高三物理一轮复习教学案13重力弹力摩擦力.docx
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高三物理一轮复习教学案13重力弹力摩擦力
力学学案
1、力重力弹力
[高考要求]
1、掌握力、重力、形变、弹力等概念;2、理解力不仅有大小而且有方向,是矢量;3、知道重力的产生及重心位置的确定;4、掌握判断弹力及其方向的确定方法;5、掌握胡克定律,会计算弹力的大小。
[学习内容]
一、力
1、力的概念:
(1)力是______对_____的作用;
(2)其作用效果是①使受力物体_____________;②使受力物体______________。
形变指物体________或________发生变化。
2、力的基本特性:
(1)力的物质性是指____________;
(2)力的矢量性是指______________;(3)力的相互性是指__________________;(4)力的独立性是指________________。
3、力的表示:
(1)力的三要素是______________;
(2)_____________叫力的图示;(3)_________________叫力的示意图。
4、力的分类:
(1)按力的性质分为_____________;
(2)按力的作用效果分为___________;(3)按作用方式分:
有场力,如_____________有接触力,如__________________;(4)按研究对象分为内力和外力。
5、力的单位:
国际单位制中是_____________,力的测量工具是_____________。
例1、下列关于力的说法中正确的是()
A.物体受几个力作用时,运动状态一定改变
B.只有直接接触的物体间才有力的作用
C.由相距一定距离的磁铁间有相互作用力可知,力可以离开物体而独立存在
D.力的大小可用弹簧秤测量,且在任何地方1千克力均为9.8N
二、重力
1、重力的产生原因是_____________________________________,重力与引力关系______。
2、重力的大小:
G=mg注意重力的大小与物体运动的速度、加速度___关。
(填有、无)
思考:
物体的重力大小随哪些因素而改变?
3、重力的方向为___________________,或垂直于____________。
4、重心:
物体所受重力的等效作用点。
重心位置与______和______有关。
注意:
重心位置不一定在物体上,对于形状不规则或质量分布不均匀的薄板,可用悬挂法确定其重心位置。
三、弹力
1、定义:
______________________叫弹力。
其产生的条件是_______、________。
2、物体间弹力有无的分析方法——常用假设法。
(1)从物体的形变分析;
(2)从物体的运动状态分析;(3)从物体间相互作用分析。
例2、分析下列各图中A、B间是否有弹力作用(水平面皆为光滑)
B
3、弹力方向的确定
弹力的方向与_____________相反。
弹力作用在迫使这个物体发生形变的那个物体上,具体有以下情况。
(1)轻绳对物体的弹力方向沿______________的方向。
(2)点与面、面与面接触处的弹力方向垂直于_____且指向______物体。
例3、试按要求画出下列各图中的弹力方向
(1)画出AB受地面和墙壁的弹力方向;
(2)画出AB受半球形容器的弹力方向;
(3)AB、CD均为轻杆,画出CD对AB的弹力方向;(4)画出滑轮对绳的弹力方向。
4、弹力大小的计算
(1)弹簧弹力的大小:
在弹性限度内,有F=________,x形变量,k由弹簧本身性质决定,F与x的关系可用图象表示为:
(见右图)
K1
例4、如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻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,直到它刚离开上面弹簧,在这个过程中下面木块移动的距离为。
()
A.m1g/k1B.m2g/k1C.m1g/k2D.m2g/k2
K2
变化:
若拴接且下面弹簧与地面相连,m2>2m1,问k2弹簧弹力为原来2/3时,m1上移距离________。
(2)除弹力外,其它物体的弹力大小通常应根据研究对象的运动情况,利用平衡条件或运动学规律建立方程求解。
例5、三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c,支点P、Q在同一水平面上,a球的重心Oa位于球心,b球和c球的重心Ob、Oc分别位于球心的正上方和正下方,如图所示,三球均处于平衡状态,支点P对a球的弹力为Na,对b球和c球的弹力分别为Nb和Nc,则()
A.Na=Nb=NcB.Nb>Na>Nc
C.Nb
例6、如图所示,小车上固定着一根弯成α角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m的小球,试分析下列情况下杆对球的弹力大小和方向。
(1)小车处于静止状态;
(2)小车以加速度a水平向右运动;
(3)小车加速度a为何值时,杆对球的弹力方向沿杆子?
思考:
杆对球的弹力方向与绳对球的弹力方向有何区别?
5、三种模型比较
模型
项目
绳
杆
弹簧
形变情况
施力与受力
方向
力的变化
例7、如图将绳子AB剪断瞬间m1,m2物体加速度分别为多少?
A
B
B
A
2、摩擦力物体受力分析
[高考要求]
1、掌握摩擦力的产生条件,方向判断及定量计算。
2、理解动摩擦因数的概念。
[学习内容]
一、摩擦力的产生
1、摩擦力发生在相互接触且挤压而又发生____________或具有___________的两物体间,其效果总是起着________________作用。
它分滑动摩擦力与静摩擦力两种。
2、产生条件:
___________、_________、________、__________
例、关于摩擦力,下列说法中正确的是()
A.物体受到摩擦力作用时,一定受到弹力B.只有运动的物体才能受到滑动的摩擦力
C.摩擦力总是阻碍物体的运动D.具有相对运动的两个物体间一定有摩擦力
二、摩擦力的方向及有无判断
1、滑动摩擦力的方向与______________________相反。
2、静摩擦力方向与____________相反。
其判别方法有:
(1)用假设法:
先判断出物体相对运动趋势的方向,即假设没有摩擦力存在,看两物体会发生怎样的相对运动,再根据静摩擦力方向与物体相对运动的趋势方向相反来判断。
例2、如图所示,物体A静止于斜面上,斜面静止于水平地面上,试分析A受静摩擦力的方向的及斜面是否受地面的静摩擦力。
想一想:
▲如图为皮带传动装置,P为主动轮,Q为从动轮,皮带顺时针转动,则皮带上A、B点处所受摩擦力方向如何?
(2)根据物体运动状态判断:
关键是先判明物体的运动状态,再利用牛顿第二定律,分析确定静摩擦力方向。
例3、物体B放在物体A上,A、B的上下表面均与斜面平行(如图)。
当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时()
A.A受到B的摩擦力沿斜面方向向上
B.A受到B的摩擦力沿斜面方向向下
C.A、B之间的摩擦力为零
例4图
例3图
D.A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质
3、判断:
(1)从产生条件出发。
(2)从状态出发。
例4、如图物体A随圆盘一起匀速转动,A受到摩擦力吗?
若受到,则方向?
三、摩擦力大小的计算
1、若是滑动摩擦力可用f=μN计算
注意:
①f滑与物体相对速度大小及接触面积无关;②μ与接触面情况和物体材料有关。
2、若是静摩擦力,其大小范围:
0≤f≤fm,求它的大小要看其它外力情况或通过物体实际运动状态分析。
例5、如图所示,一木板B放在水平地面上,木板A放在B的上面,A的右端通过轻质弹簧秤固定在直立的墙壁上,用F向左拉动B,使它以速度V运动,这时弹簧秤示数为T,下列说法中正确的是()
A.木板B受到的滑动摩擦力的大小等于T
B.地面受到的滑动摩擦力的大小等于T
C.若木板以2V的速度运动,木块A受到的摩擦力的大小等于2T
D.若2F的力作用在木板上,木块A受到的摩擦力的大小等于T
例6、在粗糙的水平面上放一物体A,A上再放一质量为m的物体B,A、B间的动摩擦因数为u,施加一水平力F于A(如图)。
计算下列情况下A对B的摩擦力的大小:
(1)当A、B一起做匀速运动时。
(2)当A、B一起以加速度a向右匀加速运动时。
(3)当力F足够大而使A、B发生相对滑动时。
(4)当A、B发生相对滑动,且B物体的1/5长伸到A的外面时。
思考:
如图所示,物体放在粗糙的较长木板上,木板可以绕M端自由转动,若将其N端缓慢地抬起,木板与水平面的夹角为θ,物体所受木板的摩擦力为f,那么物体所受摩擦力f的大小随θ角怎样变化?
(设物体所受的最大静摩擦力比同等条件下的滑动摩擦力大)
四、受力分析
正确分析物体的受力情况,作出物体受力示意图,是解决物理问题的重要前提,基本步骤是:
1、确定研究对象,并将其隔离。
2、根据周围与其相关联的物体对研究对象的作用,把所受重力、弹力、摩擦力按顺序进行受力分析。
3、逐一正确合理地画出每个作用力的示意图,并标上各力的符号。
4、检验是否做到“一个力不漏,一个力不多,一个力方向不错”的要求。
例7、画出下列各图A、B、C、D的受力示意图。
(已知A、B、C、D均静止)
3、力的合成与分解
[高考要求]
1、理解力的合成与分解的概念;2、解够运用力的平行四边形法则,三角形法则进行力的合成或分解
[学习内容]
一、矢量和标量
1、物理量有两种:
一种是矢量(既有______又有______方向的量),如______等,一种是标量(只有______的量),如:
________等。
2、矢量的合成按照____________法则,标量运算用________。
3、用一直线上矢量的运算法则:
先规定_______________,再____________。
二、力的合成与分解
1、合力和分力
____________________为几个力的合力,________________为这个力的分力。
2、力的合成与分解遵循的法则是__________________________________________
研究:
判断:
下列说法正确的是()
A、力的分解应严格按照力的效果进行分解,不能随意地进行力的分解
B、力的合成和力的分解都是一种运算手段,一道题既可以用力的合成解答,也可以用力的分解进行解答
C、力的合成与力的分解互为逆运算,能用力的合成求解的题一定不能用力的分解进行求解
3、两个力F1、F2的合力大小范围为__________________________
研究:
三个力的合力大小范围如何求解,如大小为4N、7N、9N的三个力的合力范围________。
例1、三个力的合力和分力的关系的说法中,正确的是()
A.合力一定比分力大B.合力可以同时垂直于两个分力
C.合力之方向可以与一个分力的方向相反D.两个力的夹角越大,它们的合力也越大
想一想:
若两分力F1、F2夹角为α(α≠π),且α保持不变,则下列说法正确的是()
A.一力增大合力一定增大B.两个力都增大,合力一定增大
C.两个力都增大合力可能减小D.两个力都增大,合力可能不变
4、力的分解:
同一个力可以分解成__________对大小、方向不同的分力,但通常是根据力的____________进行分解才有意义。
例2、将下图中所标的力矢量按效果分解,并求出两个分力的大小
注意:
合力与分力概念的引入是以力的作用效果为依据的,在受力分析时不能重复考虑。
三、力的合成与分解的方法
1、正交分解法
例3、如图所示,质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,它跟斜面间的动摩擦因数为μ在水平恒定的推力F作用下,物体沿斜面向上运动,试求物体所受的合力。
2、图解法
例4、重G的物体系在OA、OB两根等长的轻绳上,轻绳的A端和B端挂在半圆形的支架上(如图),若固定A端的位置将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中()
A.OB绳上的张力先减小后增大B.OB绳上的张力先增大后减小
C.OA绳上的张力先减小后增大
D.OA绳上的张力先增大后减小
四、力矢量三角形定则分析力最小的规律
1、当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向与F夹α角时,另一个分力F2的最小条件是:
两个分力垂直,最小的F2=Fsinα。
2、当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时,另一个力F2最小的条件是:
所求分力F2与合力F垂直,最小的F2=F1sinα。
3、当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时,另一个分力F2最小的条件是:
已知大小的分力F1与合力F同方向,最小的F2=|F—F1|。
例5、将一个20N的力进行分解,其中一个分力的方向与这个力成30°角,试讨论:
(1)另一个分力的大小不会小于多少?
(2)若另一个分力大小是20N,则已知方向的分力的大小是多少?
想一想:
两人沿河岸拉一船使船沿河中央行驶,大人的拉力F1=400N,方向与河岸成30°,如图所示,为了保持行驶方向不变,求小孩施加最小拉力的大小和方向。
[应用创新]
图为工人利用斜面顶升物体的示意图。
A是倾角为θ的斜面,放在水平面上。
C是下端带滑轮的轻质硬支承杆,B是固定的导轨,只允许支承杆C沿竖直方向运动。
P是被顶升的重物,重力为G。
当在斜面的右侧加一水平向左的推力F时,重物P就可以被升高。
不计一切摩擦阻力。
(1)试求重物P从静止开始被升高时,水平推力F至少必须多大?
(2)根据
(1)的结果说明重物P的重力G一定时,利用斜面升起重物省力的条件。
1、重力弹力
1、下列关于力的说法中正确的是()
A.物体受几个力作用时,运动状态一定发生改变
B.只有直接接触的物体间才有力的作用
C.由相距一定距离的磁铁间有相互作用力可知,力可以离开物体而独立存在
D.力的大小可以用弹簧秤测量,测量重力时物体可处于运动状态
2、如果物体的重力消失了,将会发生的情况有()
A.天不会下雨,也不会刮风B.一切物体都没有质量
C.河水仍会流动D.天平仍可测出物体的质量
3、关于重力的说法正确的是()
A.重力的方向总是垂直于接触面B.物体的重心不一定在物体上
C.物体重力的大小等于它压在水平支持物上的力D.重力的施力物体是地球
4、月球表面重力加速度是地球表面重力加速度的六分之一,取g=10m/s2,一位举重运动员在地球上最多能举起120kg的杠铃,他在月球上最多能举起()
A.重为120千克力的杠铃B.质量为720kg的杠铃
C.重为1200N的杠铃D.质量为120kg的杠铃
5、关于弹力的说法,正确的是()
A.只有发生弹性形变的物体才会对跟它接触的物体产生弹力
B.骑自行车转弯时,自行车向里倾斜,轮受弹力方向也适度向里
C.一切物体受力后发生形变都会产生弹力
D.弹力跟外力以及物体的运动情况有关
6、如图,两个弹簧的质量不计,劲度系数分别为K1、K2,它们中间固定一质量为m的物体,另两端固定在P、Q处,当物体平衡时,弹簧K2处于原长,若把物体的质量换为2m,(厚度不计,均在弹性限度内)再次平衡时,物体比第一次平衡时下降的距离为()
A.
B.
C.
D.
7、如图所示,水平横杆BG的B端固定,C端有一定滑轮,跨在定滑轮上的绳子一端悬一质量为m的物体,另一端固定于A点,当物体静止时,∠ACB=30°,不计定滑轮上的摩擦和绳子的质量,这时定滑轮作用于绳子的力等于()
A.零B.(
/2)mgC.
D.mg
8、如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:
①中弹簧的左端固定在墙上,②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用,③中弹簧的左端拴一个小物块,物块在光滑的桌面上滑动,④中弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动。
若认为弹簧的质量都为零,以l1、l2、l3依次表示四个弹簧的仲长量,则有()
A.l2>l1B.l4>l3C.l1>l3D.l2=l4
9、一匀质长方形的薄板,边长AB=30cm,BC=16cm,用一轻绳拴于AB边上的某点E,然后吊起,如右图,BE=21cm,则AB边与坚直绳OE的夹角α=_______。
第10题图
第9题图
10、台秤上放一盛水的杯子,水和杯共重5N,水内一重4.3N的物体A通过滑轮和重2N的物体相连,静止时如图所示(A浸没在水中,但不接触杯底),不计摩擦及绳重,台秤的读数为________。
物体A的体积为_______(g取10m/s2)
第11题图
11、如图所示,一根大弹簧内套一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长0.1m,它们的下端固定在地面,上端自由,当用力压缩此组合弹簧时,测得压力与压缩距离之间的关系如图,求这两根弹簧的劲度系数K1和K2分别是多少?
12、用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长,17世纪英国物理学家胡克发现,金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比,这就是著名的胡克定律。
这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础。
现有一根用新材料制成的金属杆,长为4m,横截面积为0.8cm2,设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的
。
选用同种材料制成样品进行测试,通过测试取得数据如下:
长度L
伸长x拉力F
截面积S
250N
500N
750N
1000N
1m
0.05㎝2
0.04cm
0.08cm
0.12cm
0.16cm
2m
0.05㎝2
0.08cm
0.16cm
0.24cm
0.32cm
3m
0.05㎝2
0.12cm
0.24cm
0.36cm
0.46cm
4m
0.10㎝2
0.08cm
0.16cm
0.22cm
第13题图
0.32cm
4m
0.20㎝2
0.04cm
0.08cm
0.12cm
0.16cm
(1)请根据测试结果,推导出伸长量x与材料的长度L、材料的截面积S及拉力F之间的函数关系。
(形式为x=)
(2)通过对样品的测试,求出现有金属杆在不超过设计要求伸长量前提下能承受的最大拉力。
(写出过程)
(3)在表中把有明显误差的数据圈出来。
13、如图所示是一个带有游标尺的水银气压计的一部分,游标尺的准确度是0.1mm。
试根据气压计的指示值和已知的地球半径R=6370km,估算包围地球的大气质量约为多少?
(取两位有效数字)
2、摩擦力
1、以下关于摩擦力的说法中正确的是()
A、滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反,静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势的方向相反
B、磨擦力总是阻碍物体的运动,正压力越大,磨擦力就越大
C、滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,大小用公式f=μN直接计算
D、滑动摩擦力的是成对产生的,两个互相接触的物体在运动时,如果有摩擦力,它们都要受到滑动摩擦力的作用
2、卡车上装着一只集装箱,不计空气阻碍力,下面说法正确的是()
A、当卡车开始运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动
B、当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动
C、当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零
D、当卡车制动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零
3、运动员用双手握住竖直的竹杆匀速攀上和下滑,他所受的摩擦力分别是f1和f2,则()
A、f1向下,f2,向上,且f1=f2B、f1向下,f2,向上,且f1>f2
C、f1向上,f2,向上,且f1=f2D、f1向上,f2,向下,且f1=f2
4、如图是皮带传动装置的示意图,O1为主动轮,O2为从动轮,O1匀速转动时,重10N的物体随皮带一起向上运动,无相对滑动。
若物体与皮带间的最大静摩擦力为5N,则()
A、物体受到的静摩擦力为5NB、物体受到的静摩擦小于5N,但不为零
C、皮带上Q点受到的静摩擦力方向向下D、皮带上P点受到的静摩擦力方向向上
5、如图在u=0.1的水平面上向右运动的物体,质量为20kg在运动时程中,还受到一个水平向左的大小为10N的拉力的作用,则物体受到的滑动摩擦力(g=10m/s2)()
A、10N,向右B、10N,向左
C、20N,向右D、20N,向左
30°
6、如右图所示,物体A、B、C叠放在水平面上,用水平力F1=5N,F2=8N分别作用于B、C上,三个物体仍保持静止状态,那么A与B、B与C、C与地面的静摩擦力的大小分别为()
A、5N,0N,8NB、0N,5N,8N
C、0N,5N,3ND、0N,0N,3N
7、如图所示,把一重为G的物体用由小到大的力压在粗糙的竖直墙上,下图中哪一个图能正确的表示物体所受摩擦力f与压力F之间的函数关系()
8、如图所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连结起来,木块与地面间的动摩擦因数为μ,现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是()
A、L+
B、
第9题图
第8题图
C、
D、
9、在一端封闭的粗细均匀的细玻璃管中,被一段水银柱封闭着一定量空气,用手指夹住玻璃管使它开口向下竖直放置,如图所示,不计管内空气的重力,则玻璃管受到()
A、3个力B、5个力C、6个力D、7个力
10、在中央电视台五套,每周都有棋类节目,如棋类授课和评析,他们的棋盘都是竖挂在墙上,棋盘上布有磁石,而每个棋子都是一个小磁体,关于棋盘和棋子有下列几种说法:
①小棋子共受四个力的作用;②每小棋子的质量肯定都有细微差异,所以不同棋子所受摩擦力不同;③棋盘面应选取相对粗糙的材料;④如果某个棋子贴不上棋盘,总会滑落,肯定是其质量偏大。
以上说法中正确的是()
A、①②④B、①②③C、①③④D、②④③
11、两物体质量均为m,A与水平面摩擦因数为μ,滑轮摩擦不计,欲使物体A在水平面上做匀速直线运动,求施于A的水平力F的可能值。
12、如图所示,ABCD为一倾角θ=30°的粗糙斜面,AD边与BC边平行,斜面上有一重力G=10N的物体,当对物体作用一个与AD边平行的拉力F时,物体恰能做匀速直线运动,已知物体与斜面的动摩擦因数
,求①物体受到的摩擦力大小;②拉力F的大小;③物体运动方向与F方向之间的夹角。
13、如右图所示,三角形木块放在倾角为θ的斜面上,若木块与斜面间的摩擦系数μ>tanθ,则无论作用在木块竖直向下的外力F多大,木块都不会滑动,这种现象叫做“自锁”。
试证明之。
3、力的合成和分解
1、关于合力与分力,下列说法正确的是()
A.合力的大小,一定大于每一分力的大小
B.合力的大小不可能等于分力的大小
C.合力的方向可能与一个分力的方向相反
D.合力和它的两个分力的矢量总可以构成一个闭合三角形
2、如右图所示,三角形ABC三边中点分别为D、E、F,在三角形中任取一点O,如果OE、OF、DO三个矢量代表三个力的大小及方向,那么这三个力的合力为()
A.O
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- 物理 一轮 复习 教学 13 重力 弹力 摩擦力