高考物理二輪專題突破 相互作用課件 魯科版 .ppt

1 知道力的概念及重力 2 知道常見的形變 通過實驗了解物體的彈性 知道胡克定律 3 彈力產(chǎn)生的條件 方向的判斷 大小的計算及胡克定律的應(yīng)用 4 通過實驗認(rèn)識滑動摩擦 靜摩擦的規(guī)律 能用動摩擦因數(shù)計算摩擦力 5 通過實驗 理解力的合成與分解 知道共點(diǎn)力的平衡條件 區(qū)分矢量與標(biāo)量 用力的合成與分解分析日常生活中的問題 縱觀近幾年的高考題 這部分知識必定出現(xiàn) 大部分是和其他的知識綜合出題 主要涉及摩擦力和彈簧的彈力 單獨(dú)出題時往往以摩擦力為主 所以 彈力中的胡克定律的應(yīng)用和摩擦力的各類問題是這部分的重點(diǎn)和難點(diǎn) 在復(fù)習(xí)中應(yīng)弄清摩擦力產(chǎn)生的條件 動 靜摩擦力方向的判斷 動 靜摩擦力和最大靜摩擦力大小的計算方法 弄清動 靜摩擦力和最大靜摩擦力的區(qū)別和聯(lián)系 力的合成與分解和共點(diǎn)力的平衡 是整個高中物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ) 在復(fù)習(xí)時應(yīng)引起足夠的重視 應(yīng)熟練掌握矢量合成法則 平行四邊形定則和三角形定則 受力分析時 要靈活運(yùn)用整體法和隔離法 明確力的各種分解方法 1 力的概念 1 力是對的作用 物體之間的力是的 2 力是改變物體或使物體發(fā)生的原因 3 力的三要素 物體 物體 相互 運(yùn)動狀態(tài) 形變 力的大小 力的方向 力的作用點(diǎn) 2 力的基本特征 3 重力與重心 1 由于而使物體受到的力叫重力 地球上的一切物體 不管是靜止的還是運(yùn)動的 都將受到地球的 因此都受重力的作用 重力的方向 建筑工人利用重垂線檢查墻角砌得是否豎直 就是利用的這一原理 2 物體各部分 這個點(diǎn)就是物體的重心 對于質(zhì)量分布均勻且有規(guī)則幾何形狀的物體 其重心在 同時 物體的重心 填 一定 不一定 或 一定不 在物體上 例如 地球的吸引 豎直向下 受到的重力視為集中作用在一點(diǎn) 物體的幾何中心 不一定 用鐵絲彎成的圓環(huán) 籃球等 4 彈力 1 定義 物體發(fā)生彈性形變時 由于要 會對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用 這種力叫做彈力 2 產(chǎn)生條件 兩個物體必須直接 兩個物體的接觸處發(fā)生彈性 3 彈力的方向 總是與物體形變的趨向 壓力 支持力的方向都與物體的接觸面 繩子拉力的方向總是沿著繩子指向繩子的方向 4 彈簧的彈力 在彈性限度內(nèi) 彈簧的彈力和彈簧伸長 或縮短 的長度 其表達(dá)式為f kx 稱為 式中k稱為彈簧的 其大小與彈簧的材料有關(guān) 單位是 恢復(fù)原狀 接觸 形變 相反 垂直 收縮 成正比 定律 胡克 勁度系數(shù) n m 5 靜摩擦力 1 產(chǎn)生 兩個相互接觸且有擠壓的物體 有時產(chǎn)生的摩擦力 2 產(chǎn)生條件 相互接觸且 有 接觸面粗糙 3 大小 隨外力的變化而變化 即只與外力有關(guān)而與正壓力無關(guān) 計算時只能根據(jù)物體所處的狀態(tài) 平衡或加速 由平衡條件或牛頓運(yùn)動定律求解 4 方向 總是與物體的方向相反 相對 相對運(yùn)動趨勢 相對 運(yùn)動趨勢 相互擠壓 運(yùn)動趨勢 6 滑動摩擦力 1 產(chǎn)生 兩個相互接觸且有擠壓的物體發(fā)生時產(chǎn)生的摩擦力 2 產(chǎn)生條件 相互接觸且 有運(yùn)動 接觸面粗糙 3 大小 滑動摩擦力大小與成正比 即 f n n指接觸面的壓力 并不總是等于物體的重力 是動摩擦因數(shù) 與相互接觸的兩個物體的材料有關(guān) 還跟接觸面的情況 如粗糙程度 有關(guān) 4 方向 跟接觸面相切 并跟物體相反 相對 相互擠壓 相對滑動方向 滑動 1 直接判斷對于形變較明顯的情況 由形變情況直接判斷 2 利用 假設(shè)法 判斷對形變不明顯的情況 可假設(shè)與研究對象接觸的物體解除接觸 判斷研究對象的運(yùn)動狀態(tài)是否發(fā)生改變 若運(yùn)動狀態(tài)不變 則此處不存在彈力 若運(yùn)動狀態(tài)改變 則此處一定存在彈力 例如 如圖所示 有一球放在光滑水平面ac上 并和光滑斜面ab接觸 球靜止 分析球所受的彈力 可用 假設(shè)法 即假設(shè)去掉ab面 球仍然能夠保持原來的靜止?fàn)顟B(tài) 則可以判斷出球與ab面的接觸處沒有彈力 假設(shè)去掉ac面 則球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動 故在與ac面的接觸處球受到彈力 其方向垂直于ac面向上 3 根據(jù)物體所處的狀態(tài)判斷靜止 或勻速直線運(yùn)動 的物體都處于受力平衡狀態(tài) 這可以作為判斷某個接觸面上彈力是否存在的依據(jù) 例如 如圖所示 小球a在車廂內(nèi)隨車廂一塊向右運(yùn)動 可根據(jù)小球的運(yùn)動狀態(tài)分析車廂后壁對球a的彈力的情況 1 若車廂和小球做勻速直線運(yùn)動 則小球a受力平衡 所以后車廂壁對小球無彈力 2 若車廂和小球向右做加速運(yùn)動 則由牛頓第二定律可知 后車廂壁對小球的彈力水平向右 案例1 2011屆 聊城測試 如圖所示 小球b放在真空容器a內(nèi) 球b的直徑恰好等于正方體a的邊長 將它們以速度v0豎直向上拋出 下列說法中正確的是 a 若不計空氣阻力 上升過程中 a對b的壓力向下b 若考慮空氣阻力 上升過程中 a對b的壓力向下c 若考慮空氣阻力 下落過程中 b對a的壓力向上d 若不計空氣阻力 下落過程中 b對a的壓力向上 解析 若不計空氣阻力 則a b整體的加速度等于重力加速度 物體b的加速度也等于重力加速度 因此a對b沒有作用力 同理 b對a也沒有作用力 故選項a d錯 若考慮空氣阻力 則上升過程中 a b整體的加速度大于重力加速度 則b的加速度大于重力加速度 故a對b有向下的壓力 選項b對 在下降過程中 a b整體的加速度小于重力加速度 則b的加速度小于重力加速度 故a對b有向上的壓力 根據(jù)力的相互性 b對a有向下的壓力 故選項c錯 答案 b 誤區(qū)警示 本題易誤選a c 原因是沒有正確判斷物體的加速度與重力加速度的大小關(guān)系 從而導(dǎo)致不能正確判斷a b間相互作用力的情況 即時鞏固1 如圖所示 細(xì)繩豎直拉球 小球和光滑斜面接觸 并處于平衡狀態(tài) 則小球受到的力有 a 重力 繩的拉力b 重力 繩的拉力 斜面的彈力c 重力 斜面的彈力d 繩的拉力 斜面的彈力 解析 假設(shè)繩沒有拉力 則小球不會平衡 所以小球受繩的拉力 假設(shè)斜面對小球有彈力 則小球不會平衡 故斜面對小球無彈力 答案 a 1 條件物體之間存在擠壓 或拉伸 要恢復(fù)原狀 產(chǎn)生彈力 由此知產(chǎn)生彈力的條件 一是物體間相接觸 二是產(chǎn)生能夠恢復(fù)原狀的形變 2 機(jī)理當(dāng)甲 乙兩物體之間存在擠壓 或拉伸 時 甲物體產(chǎn)生了形變 它由于具有恢復(fù)原狀的趨勢而對與它接觸的乙物體產(chǎn)生一個彈力 這個彈力的方向指向甲物體恢復(fù)原狀的方向 且垂直于接觸面 同理 乙物體要恢復(fù)原狀 對和它接觸的甲物體也有彈力作用 4 彈力的大小彈力的大小與物體形變量有關(guān) 形變量越大 彈力越大 1 對于難以觀察的微小形變 可以根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動情況 運(yùn)用物體平衡條件來確定彈力大小 2 對有明顯形變的彈簧 橡皮條等物體 彈力的大小可以由胡克定律計算 胡克定律 在彈性限度內(nèi) 彈簧彈力f的大小跟彈簧伸長 或縮短 的長度x成正比 數(shù)學(xué)表達(dá)式是 f kx 還可以表示成 f k x 其中k叫做彈簧的勁度系數(shù) 其數(shù)值等于彈簧發(fā)生單位長度形變時產(chǎn)生的彈力大小 是用來描述彈簧的基本性質(zhì)的物理量 勁度系數(shù)跟彈簧的長度 彈簧的材料 彈簧的粗細(xì)都有關(guān)系 對于一個確定的彈簧來說 它的勁度系數(shù)是一定的 在國際單位制中 勁度系數(shù)k的單位是n m 案例2 如圖所示 各圖中a是否受彈力作用 若有 指明彈力方向 并作彈力的示意圖 圖中各物體靜止 圖中各接觸面均光滑 解析 首先要明確有哪些物體與a物體接觸 各接觸處是否有相互擠壓 由此可判斷在接觸處是否產(chǎn)生彈力及彈力的方向 圖中a與b之間無擠壓 a b之間無彈力作用 但a與地面之間有彈力作用 a受地面彈力方向垂直于地面向上 圖中a與碗上邊緣有擠壓 a在此點(diǎn)受彈力作用 屬于 點(diǎn)與線 接觸 彈力方向與a桿垂直 指向左上方 a下端與碗底擠壓產(chǎn)生形變 a在此點(diǎn)受彈力作用 屬于 點(diǎn)與弧 接觸 彈力垂直于切面方向指向球心 圖中a與b及a與墻之間有擠壓 都產(chǎn)生彈力 豎直墻給a的彈力與墻垂直指向左方 b給a的彈力沿兩球球心連線指向a 圖中在接觸的面間發(fā)生形變 屬于 面與面 接觸 b對a的彈力垂直于斜面斜向右下 地面對a的彈力垂直于地面向上 它們的受力示意圖如下圖所示 答案 如圖所示 誤區(qū)警示 該題易出現(xiàn)的問題是 中認(rèn)為b對a有彈力的作用 中不能正確判定兩個彈力的方向 其原因是不能確定 中a b兩球是否有相互的擠壓及不能確定 中物體的接觸面 即時鞏固2 2011屆 運(yùn)河中學(xué)測試 如圖所示 重力不可忽略的均勻桿被細(xì)繩拉住而靜止 試畫出桿所受的彈力 答案 受力如圖所示 即時鞏固3 如圖所示 兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2 兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2 上面的木塊壓在上面的彈簧上 但不拴接 整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 現(xiàn)緩慢地向上提上面的木塊 直到它剛離開上面的彈簧 求這個過程中下面木塊移動的距離 1 靜摩擦力的有無及方向的確定方法 1 假設(shè)法 即假設(shè)接觸面光滑 看物體是否會發(fā)生相對運(yùn)動 若發(fā)生相對運(yùn)動 則說明物體原來雖相對靜止卻有相對運(yùn)動的趨勢 假設(shè)接觸面光滑 則此時物體發(fā)生相對運(yùn)動的方向即為原來相對運(yùn)動趨勢的方向 從而可確定靜摩擦力的方向 若沒有發(fā)生相對運(yùn)動 則說明沒有靜摩擦力 2 根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的效果來判斷其方向 如可以平衡其他力 可以做動力 可以做阻力 可以提供向心力等 再根據(jù)平衡條件和牛頓定律來計算其大小 用牛頓第二定律判斷 關(guān)鍵是先判斷物體的運(yùn)動狀態(tài) 即加速度方向 再利用牛頓第二定律 f ma 確定合力的方向 然后進(jìn)行受力分析 判定靜摩擦力的方向 右圖中 物塊a和b在外力f作用下一起沿水平面向右以加速度a做勻加速直線運(yùn)動時 摩擦力提供a物體的加速度為a 摩擦力的大小為ma 方向水平向右 3 利用牛頓第三定律來判斷此法關(guān)鍵是抓住 摩擦力是成對出現(xiàn)的 先確定受力較少的物體受到的摩擦力方向 再確定另一物體受到的摩擦力方向 案例4 如圖所示 小車a上放著一木塊b 在下列情況下 a b均相對靜止 請分析以下幾種情況木塊b所受的摩擦力 1 小車在水平路面上做勻速直線運(yùn)動 2 小車突然向右起動 3 向右運(yùn)動的小車突然剎車 解析 1 由于木塊隨著小車一起勻速直線運(yùn)動 木塊與車相對靜止 但木塊相對車沒有運(yùn)動趨勢 故木塊不受靜摩擦力作用 2 采用 假設(shè)法 分析 當(dāng)車向右起動時 如果a b接觸面光滑 a將相對于b向右運(yùn)動 所以b相對于a有向左運(yùn)動的趨勢 故b受靜摩擦力方向向右 3 因為剎車時b相對車有向右運(yùn)動的趨勢 故b受的靜摩擦力方向向左 答案 1 不受摩擦力 2 受向右的靜摩擦力 3 受向左的靜摩擦力 即時鞏固4 如圖所示 地面上靜止疊放著a b兩個物體 力f分別作用于a b兩物體上時 a b相對地面靜止 試分別分析a b受到的摩擦力的情況 解析 1 f作用于a物體 a相對b有向右的運(yùn)動趨勢 b相對a有向左的運(yùn)動趨勢 故a受到向左的靜摩擦力 其大小等于f b受到a給它的向右的靜摩擦力 其大小也等于f 由于a b相對地而靜止 b有向右運(yùn)動的趨勢 因此b受到地面給它的向左的靜摩擦力 大小也等于f 2 f作用于b物體上 b相對地面有向右的運(yùn)動趨勢 故b受到地面給它的向左的靜摩擦力 大小等于f 而a物體若受到b物體給它的摩擦力 則a b不可能相對地面靜止 故a b之間沒有摩擦力的作用 答案 見解析 1 靜摩擦力大小的計算根據(jù)物體所受外力及所處的狀態(tài) 平衡或變速 可分為兩種情況 1 物體處于平衡狀態(tài) 靜止或勻速 時 利用力的平衡條件來判斷其大小 2 物體有加速度時 若只有摩擦力 則f ma 例如勻速轉(zhuǎn)動的圓盤上物塊靠摩擦力提供向心力產(chǎn)生向心加速度 若除摩擦力外 物體還受其他力 則f合 ma 先求合力再求摩擦力 這種與運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)的特點(diǎn) 區(qū)別于滑動摩擦力 2 滑動摩擦力的計算滑動摩擦力的大小用公式f n來計算 應(yīng)用此公式時要注意以下幾點(diǎn) 1 為動摩擦因數(shù) 其大小與接觸面的材料 表面的粗糙程度有關(guān) n為兩接觸面間的正壓力 其大小不一定等于物體的重力 2 滑動摩擦力的大小與物體的運(yùn)動速度無關(guān) 與接觸面積的大小也無關(guān) 3 摩擦力的效果摩擦力可以是動力 也可以是阻力 受靜摩擦力作用的物體不一定靜止 受滑動摩擦力作用的物體不一定運(yùn)動 4 最大摩擦力最大靜摩擦力并不是物體實際受到的力 物體實際受到的靜摩擦力小于最大靜摩擦力 最大靜摩擦力與接觸面間的壓力成正比 一般情況下 為了處理問題的方便 最大靜摩擦力可按近似等于滑動摩擦力處理 答案 b 即時鞏固5 2009 北京理綜 如圖所示 將質(zhì)量為m的滑塊放在傾角為 的固定斜面上 滑塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為 若滑塊與斜面之間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等 重力加速度為g 則 a 將滑塊由靜止釋放 如果 tan 滑塊將下滑b 給滑塊沿斜面向下的初速度 如果 tan 滑塊將減速下滑c 用平行于斜面向上的力拉滑塊向上勻速滑動 如果 tan 拉力大小應(yīng)是2mgsin d 用平行于斜面向下的力拉滑塊向下勻速滑動