第三章相互作用 学案.docx
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第三章相互作用学案
第二章 相互作用
第1课时力的概念三种常见力
【知识梳理】
1.力的定义:
力是________对________的作用。
2.力的分类:
①性质力,根据力的________命名的力。
如重力、弹力、摩擦力、电场力…
②效果力,根据力的效果命名的力,如支持力、压力、浮力、向心力、动力等。
3.力的三要素:
、、。
4.重力:
重力是由于而使物体受到的力。
①大小:
(与质量m的关系);
②方向:
;③作用点:
。
5.弹力:
发生弹性形变物体由于要____________对与它接触的物体产生力的作用。
①弹簧的弹力:
胡克定律F=kΔx;
②物体间的压力、支持力也是弹力,方向垂直于;
③绳的拉力也是弹力,方向总是受力物体。
④轻杆的弹力:
不一定沿杆的方向,要具体情况具体分析。
6.摩擦力:
相互接触且发生形变的粗糙物体间,有___________或__________时,在接触面上所受的阻碍____________或____________的力。
①动摩擦力:
发生在相对滑动物体之间。
大小;方向;
②静摩擦力:
发生在有相对滑动趋势物体之间。
大小在零与之间;方向与相反。
【方法提示】
1.弹力有无判断的方法:
①根据弹力产生的条件直接判断;②利用假设法判断;③根据物体的运动状态分析。
2.注意绳只能受拉力作用,方向沿绳的方向。
杆既可受拉力也可受压力,方向也不一定沿杆的方向。
3.弹力、摩擦力都是被动力,大小和方向均要根据物体所受其他力及物体的运动状态来确定。
【典型例题】
例1关于重力,下列说法正确的是()
A.物体所受重力的方向指向地心
B.同一地点,物体的重力与物体的质量成正比
C.物体落向地面时,它受到的重力大于它静止时所受的重力
D.物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力
例2请在下图中画出杆和球所受的弹力。
例3如图所示,在光滑放置的水平桌面的两端各固定一个定滑轮,用轻绳经过滑轮将弹簧测力计分别与质量为m1、m2的两个物体A、B相连,不计绳与滑轮之间的摩擦及弹簧测力计的质量,g取10m/s2。
(1)如果m1=m2=10kg,弹簧测力计的读数为__________。
(2)如果m1=8kg,m2=2kg,弹簧测力计的读数为________。
例4如图所示,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有弹力的大小和方向。
(1)小车静止;
(2)小车以加速度a水平向右运动。
例6
例5如图为皮带传动装置,当机器正常运转时,关于主动轮上A点、与主动轮接触的皮带上的B点、与从动轮接触的皮带上的C点及从动轮上的D点,这四点的摩擦力的方向的描述中正确的是()
A.A点受到的摩擦力沿顺时针方向
B.B点受到的摩擦力沿顺时针方向
C.C点受到的摩擦力沿顺时针方向
D.D点受到的摩擦力沿顺时针方向
思考:
若在水平皮带上轻放一个物体,试分析物体的受力和运动状况。
例6用弹簧秤测定一个木块A和木块B间的动摩擦因数μ,有图示的两种装置.
(1)为了能够用弹簧秤读数表示滑动摩擦力,图示装置的两种情况中,木块A是否都一定都要作匀速运动?
(2)若木块A做匀速运动,甲图中A、B间的摩擦力大小是否等于拉力Fa的大小?
(3)若A、B的重力分别为100N和150N,甲图中当物体A被拉动时,弹簧秤的读数为60N,拉力Fa=110N,求A、B间的动摩擦因数μ。
。
【同步训练】_________班姓名_____________
()1.书放在水平桌面上,桌面会受到弹力的作用,产生这个弹力的直接原因是
A.书的形变B.桌面的形变
C.书和桌面的形变D.书受到的重力
()2.如图所示,重力为G的质点M与三根相同的弹簧A、B、C相连,C弹簧竖直,静止时相邻弹簧间的夹角为120°。
已知A、B对M的作用力大小均为2G,则C对M的作用力可能为
A.2GB.G
C.0D.3G
()3.如图所示,在水平桌面上竖直放置内壁光滑的圆筒,其内放有三个完全相同的小球,小球Ⅱ始终没有与筒的底部接触。
关于图中各点的弹力大小,下列说法正确的是
A.图中的A点可能没有弹力作用
B.图中C点的弹力大小与三个小球排放的挤压情况有关
C.图中D点的弹力有可能和B点的弹力大小相等
D.图中A、B两点受的弹力大小之和一定与D点的弹力大小相等
()4.如图所示,弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计,物体G=1N,则弹簧测力计AB的示数分别为
A.1N,0B.0,1N
B.2N,1ND.1N,1N
()5.如图所示,小球B放在真空容器A内,球B的直径恰好等于正方体A的边长,将它们以初速度v0竖直向上抛出,下列说法中正确的是
A.若不计空气阻力,上升过程中,A对B有向上的支持力
B.若考虑空气阻力,上升过程中,B对A的压力向下
C.若考虑空气阻力,下落过程中,B对A的压力向上
D.若不考虑空气阻力,下落过程中,B对A没有压力
()6.一铁块m被竖直悬挂着的磁性黑板紧紧吸住不动,如图所示,下列说法中错误的是
A.铁块受到四个力作用,其中有三个力的施力物体是黑板
B.铁块与黑板间在水平方向有两对相互作用力——互相吸引的磁力和互相推斥的弹力
C.磁力和弹力是互相平衡的力
D.磁力大于弹力,黑板才能吸住铁块不动
()7.如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态,现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧,在这过程中下面木块移动的距离为
A.
B.
C.
D.
()8.对如图所示的皮带传动装置,下列说法中正确的是
A.A轮带动B轮沿逆时针方向旋转
B.B轮带动A轮沿逆时针方向旋转
C.C轮带动D轮沿顺时针方向旋转
D.D轮带动C轮沿顺时针方向旋转.
()9.如图所示,物体A、B叠放在物体C上,水平力F作用于A,使A、B、C一起共同匀速运动,各接触面间的摩擦力情况是
A.A对C有向左的摩擦力
B.C对B有向左的摩擦力
C.物体C受到三个摩擦力作用
D.C对地有向右的摩擦力
10.如图所示,质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上,现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接,当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它没有发生形变。
已知弹簧B和弹簧C劲度系数分别为k1和k2,不计定滑轮、细绳的质量和摩擦,将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时,弹簧B刚好没有形变,求a、b两点间的距离。
11.某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验,他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并
逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下,(重力加速度g=9.8m/s2)
砝码质量
m/102g
0
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
标尺刻度
x/10-2m
15.00
18.94
22.82
26.78
30.66
34.60
42.00
54.50
(1)根据所测出的数据,在答题纸上作出弹簧指针所指标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线。
(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律,这种规格弹簧的劲度系数为N/m。
第2课时摩擦力物体的受力分析
【知识梳理】
1.对物体进行受力分析的一般步骤:
(1)首先确定研究对象;
(2)然后根据力的概念,从物体所处的环境与其他物体的联系,按重力、弹力、摩擦力及其他力的顺序依次分析;
(3)最后检查分析结果能否使物体处于题目中所给的运动状态。
【方法提示】
1.静摩擦力的计算一般是根据
或
进行计算;滑动摩擦力的计算既可以运用公式
计算,也可以根据
或
进行计算。
2.受力分析是分析研究对象所受的力,不分析研究对象给其他物体的力。
判断该力是否存在,首先应该思考一下“谁是施力物体”。
【典型例题】
例1分析下图中A所受摩擦力的情况
(1)图(a)A、B一起静止在水平面上;
(2)图(b)A、B一起在水平面上向右匀速运动;
(3)图(b)A、B一起在水平面上以加速度a向右做匀速运动。
例2一根质量为m,长度为l的均匀长方木条放在水平桌面上,木条与桌面间滑动摩擦因数为
,用水平力F推动木条前进.当木条经过如图所示位置时,桌面对它的摩擦力等于__________.
例3如图所示的所示,物体a、b和c叠放在水平桌面上,水平力Fb=5N、Fc=10N分别作用于b、c上,a、b和c仍保持静止状态.以f1、f2、f3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小,则()
A.f1=5N、f2=0、f3=5N
B.f1=5N、f2=5N、f3=0
C.f1=0N、f2=5N、f3=5N
D.f1=0N、f2=10N、f3=5N
例4如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在竖直向上的力F的作用下,A、B保持静止,物体B的受力个数为()
A.2B.3C.4D.5
思考:
A物体受到几个力呢?
()
例5均匀长棒一端搁在地面上,另一端用细线系在天花板上,如图所示受力分析示意图中,正确的是()
例6如图所示,用拇指、食指捏住圆规的一个针脚,另一个有铅笔芯的脚支撑在手掌心位置,使OA水平,然后在外端挂上一些不太重的物品,这时针脚A、B对手指和手掌均有作用力,对这两个作用力方向的判断,下列各图中比较准确的是()
例7如图所示,质量为m的物体放在水平放置的钢板C上,与钢板的动摩擦因数为μ。
由于受到相对地面静止的光滑导槽A、B的控制,物体只能沿水平导槽运动。
现使钢板以速度v1向右匀速运动,同时用力F拉动物体(方向沿导槽方向)使物体以速度v2沿导槽匀速运动,求拉力F的大小。
【同步训练】_________班姓名_______________
()1.下列关于摩擦力的说法中正确的是
A.阻碍物体运动的力称为摩擦力
B.滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
C.静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直
D.接触面上的摩擦力总是与接触面切面平行
()2.如图所示,在水平力F作用下,A、B保持静止,若A与B的接触面是水平的,且
,则关于B的受力个数可能为
A.3个B.4个C.5个D.6个
()3.如图所示,用水平力F将物体压在竖直墙壁上,保持静止状态,现保持力F的大小不变,使F的方向与水平方向夹角逐渐增大的过程中,若物体A仍保持平衡,则物体A受到的摩擦力
A.可能保持不变B.可能增大
C.可能减小D.一定会发生变化
()4.如图所示,在天花板上固定倾角为α的斜面,上面紧贴重为G的物体.在大小为F、方向竖直向上的力作用下,物体沿斜面匀速滑动,下面判断正确的是
A.F有可能等于G
B.F不可能小于G
C.F可能小于G,这时物体沿斜面匀速下滑
D.若F>G,则物体和斜面间的动摩擦因数为tanα
()5.在图中OA为一遵从胡克定律的弹性轻绳,其一端固定于天花板上的O点,另一端与静止在滑动摩擦系数恒定的水平地面上的滑块A相连当绳处在竖直位置时,滑块A对地面有压力作用.B为紧挨绳的一光滑水平小钉,它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度.现用一水平力F作用于A,使之向右作直线运动.在运动过程中,作用于A的摩擦力
A.逐渐增大B.逐渐减小
C.保持不变D.条件不足,无法判断
()6.如图所示,重20N的物体放在倾角为30°的斜面上,并与一端固定在斜面上端且与斜面平行的轻弹簧相连.若物体与斜面间的最大静摩擦力为12N,则当物体静止在斜面上时,它所受弹簧的弹力可能为
A.22N沿斜面向上B.2N沿斜面向上
C.2N沿斜面向下D.零
()7.如图所示,在原来静止的升降机的水平地板上放一物体A,右侧连接一形变的轻弹簧而静止不动,若使升降机匀加速下降,则关于物体A的运动状态及所受摩擦力的说法,正确的是
A.物体A可能相对于升降机保持不动,它所受的摩擦力大小不变
B.物体A可能相对于升降机向左运动,它所受的摩擦力方向向左,大小比升降机静止时要大
C.物体A可能相对于升降机向左运动,它所受的摩擦力方向向右,大小比升降机静止时要小
D.物体A可能相对于升降机向右运动,它所受的摩擦力方向向左,大小比升降机静止时要大
()8.把一重物这G的物体,用一个水平的推力F=κt(κ是恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上,从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随时间t的关系是下图中的
9.图中倾角为
的斜面上,有一个垂直于斜面,并与斜面底边AB取行的挡板,质量为m的正方体木块在上面,与斜面和挡板的动摩擦因数都是
,现沿与AB平行的方向对m加一推力,使m沿挡板在斜面上匀速运动,F=__________.
10.如图所示,两块轻质竖直平行板A、B之间夹着一块重力为6N的长方体木块C,此时A、B对C的压力均为10N.若C与A、B之间的动摩擦因数均为0.4。
现要使C从两板间水平匀速地拉出,则需要对C施加怎样的拉力F?
11.建筑工地上的黄沙堆成圆锥形,而且不管如何堆其角度是不变的。
若测出其圆锥底的周长为12.5m,高为1.5m,如图所示。
(1)试求黄沙之间的动摩擦因数。
解析:
(1)沙堆表面上的沙粒受到重力、弹力和摩擦力的作用而静止,
则
,所以
,
。
(2)因为黄沙是靠墙堆放的,只能堆成半个圆锥状,由于体积不变,
不变,要使占场地面积最小,则取Rx为最小,所以有
,根据体积公式,该堆黄沙的体积为
,因为靠墙堆放只能堆成半个圆锥,故
,解得
,占地面积至少为
=
m2≈9.97m2。
(2)若将该黄沙靠墙堆放,占用的场地面积至少为多少?
第3课时力的合成与分解
实验:
验证力的平行四边形定则
【知识梳理】
1.合力与分力:
如果几个力同时作用时产生的________与某一个力单独作用的_______相同,则这一个力就叫那几个力的___________。
那几个力叫这一个力的_________。
注意:
合力和分力不是客观存在的力。
2.共点力:
几个力作用于物体上的__________,或者它们的__________交于一点。
3.力的合成:
遵循定则,合力大小F
=
,方向与F2夹角α,tanα=
。
保持F1、F2大小不变,增大夹角
,合力F将会____________。
合力的大小范围为_______________________________________。
4.力的分解:
遵循平行四边形定则。
一个力可以分解为无数对分力,通常按照力产生的效果进行分解。
如放在倾角为θ的斜面上重力为G的物体,可分解为沿斜面方向向下的力,与斜面垂直方向的力。
5.在进行力的合成与分解时将平行四边形转化为三角形(如图所示),有时会比较方便。
6.正交分解:
将力沿着________的两个方向分解。
7.实验:
“验证力的平行四边形定则”
实验原理:
、。
实际操作:
一个力
的_________和两个力F1、F2的________都让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点,所以力
就是这两个力F1、F2的_____。
作出力
的图示。
再根据平行四边形定则作出F1、F2的的______F的图示。
比较F和
的大小和方向是否相同,若在误差允许的范围内相同,则说明互成角度的两个力合成时遵循________________。
【方法提示】
1.求合力可以用计算法,也可以用图解法。
2.在研究两力合成的最值问题时,一般运用矢量三角形定则分析最小力。
【典型例题】
例1在研究两个共点力合成的实验中得到如图所示的合力F与两个分力的夹角θ的关系图。
求:
(1)两个分力大小各是多少?
(2)此合力的变化范围是多少?
例2将力F分解为两个力,已知其中一个分力F1的方向与F的夹角为,则()
A.只要知道另一个分力的方向,就可以得到唯一的两个分力
B.只要知道F1的大小,就可得到唯一的两个分力
C.如果知道了另一个分力的大小,一定可以得到两个分力的唯一解
D.另一个分力的最小值是Fsin
例3重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。
若挡板逆时针缓慢转到水平位置的过程中,分别研究下列几个位置球对斜面、球对挡板的压力。
(1)挡板竖直时;
(2)挡板垂直于斜面时;
(3)挡板在水平面时。
思考:
你会发现怎样的变化规律
演变1:
如图所示,用细线AO、BO悬挂重物,BO是水平的,AO与竖直方向成α角.如果改变BO长度使β角减小,而保持O点不动,角α(α<45°)不变,在β角减小到等于α角的过程中,两细线拉力有何变化?
演变2:
如图所示,轻绳系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上,现用方向始终保持水平的拉力F拉住绳子上一点O,使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置,但圆环仍保持在原来的位置不动,则在这一过程中,环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况()
A.F1保持不变,F2逐渐增大
B.F1逐渐增大,F2保持不变
C.F1逐渐减小,F2保持不变
D.F1保持不变,F2逐渐减小
例4在共点力合成的实验中,根据实验数据画出力的图示,如图.图上标出了F1、F2、F、F′四个力,其中______(填
上述字母)不是由弹簧秤直接测得的;若F与F′的________
基本相等,_______基本相同,说明共点力合成的平行四边
行定则得到了验证.某同学在做完“验证力的平行四边形定则”实验后,又用该实验的器材做了这样一个实验:
先用两个弹簧秤一起把橡皮条的结点拉到位置O,用手指按住结点,使它不能活动.固定这个弹簧秤的读数和位置,松开结点,试着改变另一个弹簧秤的方位,来改变拉力的大小和方向,总可以找到一个适当的方位(并且是惟一的),使结点回到原来的地方.试回答下列问题:
(1)两个弹簧秤后来的拉力的合力跟它们原来的拉力的合力的关系为;
(2)为什么另一个弹簧秤的方位是惟一的?
【同步训练】_________班姓名______________
()1.如图,用轻绳将重球悬挂在竖直光滑墙上。
当悬线变长时
A.绳子拉力变小,墙对球的弹力变大
B.绳子拉力变小,墙对球的弹力变小
C.绳子拉力变大,墙对球的弹力变大
D.绳子拉力变大,墙对球的弹力变小
()
2.物体受到如图所示的三个共点力F1、F2、F3的作用(其中F2已经平移),则物体所受的合力是
A.2FlB.F2
C.F3D.2F3
()3.如图所示,轻绳AO与水平轻BO共同吊起质量为m的重物。
AO与竖直方向的夹角为α,则
A.AO所受的拉力大小为mgsinα
B.AO所受的拉力大小为mg/sinα
C.BO所受的拉力大小为mgtanα
D.BO所受的拉力大小为mgcotα
()4.在“研究力的平行四边形定则”的演示实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的一另一端都有绳套(如图).实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条.某同学认为在此过程中
A.两根细绳与橡皮条的夹角必须相同
B.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
C.两弹簧秤的读数可以不一样
D.两弹簧秤拉力的合力的大小应等于橡皮条的弹力
()5.在做“互成角度的两个力”合成实验时,以下说法中错误的有
A.用两只弹簧秤拉橡皮条时,应使两细绳套之间的夹角为90°,以便算出合力大小
B.若用两只弹簧秤拉橡皮条时,结点位置必须与用一只弹簧秤拉出时结点位置重合
C.若用两只弹簧秤拉时合力的图示F与用一只弹簧秤拉时拉力的图示F´不完全重合,说明“力的合成”的平行四边形定则不一定普遍成立
D.若F1和F2方向不变,而大小各增加1N,则合力F的方向不变,大小也增加1N
()6.《验证力的平行四边形定则》实验中,如图所示,使弹簧秤b按图示位置开始顺时针方向缓慢转动90°角,在这个过程中保持O点位置不动,a弹簧秤的拉伸方向不变,则整个过程中关于a、b弹簧秤的读数变化是
A.a增大,b减小B.a减小,b减小
C.a减小,b先减小后增大D.a先小后增大
()7.用平木板、细绳套、橡皮条、测力计等做“验证力的平行四边形法则”的实验,为了使实验能够顺利进行,且尽量减小误差,你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是
A.同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置
B.用测力计拉细绳套时,拉力应沿弹簧的轴线,且与水平木板平行
C.实验应在水平面上进行
D.用测力计拉细绳套时,拉力应适当大些,但不能超过量程
8.如图所示,小球被轻质细绳系着,斜吊着放在光滑劈面上,小球质量为m,斜面倾角为θ,向右缓慢推动劈,在此过程中绳上张力的最小值为。
9.有五个力作用于一点O,这五个力构成一个正六边形的两邻边和三角对角线,如图。
设F3=20N,则这五个力的合力大小为_____________。
10.将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计。
沿着两个不同的方向拉弹簧测力计,当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图所示。
这时弹簧测力计的读数可从图中读出。
(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为____N和____N。
(只须读到0.1N)
(2)在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。
11.如图所示是汽车内常备的两种类型的“千斤顶”,是用于汽车换轮胎的顶升机。
左图是“y”型的,右图是“菱形”的,顺时针摇动手柄,使螺旋杆转动,A、B间的距离变小,重物G就被顶升起来,反之则可使G下降,若顶升的是汽车本身,并能进行换轮胎的操作了。
若物重为G,AB与AC间的夹角为θ,此时螺杆AB的拉力为多大?
(“千斤顶”重力不计)
12.如图所示是拔桩架示意图.绳CE水平,CA竖直,已知右绳DE与水平方向成α角;绳BC与竖直方向成β角.若在E点施加竖直向下的大小为F的拉力作用,求CA绳向上拔桩的力的大小.
第4课时共点力作用下物体的平衡
【知识梳理】
1.平衡状态:
物体处于__________或_____________状态。
2.平衡条件:
__________或
,
3.物体在多个力作用下处于平衡状态,则其中一个力与其余力的合力____________。
4.三力交汇定理。
【方法提示】
1.研究平衡问题的常用方法:
(1);
(2);(3)。
2.受力分析是关键。
【典型例题】
例1如图所示,A、B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连,B球用长为L的细绳悬于O点,A球固定在O点正下方,且O、A间的距离恰为L,此时弹簧弹力大小为F1,现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧(k2>k1),仍使系统平衡,此时弹簧弹力大小为F2,则F1与F2大小之间的关系为()
A.F1
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