2024-2025學年新教材高中物理第三章相互作用力-力階段提升課學案新人教版必修1

PAGE6-階段提升課第三章彈力和摩擦力(物理觀念——相互作用觀念)1．含彈簧類彈力問題的分析與計算：中學物理中的“彈簧”和“橡皮繩”也是志向化模型，具有如下幾個特性：(1)彈力遵循胡克定律F＝kx，其中x是彈簧的形變量。(2)輕：即彈簧(或橡皮繩)的重力可視為零。(3)彈簧既能受拉力，也能受壓力(沿著彈簧的軸線)，橡皮繩只能受拉力，不能受壓力。(4)由于彈簧和橡皮繩受力時，其形變較大，發(fā)生形變須要一段時間，所以彈簧和橡皮繩中的彈力不能突變。但是，當彈簧和橡皮繩被剪斷時，它們產(chǎn)生的彈力馬上消逝。2．對摩擦力的進一步理解：誤區(qū)一：有彈力就有摩擦力，有摩擦力就有彈力。從產(chǎn)生摩擦力的條件可知：有彈力存在僅僅是產(chǎn)生摩擦力的一個條件。雖有彈力存在，但兩物體間若沒有“相對運動或相對運動的趨勢”，則不會產(chǎn)生摩擦力；反之，若兩物體間有摩擦力，則肯定有彈力。誤區(qū)二：摩擦力的大小肯定與正壓力成正比。若摩擦力是滑動摩擦力，依據(jù)Ff＝μFN可知，兩物體間的滑動摩擦力的確與正壓力成正比。但對靜摩擦力而言，它是一個被動力，隨著使物體產(chǎn)生“相對運動趨勢”的外力的改變而改變，與正壓力大小無關(guān)，正壓力只可影響最大靜摩擦力的大小。誤區(qū)三：摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反。摩擦力的方向應(yīng)與“相對運動”或“相對運動趨勢”的方向相反，與物體的運動方向有可能相反也有可能相同。即摩擦力可以是阻力，也可以是動力。如圖所示，水平地面上堆放著圓木，關(guān)于圓木P在支撐點M、N處受力的方向，下列說法正確的是()A．M處受到的支持力豎直向上B．N處受到的支持力豎直向上C．M處受到的靜摩擦力沿MN方向D．N處受到的靜摩擦力沿水平方向【解析】選A。M處受到的支持力的方向與地面垂直向上，即豎直向上，故A正確；N處受到的支持力的方向與圓木P垂直向上，不是豎直向上，故B錯誤；圓木相對于地有向左運動的趨勢，則在M處受到的摩擦力沿地面對右，故C錯誤；因圓木P有沿圓木向下的運動趨勢，所以N處受到的摩擦力沿MN方向，故D錯誤。1.(水平2)木塊A、B分別重50N和60N，它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.2。夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm，彈簧的勁度系數(shù)為400N/m。系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動?，F(xiàn)用F＝2N的水平拉力作用在木塊B上，如圖所示。則在力F作用后()A．木塊A所受摩擦力大小是12NB．木塊A所受摩擦力大小是10NC．木塊B所受摩擦力大小是10ND．木塊B所受摩擦力大小是12N【解析】選C。依據(jù)題意可知兩木塊的最大靜摩擦力為fAmax＝50×0.2N＝10NfBmax＝60×0.2N＝12N此時彈簧彈力為F1＝kx＝400N/m×0.02m＝8N。用F＝2N的水平拉力作用在木塊B上，木塊B受到彈簧向右的彈力為8N，拉力為2N，共10N，小于最大靜摩擦力，故木塊B受到的靜摩擦力為10N，向左；此時木塊A受到向左的彈力為8N，小于最大靜摩擦力，故A不動，受到的靜摩擦力為8N，方向向右；綜上分析可知C正確，A、B、D錯誤。2.(水平4)如圖所示，將某勻稱長方體鋸成A、B兩塊后，在水平桌面上并對放在一起，現(xiàn)用水平力F推B，使A、B整體保持長方體沿F方向勻速運動，則()A．A在水平方向受到三個力的作用，且合力為零B．A在水平方向受到五個力的作用，且合力為零C．A對B的作用力方向與A、B接觸面垂直D．B對A的彈力大于桌面對A的摩擦力【解析】選A。對A受力分析，在水平方向上受B對A的彈力，桌面的滑動摩擦力，B對A的靜摩擦力，在三個力的作用下處于平衡，受力如圖，故A正確，B錯誤。B對A的彈力和靜摩擦力的合力與桌面的滑動摩擦力等值反向，與F的方向相同；依據(jù)牛頓第三定律可知，A對B的作用力方向與F的方向相反，不是與A、B接觸面垂直，故C錯誤。因為B對A的彈力與B對A的摩擦力垂直，二者的合力等于桌面對A的摩擦力，所以B對A的彈力小于桌面對A的摩擦力，故D錯誤?！狙a償訓練】如圖，在水平桌面上放置一斜面體P，兩長方體物塊a和b疊放在P的斜面上，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。若將a與b、b與P、P與桌面之間摩擦力的大小分別用f1、f2和f3表示。則()A．f1＝0，f2≠0，f3≠0 B．f1≠0，f2＝0，f3＝0C．f1≠0，f2≠0，f3＝0 D．f1≠0，f2≠0，f3≠0【解析】選C。物塊a相對于b，物塊b相對于P，都有沿斜面下滑的趨勢，所以a與b、b與P之間的摩擦力f1、f2不為零，把物塊a和b及斜面P看成一個整體，P與桌面之間沒有相對運動的趨勢，P與桌面之間的摩擦力f3為零，所以選項C正確，A、B、D錯誤。共點力的平衡問題(科學思維——科學推理)1．解決共點力平衡問題的四種方法：物理觀念情境模型建構(gòu)方法靜態(tài)平衡物體受三個共點力的作用而平衡，則隨意兩個力的合力肯定與第三個力大小相等、方向相反合成法物體受三個共點力的作用而平衡，將其中一個力按力的效果分解，則其分力和其他兩個力滿意平衡條件分解法物體受到三個或三個以上力的作用時，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組都滿意平衡條件正交分解法動態(tài)平衡物體受到三個力作用，一個力不變，另外兩個力方向發(fā)生改變，且滿意平衡條件圖解法2.平衡中的臨界和極值問題：問題類型解題方法方法解讀臨界問題解析法依據(jù)物體的平衡條件列方程,在解方程時采納數(shù)學學問求極值。常用二次函數(shù)求極值、均值不等式求極值、三角函數(shù)求極值以及幾何法求極值等圖解法依據(jù)平衡條件作出力的矢量圖,如只受三個力,則這三個力構(gòu)成封閉矢量三角形,然后依據(jù)矢量圖進行動態(tài)分析,確定最大值和最小值極限法通過恰當選取某個改變的物理量將問題推向極端(“極大”、“微小”、“極右”、“極左”等),把比較隱藏的臨界現(xiàn)象暴露出來,使問題明朗,便于分析求解極值問題解析法依據(jù)平衡條件列方程,通過數(shù)學學問求極值的方法。此方法有時運算量比較大,相對困難,而且還要依據(jù)物理情境進行合理的分析探討圖解法依據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量三角形,然后由圖進行動態(tài)分析,確定極值的方法。此方法簡便、直觀(多選)有始終角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑，AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽視，不何伸長的細繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示，現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再將達到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對P環(huán)的支持力FN和細繩拉力FT的改變狀況是()A．FN不變 B．FN變大C．FT變大 D．FT變小【解析】選A、D。以兩環(huán)組成的整體分析受力狀況如圖甲所示，依據(jù)平衡條件得，F(xiàn)N＝2mg保持不變；再以Q環(huán)為探討對象，分析受力狀況如圖乙所示，設(shè)細繩與OB桿間夾角為α，由平衡條件得，細繩的拉力FT＝eq\f(mg,cosα)，P環(huán)向左移一小段距離時，α減小，cosα變大，F(xiàn)T變小，故A、D正確，B、C錯誤。1．(水平2)如圖所示，一物體在三根不行伸長的輕繩的作用下處于靜止狀態(tài)，ac輕繩與豎直方向成37°角，bc輕繩與豎直方向成53°角。已知ac輕繩與bc輕繩能夠承受的最大拉力均為20N，cd輕繩能夠承受足夠大的拉力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8。則所掛重物的最大質(zhì)量為()A.1.6kgB．2.4kgC．2.5kg【解析】選C。以c點為原點建立直角坐標系，如圖所示：沿x軸：Tbc＝Tcdsin37°沿y軸：Tac＝Tcdcos37°當Tbc最大取20N，Tac＝eq\f(80,3)N＞20N，故不合題意；當Tac最大取20N，Tbc＝15N＜20N，Tcd＝25N；又吊籃處于平衡狀態(tài)：故：Tcd＝mg，所以m＝2.5kg，故A、B、D錯誤，C正確。2.(水平4)如圖所示，固定在水平地面上的物體A，左側(cè)是圓弧面，右側(cè)是傾角為θ的斜面，一根輕繩跨過物體A頂點上的小滑輪，繩兩端分別系有質(zhì)量為m1、m2的小球B、C，假設(shè)繩與物體A的表面平行，當兩球靜止時，小球B與圓弧圓心之間的連線和水平方向的夾角也為θ，不計一切摩擦，則m1、m2之