最新人教版高中物理必修第一冊第三章相互作用-力章節(jié)整合課件

第三章相互作用——力本章整合知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建重點(diǎn)題型歸納剖析

知識(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建本章知識(shí)可分為四個(gè)組成部分。第一部分是三種常見的力,即重力、彈力和摩擦力;第二部分是牛頓第三定律;第三部分是力的合成和分解;第四部分是共點(diǎn)力的平衡。一、重力、彈力和摩擦力

二、牛頓第三定律

三、力的合成和分解

力的合成和分解四、共點(diǎn)力的平衡

共點(diǎn)力的平衡

重點(diǎn)題型歸納剖析一、共點(diǎn)力的平衡問題1.受力平衡的物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是物體所受的合外力為零;反過來物體受到的合外力為零,它一定處于平衡狀態(tài)。3.物體運(yùn)動(dòng)速度v等于0時(shí),物體所受合外力不一定等于零,物體并不一定保持靜止,所以物體并不一定處于平衡狀態(tài)。4.分析步驟如下:(1)確定研究對(duì)象;(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析;(3)當(dāng)物體受到的力不超過三個(gè)時(shí),一般采用三角形法;(4)當(dāng)物體受到的力超過三個(gè)時(shí),一般采用正交分解法。【例題1】

放風(fēng)箏是春天時(shí)大人、小孩都愛玩的一項(xiàng)有趣的體育活動(dòng),手上牽著線拉著風(fēng)箏迎風(fēng)向前跑,就可以將風(fēng)箏放飛到高處。有一小朋友將一只重為7N的風(fēng)箏放飛到一定的高度后,便拉住線的下端以一定的速度勻速跑動(dòng),線恰能與水平面成37°角保持不變,這時(shí)小朋友拉住線的力為15N,求此時(shí)風(fēng)箏所受到的風(fēng)力大小和方向。(sin53°=)答案:20N,方向與水平方向成53°角

解析:此題主要考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力,提升學(xué)生的分析應(yīng)用能力,形成科學(xué)思維。設(shè)風(fēng)力為F,方向與水平方向成α角,如圖所示建立直角坐標(biāo)系。則水平方向有Fcos

α=FTcos

37°豎直方向有Fsin

α=FTsin

37°+G即α=53°。

力的合成與分解都遵從平行四邊形定則,計(jì)算時(shí)要先根據(jù)要求按照力的平行四邊形定則作出力的合成或力的分解的示意圖。再根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)解三角形,主要是求解直角三角形?！咀兪接?xùn)練1】

如圖所示,石拱橋的正中央有一質(zhì)量為m的對(duì)稱楔形石塊,側(cè)面與豎直方向的夾角為α,重力加速度為g。若接觸面間的摩擦力忽略不計(jì),則石塊側(cè)面所受彈力的大小為(

)答案:A二、物體的受力分析1.對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí),只分析物體所受的力,不考慮它對(duì)其他物體的施力。2.按重力、彈力、摩擦力、其他力的順序分析物體受到的力,以免漏力。3.正確畫出物體受力的示意圖,畫每個(gè)力時(shí)不要求嚴(yán)格按比例畫出每個(gè)力的大小,但方向必須準(zhǔn)確。4.明確每一個(gè)力的施力物體,防止錯(cuò)畫力、多畫力或漏畫力。5.受力分析常用的方法——整體法和隔離法。(1)隔離法:若研究對(duì)象處在復(fù)雜的環(huán)境中,則應(yīng)將所要研究的物體從復(fù)雜的周圍環(huán)境中隔離出來,再分析它受到周圍哪些物體的力的作用。(2)整體法:整體法研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用,不考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用?！纠}2】

水平桌面上疊放著木塊P和Q,用水平力F推P,使P、Q兩木塊一起沿水平桌面勻速滑動(dòng),如圖所示,下列判斷正確的是(

)A.P受兩個(gè)力,Q受五個(gè)力B.P受三個(gè)力,Q受六個(gè)力C.P受四個(gè)力,Q受五個(gè)力D.P受四個(gè)力,Q受六個(gè)力答案:C解析:在水平推力的作用下,物體P、Q一起勻速滑動(dòng),則P受重力、支持力、推力與靜摩擦力,Q受重力、地面支持力、P對(duì)Q的壓力、靜摩擦力、地面給Q的滑動(dòng)摩擦力。因此P受到四個(gè)力,Q受到五個(gè)力,故C正確。通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí),用整體法;在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時(shí),用隔離法。有時(shí)在解答同一個(gè)問題時(shí)要多次選取研究對(duì)象,需要整體法與隔離法交替使用。【變式訓(xùn)練2】

如圖所示,木塊a與b疊放在水平地面上,分別受到水平向右和水平向左、大小均為

F的力的作用,且保持靜止?fàn)顟B(tài),則(

)A.b對(duì)a的摩擦力方向向左B.a對(duì)b的摩擦力大小為零C.地面對(duì)b的摩擦力方向向右D.地面對(duì)b的摩擦力大小為F答案:A解析:以a為研究對(duì)象受力分析,外力F水平向右,則b對(duì)a有靜摩擦力作用,方向水平向左,根據(jù)牛頓第三定律可知,a對(duì)b的靜摩擦力方向水平向右,故A正確,B錯(cuò)誤;以a、b整體為研究對(duì)象,由于受到水平向右和水平向左、大小均為F的力的作用,兩力合力為零,所以b相對(duì)于地面沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢,b和地面之間沒有摩擦力,故C、D錯(cuò)誤。本題考查摩擦力的判斷,要注意靜摩擦力產(chǎn)生的條件,同時(shí)掌握整體法與隔離法的正確應(yīng)用,提升分析推理能力,形成科學(xué)思維。三、平衡狀態(tài)下的臨界與極值問題1.臨界問題(1)問題界定:物體所處平衡狀態(tài)將要發(fā)生變化的狀態(tài)為臨界狀態(tài),涉及臨界狀態(tài)的問題為臨界問題。(2)問題特點(diǎn):①當(dāng)某物理量發(fā)生變化時(shí),會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化。②注意某現(xiàn)象“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件。(3)分析方法:基本方法是假設(shè)推理法,即先假設(shè)某種情況成立,然后根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行論證、求解。2.極值問題(1)問題界定:物體平衡的極值問題,一般指在力的變化過程中涉及力的最大值和最小值的問題。(2)分析方法:①解析法:根據(jù)物體的平衡條件列出方程,在解方程時(shí),采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值或者根據(jù)物理臨界條件求極值。②圖解法:根據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量圖,畫出平行四邊形或者矢量三角形進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,確定最大值或最小值?！纠}3】

如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩滑塊放在粗糙水平面上,滑塊與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,兩輕桿等長,且桿長為l,桿與滑塊、桿與桿間均用光滑鉸鏈連接,桿與水平面間的夾角為θ,在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為m'的重物C,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度為g,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。(1)求地面對(duì)物體A的靜摩擦力大小。(2)無論物塊C的質(zhì)量多大,都不能使物塊A或B沿地面滑動(dòng),則μ至少要多大?解析:此題考查平衡中的極值問題,要注重?cái)?shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用,提升科學(xué)思維。(1)將C的重力按照作用效果分解,如圖所示。(2)當(dāng)A與地面之間的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí),Fmax=μ(mg+F1sin

θ)由Ff≤Fmax聯(lián)立解得求解平衡中的臨界問題和極值問題時(shí),首先要正確地進(jìn)行受力分析和變化過程分析,準(zhǔn)確找出臨界條件,找出平衡的臨界點(diǎn)和極值點(diǎn)。臨界條件必須在變化中去尋找,不能停留在一個(gè)狀態(tài)來研究臨界問題,而是把某個(gè)物理量推向極端,即極大或極小,并依此做出科學(xué)的推理分析,結(jié)合平衡條件列方程求極值?！咀兪接?xùn)練3】

物體的質(zhì)量為2kg,兩根輕繩AB和AC的一端連接于豎直墻上(B、C在同一豎直線上),另一端系于物體上,在物體上另施加一個(gè)方向與水平線成θ=60°的拉力F,如圖所示。要使兩繩都能伸直,且伸直時(shí)繩AC與墻面