力后 恢復(fù)原狀,超過了某個(gè)限度,這個(gè)限度稱為彈性限度。
在彈性限度內(nèi),我們能發(fā)現(xiàn)在作用在彈簧上的拉力或壓力越大,彈簧會(huì)被拉伸或壓縮的越 (大/小),那么彈簧在彈性限度內(nèi),彈力的大小與彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量有什么關(guān)系呢?
實(shí)驗(yàn):探究彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系
具體實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)如上圖,根據(jù)二力平衡,彈簧的彈力與拉力的大小是 (不相等/相等)的。思考:x代表的是彈簧的伸長(zhǎng)后的彈簧長(zhǎng)度,還是彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度?
根據(jù)圖像可以看出,彈簧伸長(zhǎng)量x與拉力F關(guān)系是一條過原點(diǎn)的直線,即拉力F與彈簧伸長(zhǎng)量x成 比(正/反),即F=kx,此定律由英國(guó)科學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)的,所以稱為胡克定律。
1、胡克定律:在 內(nèi),彈力的大小 和彈簧的伸長(zhǎng)量 成正比
公式:F= , 為勁度系數(shù),是彈簧本身性質(zhì),生活中說有的彈簧硬,有的彈簧軟,說的就是彈簧的勁度系數(shù)不同,x是形變量,及彈簧伸長(zhǎng)或縮短的長(zhǎng)度,不是彈簧的原長(zhǎng)。
2、例題:兩根完全相同的輕彈簧A和B,勁度系數(shù)均為k,與靜止兩個(gè)質(zhì)量相同均為m的小球連起來,靜止時(shí)A伸長(zhǎng)為多少?
練習(xí):1.(4分)一根輕質(zhì)彈簧一端固定,用大小為F1的力壓彈簧的另一端,平衡時(shí)長(zhǎng)度為L(zhǎng)1;改用大小為F2的力拉彈簧,平衡時(shí)長(zhǎng)度為L(zhǎng)2,彈簧的拉伸和壓縮都在彈性限度內(nèi),該彈簧的勁度系數(shù)為(  )
A. B.
C. D.
2.(4分)如圖,一個(gè)球形物體靜止放在水平地面上,并與豎直墻相接觸,A、B兩點(diǎn)是球與墻和球與地面的接觸點(diǎn),則下列說法正確的是(  )
A.物體受重力、B點(diǎn)的支持力、A點(diǎn)的彈力
B.物體受重力、B點(diǎn)的支持力
C.物體受重力、B點(diǎn)的支持力、B點(diǎn)的彈力
D.物體受重力、A點(diǎn)的支持力
3.(4分)關(guān)于力的說法中正確的是(  )
A.力是物體對(duì)物體的作用
B.只有直接接觸的物體才有力的作用
C.由磁鐵間有相互作用可知:力可以離開物體而單獨(dú)存在
D.力的大小可以用天平測(cè)量
4.(4分)下面說法正確的是(  )
A.只有地面上的物體才受重力作用
B.物體對(duì)水平支持面的壓力就是物體的重力
C.只有物體的重心才受重力的作用
D.物體受到的重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生
5.(4分)廣州亞運(yùn)會(huì)上,鄒市明蟬聯(lián)了亞運(yùn)會(huì)拳擊冠軍,當(dāng)鄒市明用拳擊中對(duì)手時(shí),下列說法正確的是(  )
A.鄒市明沒有受到力的作用
B.鄒市明也受到了力的作用
C.雙方既是受力者,也是施力者
D.對(duì)手只能是受力者
6.(4分)如圖所示,A、B是兩個(gè)完全相同的長(zhǎng)方形木塊,長(zhǎng)為l,疊放在一起,放在水平桌面上,端面與桌邊平行.A木塊放在B上,右端有伸出,為保證兩木塊不翻倒,木塊B伸出桌邊的長(zhǎng)度不能超過(  )
A. B. C. D.
7.(4分)在一張大桌子上放兩個(gè)平面鏡M和N,讓一束光依次被兩面鏡子反射,最后射到墻上,形成一個(gè)光點(diǎn)P.用力壓桌面時(shí),觀察墻上光點(diǎn)位置的變化。下列說法中正確的是(  )
A.光斑上移 B.光斑下移 C.光斑左移 D.光斑右移
8.(4分)在光滑的桌面上放置一根輕彈簧,兩位同學(xué)分別用40N的水平力沿相反的方向在彈簧的兩端拉彈簧,測(cè)得彈簧的形變量為20cm,則彈簧的彈力和彈簧的勁度系數(shù)分別是(  )
A.40N、400N/m B.40N、200N/m C.80N、400N/m D.80N、200N/m
9.(4分)關(guān)于彈力的說法中正確的是(  )
A.只要兩個(gè)物體接觸就一定產(chǎn)生彈力
B.只要物體發(fā)生形變就一定產(chǎn)生彈力
C.只要兩個(gè)發(fā)生彈性形變的物體接觸就一定產(chǎn)生彈力
D.由于物體發(fā)生形變而產(chǎn)生的彈力絕不作用在這個(gè)物體上
10.(4分)某同學(xué)利用圖1所示裝置做“探究彈簧彈力與形變量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。他將刻度尺的0刻度對(duì)齊彈簧上端,并記錄下不掛鉤碼時(shí)彈簧下端對(duì)應(yīng)的刻度;然后每次增加1個(gè)鉤碼,分別記錄彈簧下端對(duì)應(yīng)刻度尺的刻度,做出鉤碼的重力F與彈簧長(zhǎng)度x的關(guān)系圖象,如圖2所示。下列說法正確的是(  )
A.圖2中曲線是彈力隨彈簧形變量的變化曲線
B.從圖象中可以確定該彈簧的原長(zhǎng)
C.實(shí)驗(yàn)時(shí),彈簧始終保持在彈性限度之內(nèi)
D.該彈簧的勁度系數(shù)約為30.0N/m
A
B
1
2

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