高中物理受受力分析專題

1、1.7受力分析專題一、教學目標1 知識目標：正確分析物體的受力情況，作出物體的受力示意圖。二、重點與難點分析一個力不漏，一個力不多，一個力方向不錯。三、教學器材印練習四、主要教學過程（一）、課題引入前面的學習中，共學習了三種常見力：重力、彈力、摩擦力。其中重力是地球上的物體都受到的，而彈力與摩擦力是兩物體必須發(fā)生接觸才產(chǎn)生的，因為這個原因，彈力和摩擦力又被分為接觸力。在具體情況中，我們?nèi)绾翁幚聿拍芨茖W，避免發(fā)生錯誤呢？（二）、新課講授1、如何正確地受力分析？明確考察對象，并把它從周圍其它物體中隔離出來，單獨畫出“隔離體”圖形。仔細分析考察對象除了受重力作用以外，還受到幾個彈力和幾個摩擦力的作

2、用。沿順時針方向依次對每個接觸面和連接點作分析。畫出完整的受力圖：要注意，只考察對象所受外力，決不能同時畫上它施于其他物體的作用力。2、例題1、畫出圖中 A 物體的受力分析圖，已知A 靜止且各接觸面光滑。（彈力）AFAAA2、放在斜面上相對斜面靜止狀態(tài)的磚， 受幾個力的作用？請在圖中畫出并說明各力施力物體?！敬鸢浮浚篘fG由于物體受到重力，所以在斜面上產(chǎn)生了兩種作用效果，一是沿斜面下滑的效果，二是壓緊斜面的效果，從而使兩接觸面間有了彈力和摩擦力?！疽辍浚寒斘矬w沿斜面向上活動時，受力情況有無變化？（物體受力隨運動狀態(tài)的不同而有可能不同，所以具體情況具體分析）vNfG3、如圖所示，分別放在粗糙的

3、水平面上和斜面上的磚A 和 B 都處于靜止狀態(tài)，那么磚A 和B 都受到靜摩擦力的作用嗎？如果受到靜摩擦力的作用，請在圖中畫出磚受到的靜摩擦力。（整體隔離法）FAB【答案】：f3（B 對 A 的摩擦力）AF（地面對 B 的摩擦力） f1Bf2（A 對 B 的摩擦力）【分析】：第一步，先把 AB 看作一個整體。則根據(jù)二力平衡可知整體除了受到力F 還必須有一個摩擦力和F 平衡，所以地面對整體的摩擦力作用在B 表面上且大小等于F。第二步，再把 AB 隔離逐個分析。根據(jù)二力平衡同理可知AB 所受的摩擦力大小。練習：如圖所示，各圖中，物體總重力為G，請分析磚與墻及磚與磚的各接觸面間是否有摩擦力存在？如有大

4、小是多少？五、板書1、如何正確地受力分析？明確考察對象，并把它從周圍其它物體中隔離出來，單獨畫出“隔離體”圖形。仔細分析考察對象除了受重力作用以外，還受到幾個彈力和幾個摩擦力的作用。沿順時針方向依次對每個接觸面和連接點作分析。畫出完整的受力圖：要注意，只考察對象所受外力，決不能同時畫上它施于其他物體的作用力。2、連接體的受力分析法：整體法分析整體外接觸面受力情況，隔離法分析各個物體之間的受力情況。高中物理知識歸納（二）-力學模型及方法1連接體模型 是指運動中幾個物體疊放在一起、或并排在一起、或用細繩、細桿聯(lián)系在一起的物體組。解決這類問題的基本方法是整體法 和隔離法。整體法 是指連接體內(nèi)的物體間

5、無相對運動時,可以把物體組作為整體，對整體用牛二定律列方程隔離法 是指在需要求連接體內(nèi)各部分間的相互作用(如求相互間的壓力或相互間的摩擦力等)時，把某物體從連接體中隔離出來進行分析的方法。F12F1F2BAFmmA B2 斜面模型（搞清物體對斜面壓力為零的臨界條件）斜面固定：物體在斜面上情況由傾角和摩擦因素決定=tg物體沿斜面勻速下滑或靜止 tg物體靜止于斜面 V B=2gR若 V0gR，運動情況為先平拋，繩拉直沿繩方向的速度消失即是有能量損失，繩拉緊后沿圓周下落機械能守恒。而不能夠整個過程用機械能守恒。求水平初速及最低點時繩的拉力？換為繩時 :先自由落體 ,在繩瞬間拉緊 (沿繩方向的速度消失

6、)有能量損失 (即 v1 突然消失 ),再 v2 下擺機械能守恒例：擺球的質(zhì)量為m，從偏離水平方向30的位置由靜釋放，設繩子為理想輕繩，求：小球運動到最低點 A 時繩子受到的拉力是多少？4超重失重模型系統(tǒng)的重心在豎直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量ay)向上超重 (加速向上或減速向下)F=m(g+a) ；向下失重 (加速向下或減速上升)F=m(g-a)難點：一個物體的運動導致系統(tǒng)重心的運動1 到 2 到 3過程中(1、3 除外 )超重狀態(tài)繩剪斷后臺稱示數(shù)系統(tǒng)重心向下加速斜面對地面的壓力?地面對斜面摩擦力?導致系統(tǒng)重心如何運動？鐵木球的運動用同體積的水去補充Fam圖 95碰撞模型 ：特

7、點，動量守恒；碰后的動能不可能比碰前大；對追及碰撞，碰后后面物體的速度不可能大于前面物體的速度。彈性碰撞： m1v1+m 2v2= m1v1m 2 v 2(1)1 mv 121 mv 221 mv222 21212mv 2 (2 )一動一靜且二球質(zhì)量相等的彈性正碰：速度交換大碰小一起向前；質(zhì)量相等，速度交換；小碰大，向后返。一動一靜的完全非彈性碰撞（子彈打擊木塊模型）mv +0=(m+M)v121(m M)v2mv 0 =+E022損121(mM)v2=mM v02M12ME 損=mv 0 一22(m M)(Mmv0E k02m) 2M mE 損 可用于克服相對運動時的摩擦力做功轉化為內(nèi)能E

8、損=fd 相 =mg d 相 = 1 mv 20 一 1 (mM)v 222vL1v02sMvAv0v0ABAB“碰撞過程”中四個有用推論彈性碰撞除了遵從動量守恒定律外，還具備：碰前、碰后系統(tǒng)的總動能相等的特征，設兩物體質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前速度分別為1、 2，碰撞后速度分別為u1、 u2，即有：m1 1+m 2 2=m 1u1+m 1u21 m1 12+ 1 m2 22= 1 m1u12+ 1 m1u222222碰后的速度 u1 和 u2 表示為： u1= m1m2 1+2m2 2m1m2m1m2u2=2m1 1+ m2m1 2m1m2m1m2推論一： 如對彈性碰撞的速度表達式進行分析

9、，還會發(fā)現(xiàn)：彈性碰撞前、后，碰撞雙方的相對速度大小相等，即 ： u2 u1= 1 2推論二： 如對彈性碰撞的速度表達式進一步探討，當m1=m 2 時，代入上式得： u1v2 ,u2 v1 。即當質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰時，速度互換。推論三： 完全非彈性碰撞碰撞雙方碰后的速度相等的特征，即：u1=u 2由此即可把完全非彈性碰撞后的速度u1和 u2表為：u1=um11m222=m1m2例 3：證明：完全非彈性碰撞過程中機械能損失最大。證明：碰撞過程中機械能損失表為：E= 111212 22111212 222m +m 2m um u22由動量守恒的表達式中得：u2111221 1=(m+m m

10、u )m2代入上式可將機械能的損失E 表為 u1 的函數(shù)為： E= m1 (m1 m2 )12 m1 ( m1 1m2 2 )11m1121222)1( m11+m2 2 2um2u +(+m) 2m2222m2這是一個二次項系數(shù)小于零的二次三項式，顯然：當u12m11m22 時，=u =m1m2即當碰撞是完全非彈性碰撞時，系統(tǒng)機械能的損失達到最大值 E m= 1 m1 12+ 1 m2 22 (m1 1m2 2 ) 2222( m1m2 )推論四： 碰撞過程中除受到動量守恒以及能量不會增加等因素的制約外，還受到運動的合理性要求的制約，比如，某物體向右運動，被后面物體追及而發(fā)生碰撞，被碰物體運

11、動速度只會增大而不應該減小并且肯定大于或者等于（不小于）碰撞物體的碰后速度。6人船模型 ：一個原來處于靜止狀態(tài)的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運動的過程中，在此方向遵從動量守恒： mv=MVms=MSs+S=ds=MmMmdM/m=L/LM載人氣球原靜止于高h 的高空，氣球質(zhì)量為M，人的質(zhì)量為m若人沿繩梯滑至地面，則繩梯至少為多長？mO2S1SMR20m7彈簧振子模型 ： F=-Kx （ X、F、a、v、A、 T、f 、E 、E豎直型KP等量的變化規(guī)律）水平型8單擺模型 ：T=2L利用單擺測重力加速度（類單擺）g9波動模型：特點 :傳播的是振動形式和能量,介質(zhì)中各質(zhì)點只在平衡位置附近振動并不隨波遷移。

12、各質(zhì)點都作受迫振動，起振方向與振源的起振方向相同，離源近的點先振動，沒波傳播方向上兩點的起振時間差= 波在這段距離內(nèi)傳播的時間波源振幾個周期波就向外傳幾個波長。波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì),頻率不改變 , 波速 v=s/t=/T=f波速與振動速度的區(qū)別波動與振動的區(qū)別：波的傳播方向質(zhì)點的振動方向（同側法 ）知波速和波形畫經(jīng)過t 后的波形（ 特殊點畫法和去整留零法）物理解題方法：如整體法、假設法、極限法、逆向思維法、物理模型法、等效法、物理圖像法等模型法常常有下面三種情況（ 1）物理對象模型：用來代替由具體物質(zhì)組成的、代表研究對象的實體系統(tǒng)，稱為對象模型（也可稱為概念模型），即把研究的對象的本身

13、理想化常見的如“力學”中有質(zhì)點、剛體、杠桿、輕質(zhì)彈簧、單擺、彈簧振子、彈性體、絕熱物質(zhì)等；（ 2）條件模型：把研究對象所處的外部條件理想化，排除外部條件中干擾研究對象運動變化的次要因素，突出外部條件的本質(zhì)特征或最主要的方面，從而建立的物理模型稱為條件模型（ 3）過程模型：把具體過理過程純粹化、理想化后抽象出來的一種物理過程，稱過程模型其它的碰撞模型：ABC12Av0CAB力計算題專題訓練（動力學）一1（ 15 分）一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套著兩個小球A 和B（中央有孔），A 、B 間由細繩連接著，它們處于如圖中所示位置時恰好都能保持靜止狀態(tài)。此情況下，B 球與環(huán)中心O 處于同一水平面上

14、，A B間的細繩呈伸直狀態(tài)，與水平線成300 夾角。已知B 球的質(zhì)量為m，求：（ 1）細繩對 B 球的拉力和 A 球的質(zhì)量；（ 2）若剪斷細繩瞬間 A 球的加速度；（ 3）剪斷細繩后， B 球第一次過圓環(huán)最低點時對圓環(huán)的作用力（ 15 分）（ 1）對 B 球，受力分析如圖所示。T sin 300mgT2mg(1分)對 A 球，受力分析如圖所示。在水平方向T cos300N A sin 300(1分)在豎直方向： N A cos30 0mA gT sin 300(2分)由以上方程解得： m A 2m(1分)（ 2）剪斷細繩瞬間，對A球：F合m A g sin 300mA a(2分)a g / 2

15、(2分)(3) 設 B 球第一次過圓環(huán)最低點時的速度為v，壓力為 N，圓環(huán)半徑為 r.則：mgr1 mv 2(2分)N mg m v2(2分)2r聯(lián)解得： N 3mg(1分)由牛頓第三定律得 B 球對圓環(huán)的壓力N / N 3mg方向豎直向下 (1分)2.（ 20 分）如圖甲所示，一質(zhì)量為2 . 0kg 的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.20。從 t = 0 時刻起，物體受到水平方向的力F 的作用而開始運動，8s 內(nèi) F 隨時間 t 變化的規(guī)律如圖乙所示。求：（ g取 10m / s 2）（ 1）4s 末物體速度的大小；（ 2）在圖丙的坐標系中畫出物體在8s 內(nèi)的 v-t 圖

16、象；（要求計算出相應數(shù)值）（ 3）在 8s 內(nèi)水平力 F所做的功。（ 20分）解：（ 1）（ 6分）物體 受到水平力 F和摩擦力 f的作用，由 靜止開始向右做勻加速直線運動 ，設加速度為 a11由 牛， 4s末速度為 v ，頓第二定律：F1- mg =ma1（ 2分）a = 3m/s2（ 2分 ）1v1 =at1 = 12m/s（ 2分）（ 2）（8 分）由圖知， 4-5s 內(nèi)物體受到水平力F 的大小不變，方向改變，設加速度為a2， 5s 末速度為 v2-(F +mg) = maa = -7m/ s2（ 2分）222v2 = v1 + a 2 t2 = 5m/s（2 分）由圖知， 5-8s 內(nèi)

17、物體只受摩擦力f 的作用，設加速度為 a3，速度為3a3 = -2m/ s 2v- mg= ma3（1 分）t3 = - v2 =2.5s 在 t = 7.5s 時物體停止運動，v3=0（ 1 分）a3物體運動的 v- t圖象如圖所示（ 2分）（ 3）（ 6 分）由 v-t 圖可知（或計算得出）0-4s 內(nèi)s1 = 24m（1 分）4-5s 內(nèi)s = 8.5 m（1 分）2水平力 F 做功WF = F 1S1-F2S2（2分）解得：WF =155J（2 分）3（ 20 分）如圖所示，光滑水平地面上停著一輛平板車，其質(zhì)量為2m ，長為 L ，車右端（ A 點）有一塊靜止的質(zhì)量為m 的小金屬塊金屬塊與車間有摩擦，與中點C 為界，AC 段與 CB 段動摩擦因數(shù)不同現(xiàn)給車施加一個向右的水平恒力，使車向右運動，同時金屬塊在車上開始滑動，當金屬塊滑到中點C 時，即撤去這個力已知撤去力的瞬間，金屬塊的速度為v0 ，車的速度為 2v0 ，最后金屬塊恰停在車的左端（B 點）。如果金CA屬 塊B與車的 AC 段間的動摩擦因數(shù)為1 ，與 CB 段間的動摩擦F因 數(shù)為2 ，求1與 2 的比值L（ 20 分）由于金屬塊和車的初速度均為零，且經(jīng)過相等時間