四川省宜宾市一中2018-2019年高中物理第8周重力、弹力、摩擦力教学设计.doc
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1、1重力、弹力、摩擦力课题 第二章复习第一讲 重力、弹力、摩擦力 课时 1 课时考点、知识点 重力、弹力、摩擦力学习目标1.掌握重力的大小、方向及重心概念.2.掌握弹力的有无、方向的判断及大小的计算的基本方法.3.掌握胡克定律4.会判断摩擦力的有无和方向.5.会计算摩擦力的大小重、难点 重点 三种性质力的产生及大小、方向;难点: 弹力的有无、方向的判断;静摩擦力的有无和方向及大小的分析学习环节和内容 学生活动建议 教师活动建议 调整记录一、 基础知识回顾1重力(1)产生:由于地球的吸引而使物体受到的力(2)大小: G mg.(3)g 的特点在地球上同一地点 g 值是一个不变的常数 g 值随着纬度
2、的增大而增大 g 值随着高度的增大而减小(4)方向:竖直向下学生活动:1回忆2训练2(5)重心相关因素:物体的几何形状;物体的质量分布位置确定:质量分布均匀的规则物体,重心在其几何中心;对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定2弹力(1)形变:物体形状或体积的变化叫形变(2)弹力定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用产生条件:物体相互接触;物体发生弹性形变(3)胡克定律内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小 F 跟弹簧伸长(或缩短)的长度x 成正比表达式: F kx.k 是弹簧的劲度系数,单位为 N/m; k 的大小由弹簧自身性质决定 x 是弹
3、簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度3.摩擦力(1)定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力(2)产生条件3接触面粗糙;接触处有挤压作用;两物体间有相对运动或相对运动的趋势(3)方向:与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反(4)大小滑动摩擦力: F F N;静摩擦力:0 Ff Fmax.考点分析考点一 弹力的大小、有无及方向的判断1弹力有无的判断方法(1)条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况(2)假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否
4、保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定有弹力(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在(4)替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的运动状态2弹力方向的判断方法4(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向3弹力的分析与计算首先分析物体的运动情况,然后根据物体的运动状态,利用共点力平衡的条件或牛顿第二定律求弹力重点归纳1、几种典型接触弹力的方向确认:弹力 弹力的方向面与面接触的弹力 垂直于接触面指向受力
5、物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)而指向受力物体球与面接触的弹力 在接触点与球心连线上,指向受力物体球与球接触的弹力 垂直于过接触点的公切面,而指向受力物体2、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”也是理想化模型,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5(4)由于弹簧和橡皮绳受力时,其形变较大,发生形变需要一段时间,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
6、立即消失3滑轮模型与死结模型问题的分析(1)跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等Z(2)死结模型:如几个绳端有“结点” ,即几段绳子系在一起,谓之“死结” ,那么这几段绳中的张力不一定相等(3)同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得,而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向典型案例下面图中,静止的小球 A 分别与一个或两个接触面接触,设各接触面光滑,则 A 受到两个弹力的是: ( )【答案】C 【点评】判断弹力有无的常用方法(1)“条件法”:根据弹力产生的两个条6针对练习 1如图所示,用平行于斜面体 A 斜面的轻弹簧将物块 P
7、拴接在挡板 B 上,在物块 P 上施加沿斜面向上的推力 F,整个系统处于静止状态。下列说法正确的是: ( )A物块 P 与斜面之间一定存在摩擦力 B弹簧的弹力一定沿斜面向下C地面对斜面体 A 的摩擦力水平向左 D若增大推力,则弹簧弹力一定减小【答案】C【解析】对 P 分析, P 沿斜面方向受到重力沿斜面向下的分力,向上的推力,如果 sinmgF,则弹簧弹力为零,摩擦力为零,若弹簧弹力不为零,并且弹力,重力沿斜面向下的分力,向上的推力,三个力的合力不为零,则受摩擦力,如果三个力的合力为零,则不受摩擦力,所以摩擦力可能存件接触和发生弹性形变直接判断(2)“状态法”:根据研究对象的运动状态进行分析,
8、判断物体是否需要弹力,才能保持现在的运动状态【点评】本题关键是灵活地选择研究对象进行受力分析,然后根据共点力平衡条件分析,注意物体 P 与斜面体间的静摩擦力、弹簧弹力方向的不确定性,不难。7在,也可能不存在,弹力可能没有也可能向上,或者向下,若增大推力,弹簧的弹力可能变大,也可能不变,还可能变小,ABC 错误;将 P 和弹簧以及斜面看做一个整体,整体受到斜向右上的推力,即有一个水平向右的作用力,故地面对斜面体 A 的摩擦力水平向左。针对练习 2在如图所示的四幅图中, AB、 BC 均为轻质杆,各图中杆的A、 C 端都通过铰链与墙连接,两杆都在 B 处由铰链连接,下列关于受力的说法正确的是: (
9、 )A、甲图中的 AB 杆表现为拉力, BC 杆表现为拉力 B、乙图中的 AB 杆表现为拉力,BC 杆表现为支持力C、丙图中的 AB、BC 杆均表现为拉力 D、丁图中的 AB、BC 杆均表现为支持力【答案】C【点评】要注意明确杆带有铰链,则施力方向只能是沿杆方向;然后再根据三力平衡即可明确作用力的性质。8考点二 静摩擦力方向的判断1假设法:静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反,利用“假设法”可以判断出物体相对运动趋势的方向2状态法:根据二力平衡条件、牛顿第二定律,可以判断静摩擦力的方向3利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断,此法关键是抓住“力是成对出现的” ,先确定受力较
10、少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力的方向重点归纳应用“状态法”解题时应注意的问题状态法是分析判断静摩擦力有无及方向、大小的常用方法,用该方法可以不必分析物体相对运动的趋势,使模糊不清的问题明朗化,复杂的问题简单化在使用状态法处理问题时,需注意以下两点:(1)明确物体的运动状态,分析物体的受力情况,根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向(2)静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系,可能相同,也可能相9反,还可能成一定的夹角4摩擦力的突变问题当物体的受力情况发生变化时,摩擦力的大小和方向往往会发生变化,有可能会导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转
11、化该类问题常涉及摩擦力的突变问题,在分析中很容易发生失误在解决此类问题时应注意以下两点:(1)如题干中无特殊说明,一般认为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力(2)由于此类问题涉及的过程较为复杂,采用特殊位置法解题往往比采用过程分析法解题更为简单典型案例(多选)如图所示,顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平面上,三条细绳结于 O 点。一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P,一条绳连接小球 Q, P、 Q 两物体处于静止状态,另一条绳 OA 在外力 F的作用下使夹角 90,现缓慢改变绳 OA 的方向至 90,且保持结点 O 位置不变,整个装置始终处于静止状态。下列说法正确的是: ( )A绳 OA 的拉
12、力先减小后增大 10B斜面对物块 P 的摩擦力的大小可能先减小后增大 C地面对斜面体有向右的摩擦力D地面对斜面体的支持力等于物块 P 和斜面体的重力之和【答案】AB针对练习 1如图所示,斜面体 A 上的物块 P,用平行于斜面体的轻弹簧拴接在挡板 B 上,在物块 P 上施加水平向右的推力 F,整个系统处于静止状态,下列说法正确的是: ( )【点评】本题是物体的平衡问题;解题时采用隔离法和整体法研究两个物体的平衡问题,灵活选择研究对象;摩擦力的方向及大小变化尤其为难点。11A物块 P 与斜面之间一定存在摩擦力 B轻弹簧一定被拉长C地面对斜面体 A 一定存在摩擦力 D若增大推力 F,则弹簧弹力一定减
13、小【答案】C针对练习 2如图,物块 A、B 静置在水平地面上,某时刻起,对 B 施加一沿斜面向上的力 F,力 F 从零开始随时间均匀增大,在这一过程中,A、B 均始终保持静止,则: ( )【点评】难度中等。考查整体法与隔离法的灵活应用,同时掌握静摩擦力的分析方法。本题中 P 受力较多,受否受到静摩擦力的作用难以确定,同时也引起弹簧弹力存在的的不确定性。对于摩擦力及弹簧弹力这类被动力,要先分析物体受到的其它力的情况,进而推断出这些被动力的大小及方向。【点评】难度中等。本 题 关 键 在 于 研 究 对象 的 选 择 , 两个物体所处的状态完全相同时,常常运用整体法和隔离法解决问题,整体法往往能化
14、繁为简,解题收到奇效。本题12A地面对 A 的支持力不变B地面对 A 的支持力减小C物体 B 受到的摩擦力逐渐增大D物体 B 受到的摩擦力逐渐减小【答案】B【解析】设斜面的倾角为 ,以 A、 B 整体为研究对象,因为 A、 B 始终保持静止,由平衡条件得 ( mA mB)g FN Fsin ,又 F 均匀增大,故支持力 FN减小,选项 B 正确,C 错误;对于 B,当 F mAgsin 时,fB mAgsin F, fB随着 F 的增大而减小,当 F mAgsin 时,fB F mAgsin , fB随着 F 的增大而增大,选项 C、D 错误。考点三 摩擦力大小的计算计算摩擦力时首先要分清是静
15、摩擦力还是滑动摩擦力(1)滑动摩擦力由公式 F F N计算,应用此公式时要注意以下两点: 为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关; FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小无关(2)静摩擦力的计算它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面相互挤压力 FN无直接关系,因此它具有大小、方向的可变性,变化性强是它的特中对于 B 所受的摩擦力的讨论要根据其所具有的运动趋势分两种情况进行。13点对具体问题,要具体分析研究对象的运动状态,根据物体所处的状态(平衡、加速等),由力的平衡条件或牛顿运动定律求解最大静
16、摩擦力 Fmax:是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力它的数值与 FN 成正比,在 FN 不变的情况下,Fmax 比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,而静摩擦力可在 0Fmax 间变化重点归纳1、在分析两个或两个以上物体间的相互作用时,一般采用整体法与隔离法进行分析2、受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的3、摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但摩擦力不一定阻碍物体的运动,即摩擦力不一定是阻力4、摩擦力认识的三个误区认为滑动摩擦力的大小与接触面积大小、物体速度大小有关不能认识到摩擦力性质、方向、大小会发生突变而产生错误认为静止的物体只能受
17、到静摩擦力,运动的物体只能受到滑动摩擦力5、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14生摩擦力,反之,若两物体间有摩擦力,则一定有弹力误区二:摩擦力的大小一定与正压力成正比若摩擦力是滑动摩擦力,根据 Ff F N可知,两物体间的滑动摩擦力确实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”的外力的变化而变化,与正压力大小无关,正压力只可影响最大静摩擦力的大小(同学们自己举例说明)误区三:摩擦力的方向总是与物体的运
18、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,也可以是动力误区四:摩擦力的方向与物体运动方向一定在同一直线上常见的多数摩擦力的方向与物体运动方向在同一直线上,但不是所有情境下的摩擦力均如此如图所示,一人站在扶梯上,随扶梯斜向上加速上升;人沿扶梯斜向上运动,而人所受摩擦力却是水平方向,与运动方向并不共线故两物体间摩擦力的方向应理解为“与两物体接触面相切,和物体间相对运动或相对运动趋势的方向相反” ,而与物体的运动方向无关【点评】本题要注意 m 受到的是滑动摩擦力;而地面对斜面体的摩擦力为静摩擦力;要注15典型案例在水
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