高中物理几种常见的力学生版.docx
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高中物理几种常见的力学生版
教师
日期
学生
课程编号
课型
课题
几种常见的力
教学目标
1、知道重力产生的原因及特点;知道重心的概念及物体重心的位置
2、知道形变及其特点;知道显示微小形变的方法;知道弹力产生的条件及特点。
3、知道摩擦力及摩擦力的种类。
4、初步学会画物体受重力、弹力作用时的简单受力示意图。
教学重点
1、弹力有无、弹力大小和方向的判断。
2、摩擦力大小和方向的判断。
教学安排
版块
时长(分钟)
1
知识点回顾
5
2
知识点讲解
45
3
课堂练习
60
4
课堂总结
10
5
回家作业
40
几种常见的力
知识点讲解
知识点一:
力的概念
1.力是物体对物体的作用,或是力是物体间的相互作用。
2.力不能离开物体而独立存在,有力就一定有“施力”和“受力”两个物体。
二者缺一不可。
3.力的作用是相互的;其中一个力叫做作用力,另一个力叫做反作用力
4.有力作用不一定要接触,比如:
磁铁之间的作何用力。
相互接触产生的力一边叫做接触力,不接触但是能够产生的力一般叫做场力。
5.力的作用效果:
①力可以使物体发生形变;②力可以改变物体的改变运动状态
6.力的三要素:
大小方向作用点
7.力的单位是牛顿。
8.力的测量工具:
弹簧测力计
9.力的图示:
把力的三要素用一根带箭头的线段表示出来。
力的示意图:
只要表示出力的方向和作用点。
力的大小不做要求。
10.力是矢量,既有大小也有方向。
11.力的分类
(1)按性质命名:
重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等;
(2)按效果效果命名:
拉力、压力、支持力、动力、阻力等;
注意:
(1)根据效果命名的不同名称的力,性质可能相同。
(2)不同性质的力,其效果可能相同。
重力和弹力都可能是动力,也可能是阻力。
(3)同一力按性质命名有一个名称;按效果命名则有不同名称。
(4)把力进行分类时,不同时使用两种不同的标准。
(5)对物体进行受力分析时,分析的是物体受到哪些“性质力”(按性质命名的力)。
课堂练习
【例1】关于力的说法,正确的是()
A.有力作用在物体上,其运动状态一定改变B.力是使物体产生形变的原因
C.力的三要素相同,作用效果一定相同D.一对互相平衡的力一定是相同性质的力
变式训练1:
在下面一些力的名称中,根据力的性质命名的是()
A.重力、压力、摩擦力、阻力B.重力、弹力、摩擦力、分子力
C.重力、浮力、动力、阻力D.拉力、支持力、吸引力、磁场力
变式训练2:
下列关于力的说法正确的是()
A.一个力可能有两个施力物体 B.不存在不受力的物体
C.物体受到力的作用,其运动状态未必改变D.物体发生形变时,一定受到力的作用
知识点二:
重力
1.产生原因:
地球周围的物体由于要受到地球的吸引而产生的力叫做重力。
注意:
重力是由于地球吸引而产生的,但是重力不是地球的吸引力。
(原因)
2、重力的三要素
(1)方向:
总是竖直向下
(2)大小:
G=mg
(3)作用点:
重心——重力的等效作用点。
注意:
重心不一定在物体上(举个例子?
)。
1、质量分布均匀、形状规则的物体,重心在几何中心上.
2、质量分布不均匀的物体的重心取决于质量分布
3、薄板类物体的重心可用悬挂法确定。
(什么是悬挂法?
)
【例3】关于物体的重心,下列说法正确的是[]
A.物体的重心一定在物体上
B.任何物体的重心都在它的几何中心上
C.物体的形状发生改变其重心位置一定改变
D.物体放置的位置发生改变.重心对物体的位置不会改变
【例4】关于重力的大小,以下说法正确的是[]
A.悬挂在竖直绳子上的物体,绳子对它的拉力一定等于其重力
B.静止在水平面上的物体对水平面的压力一定等于其重力
C.物体所受的重力与它的运动状态无关
D.向上运动的物体所受重力可能小于向下运动的物体所受重力
课堂练习
1、关于重心的概念,下列说法正确的是()
A.重心就是物体的中心
B.重心总在物体之中
C.重心有可能在物体的外部
D.如果物体的外部形状是中心对称的,则对称中心必定是物体的重心
2、关于重力和重心,下面说法正确的是()
A.质量为1kg的物体所受的重力一定等于9.8N
B.物体所受重力的大小跟物体的运动情况有关
C.物体的重心由物体的几何形状和质量分布情况决定
D.物体的重心跟物体如何放置有关
3、在图中四种跳高过杆姿势中,最省能量最科学合理的是()
4、建筑工人利用悬挂重物的细线来确定墙壁是否竖直。
这是因为重力方向是________,当重锤静止时,它受到的重力和绳子的拉力是________力,所以绳子的拉力方向是________。
5、把下面三种情况下物体A所受的重力表示画出来。
知识点三:
弹力
一、背景知识——形变:
1、什么是形变?
定义:
物体的形状或体积的改变,叫做形变。
2、形变有两个方面:
①形状的改变:
指受力时物体的外观发生变化,如橡皮条拉紧时,有短变长,弹簧的拉伸或压缩等;
②体积的改变:
指受力时物体的体积发生变化,如用力压排球,排球的体积减小;压海绵,海绵的体积也变小等。
注意:
物体发生形变的原因是受到了外力的作用,任何物体在外力作用下都能发生形变,只是形变的明显程度不同。
☆如何观察微小形变?
——放大法
明显的形变很容易观察,如弹簧被拉伸,有些微小的形变不易直接观察到,可采用特殊的方法观察,如课本上利用激光反射法,观察桌面的微小形变,利用细管中的液面的升降观察硬玻璃瓶的形变。
3、形变的种类有2种
(1)弹性形变
——有些物体在力的作用下发生形变,当力撤去以后,物体又恢复原状,如弹簧、橡皮条等,这样的形变叫弹性形变,简称形变。
注意:
发生弹性形变的物体,当形变达到某一值时,即使撤取外力,物体也不能恢复原状,这个值叫弹性限度。
这也是为什么弹簧秤不能称量质量过大物体的原因,如果质量过大,会损坏弹簧秤。
(2)范性形变——有一些物体发生形变后,不能恢复原状,如一块泥巴有手一压,泥巴不会恢复原状,这样的形变叫做非弹性形变,也叫范性形变。
二、弹力
(1)定义:
发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。
(2)产生条件:
①两物体相互接触;
②发生弹性形变。
(3)方向:
弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。
胡克定律
(1)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。
(2)表达式:
F=kx。
①k是弹簧的劲度系数,单位为牛/米;k的大小由弹簧自身性质决定。
②x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度。
1.弹力有无的判断“四法”
(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,看能否发生形态的变化,若发生形变,则此处一定有弹力。
2.五种常见模型中弹力的方向
常见的弹力
弹力的方向
弹簧两端的弹力
与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向
轻绳的弹力
沿绳指向绳收缩的方向
面与面接触的弹力
垂直于接触面指向受力物体
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)指向受力物体
杆的弹力
可能沿杆,也可能不沿杆,应具体情况具体分析
3.计算弹力大小的三种方法
(1)根据胡克定律进行求解。
(2)根据力的平衡条件进行求解。
(3)根据牛顿第二定律进行求解。
4、轻绳和轻杆弹力的分析技巧
(1)轻绳中间没有打结时,轻绳上各处的张力大小都是一样的;如果轻绳打结,则以结点为界分成不同轻绳,不同轻绳上的张力大小可能是不一样的。
(2)轻杆可分为固定轻杆和有固定转轴(或铰链连接)的轻杆。
固定轻杆的弹力方向不一定沿杆,弹力方向应根据物体的运动状态,由平衡条件或牛顿第二定律分析判断;有固定转轴的轻杆只能起到“拉”或“推”的作用,杆上弹力方向一定沿杆。
课堂练习
知识点三:
摩擦力
1.静摩擦力与滑动摩擦力
名称
项目
静摩擦力
滑动摩擦力
定义
两相对静止的物体间的摩擦力
两相对滑动的物体间的摩擦力
产生条件
(1)接触面粗糙
(2)接触处有弹力
(3)两物体间有相对运动趋势
(1)接触面粗糙
(2)接触处有弹力
(3)两物体间有相对运动
大小、方向
大小:
0 方向: 与受力物体相对运动趋势的方向相反 大小: F=μFN 方向: 与受力物体相对运动的方向相反 作用效果 总是阻碍物体间的相对运动趋势 总是阻碍物体间的相对运动 2.摩擦力与弹力的依存关系 两物体间有摩擦力,物体间一定有弹力,两物体间有弹力,物体间不一定有摩擦力。 【例1】下列说法中正确的是() ①滑动摩擦力的方向总是和物体运动方向相反 ②静摩擦力的大小与物体对接触面的正压力成正比 ③运动的物体可能受到静摩擦力作用 ④物体受到摩擦力作用时,也一定受到弹力作用,且这两个力一定互相垂直 A.①②B.①③C.②③D.③④ 【例2】如图所示,在μ=0.1的水平面上向右运动的物体,质量为20kg,在运动过程中,还受到一个水平向左的大小为10N的拉力F的作用,则物体受到的滑动摩擦力为()(g=10N/kg) A.10N,向右B.10N,向左 C.20N,向右D.20N,向左 【例3】如图所示,在粗糙的水平面上叠放着物体A和B,A和B间的接触面也是粗糙的,如果用水平拉力F拉A,但A、B仍保持静止,则下面的说法中正确的是()(多选) A.物体A与地面间的静摩擦力的大小等于F B.物体A与地面的静摩擦力的大小等于零 C.物体A与B间的静摩擦力的大小等于F D.物体A与B间的静摩擦力的大小等于零 1、判断静摩擦力有无及方向的四种方法 (1)假设法 利用假设法判断的思维程序如下: (2)反推法 从研究物体的运动状态反推它必须具有的条件,分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用,从而判断静摩擦力的有无及方向。 (3)状态法 此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力,然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。 (4)牛顿第三定律法 此法的关键是抓住“力是物体间的相互作用”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。 [例1]如图2-1-5,质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起,靠着竖直墙面。 让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落过程中,物体B的受力示意图是( ) 图2-1-5 图2-1-6 [例2] 如图2-1-7所示,某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包,现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上,与传送带一起向上匀速运动,其间突遇故障,传送带减速直至停止。 若上述匀速和减速过程中,麻袋包与传送带始终保持相对静止,下列说法正确的是( ) 图2-1-7 A.匀速运动时,麻袋包只受重力与支持力作用 B.匀速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上 C.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下 D.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上 [例3] 如图2-1-8所示,截面为三角形的木块a上放置一铁块b,三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的竖直墙面上,现用竖直向上的作用力F推动木块与铁块一起向上匀速运动,运动过程中铁块与木块始终保持相对静止,则下列说法正确的是( ) 图2-1-8 A.木块a与铁块b间一定存在摩擦力 B.木块与竖直墙面间一定存在水平弹力 C.木块与竖直墙面间一定存在摩擦力 D.竖直向上的作用力F大小一定大于铁块与木块的重力之和 2、摩擦力大小的计算 (1)滑动摩擦力的计算方法 ①滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN计算。 ②结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动),利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。 (2)静摩擦力的计算方法 ①最大静摩擦力Ffmax的计算: 最大静摩擦力Ffmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来。 比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即Ffmax=μFN。 ②一般静摩擦力的计算: 一般静摩擦力Ff的大小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面间相互挤压的弹力FN无直接关系,因此Ff具有大小、方向的可变性。 对具体问题要结合研究对 象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动),利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。 (3)计算摩擦力大小的三点注意 ①分清摩擦力的性质: 静摩擦力或滑动摩擦力。 ②应用滑动摩擦力的计算公式Ff=μFN时,注意动摩擦因数μ,其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关,FN为两接触面间的正压力,不一定等于物体的重力。 ③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。 [例5]如图2-1-9所示,物体B叠放在物体A上,A、B的质量均为m,且上、下表面均与斜面平行,它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑,则( ) 图2-1-9 A.A、B间没有静摩擦力 B.A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上 C.A受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsinθ D.A与B间的动摩擦因数μ=tanθ 课堂练习 课堂总结 1、如何判断物体是否受到弹力或摩擦力? 2、试分析滑动摩擦力、静摩擦力、最大静摩檫力的联系和区别? 3、求解摩擦力的问题中,需要注意哪些问题? 回家作业 1、关于重力的下列说法中正确的是() A.物体只有静止时才受到重力作用 B.物体只有落向地面时才受到重力作用 C.物体落向地面时比物体上抛时所受的重力大 D.物体所受重力的大小仅与物体的质量和所处的地理位置有关,与物体是否运动及怎样运动无关 2、下列关于重心的说法中正确的是() A.物体的重心处才受重力作用 B.重心位置随物体质量分布的变化而变化 C.球体的重心总在球心 D.质量分布均匀的圆柱体的重心在其轴线的中点 3、下列有关重力的论述,哪些正确: () A.空中飞行着的物体,因为不掉在地上故不受重力作用 B.静止在地面上的物体不受重力 C.水平抛出的物体其运动方向时刻变化,故受重力的方向也不断变化 D.不管物体处于何运动状态,物体受重力的方向总是竖直向下的 4、一刚性很强的钢板水平放置,其上放一张纸处于静止状态,下列关于钢板与纸之间作用力的判断,正确的是() A.板的刚性强,纸放在钢板上,钢板无形变,即钢板对纸没有弹力 B.纸放在钢板上,钢板无形变,但钢板对纸有弹力 C.纸放在钢板上,钢板不一定有形变,但纸一定受到钢板的弹力 D.纸放在钢板上,钢板一定有微小形变,纸一定受到钢板的弹力 5、下列关于产生弹力的条件说法正确的是() A.只要两个物体接触就一定产生弹力 B.二物体间有弹力作用就一定是相互接触的 C.只要物体发生形变就一定有弹力产生 D.只有发生弹性形变的物体间才产生弹力 6、如图所示的各图中,光滑球A和球B之间一定有弹力的是() 7、在我国东北寒冷的冬季,雪橇是常见的运输工具。 一个有钢制滑板的雪橇,连同车上的木料的总重量为49000N。 在水平上冰道上,马要在水平向用多大的力,才能够拉着雪橇匀速前进? 摩擦因数为0.02,如果用20000N的力拉雪橇,摩擦力为多少? 8、下列有关静摩擦力的说法中正确的是() A.只有静止的物体才受静摩擦力 B.静摩擦力与压力成正比 C.静摩擦力的方向可能与运动方向垂直 D.静摩擦力的方向与物体运动方向一定相反 9、体育课上常有爬绳索和爬滑杆两种运动.体重相同的小明和小华两人想比赛看谁爬杆爬的快.两人先后以相同的姿势匀速向上爬,以下说法正确的是() A小华爬绳和小明爬杆受到的摩擦力一样大 B小华爬绳受到的摩擦力的方向是竖直向下 C若小华和小明爬杆和爬绳的速度不一样,则速度大的人受到的摩擦力要大些 D小明爬绳时自身的重力和手对绳的拉力是一对平衡力 10、关于滑动摩擦力,下列说法正确的是[] A.压力越大,滑动摩擦力越大 B.压力不变,动摩擦因数不变,接触面积越大,滑动摩擦力越大 C.压力不变,动摩擦因数不变,速度越大,滑动摩擦力越大 D.动摩擦因数不变,压力越大,滑动摩擦力越大 11、置于水平地面上的物体在沿水平方向的拉力作用下,仍处于静止,则物体所受静摩擦力的大小[] A.与压力成正比B.等于水平拉力 C.小于滑动摩擦力D.在物体上叠放另一物体,该物体受到的静摩擦力不变 12、关于弹力和摩擦力的关系,下列说法正确的是[] A.两物体间若有弹力,就一定有摩擦力 B.两物体间若有摩擦力,就一定有弹力 C.弹力和摩擦力的方向必互相垂直 D.当两物体间的弹力消失时,摩擦力仍可存在一段时间 13、某同学用弹簧秤称一木块重5N,把木块水平桌面上,弹簧秤水平地向右拉木块. (1)当弹簧秤读数为1N时,木块未被拉动,这时木块受到的是______摩擦力,大小是______, 方向向______. (2)当弹簧秤的读数是2.1N时,木块刚好开始移动,此时木块受的是______摩擦力,大小是______,方向向______. 【答案】 1、D 2、BD 3、D 4、D 5、BD 6、B 7、980N,980N 8、C 9、A 10、D 11、B 12、B 13、(1)静摩擦力,1N,水平向左。 (2)滑动,2.1N,水平向左
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