《黑龙江省虎林市高级中学人教版高中物理必修一课件：第三章 相互作用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《黑龙江省虎林市高级中学人教版高中物理必修一课件：第三章 相互作用（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 力的基本概念 1 力的概念 力是物体对物体的作用2 力的性质 1 力不能离开物体而独立存在 2 力是物体之间的相互作用 3 力是矢量 既有大小又有方向 重力 弹力 1 产生条件 1 两物体接触 2 发生弹性形变 两者缺一不可 并且弹力和形变同时产生 同时消失 2 弹力的方向 1 弹簧的弹力方向 总是指向恢复原状的方向 2 点与平面 平面与平面接触处的弹力垂直于平面指向被压或被支持的物体 若是曲面则垂直于接触处的公切面 3 轻绳和细线的拉力沿绳和线指向它们收缩趋势的方向 3 弹簧弹力的大小 胡克定律 1 内容 弹簧发生弹性形变时 弹力的大小F跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成正比 2 表达式
2、 F kx k是弹簧的劲度系数 单位为N m k的大小由弹簧本身性质决定 x是弹簧长度的变化量 不是弹簧形变以后的长度 如何判断弹力的有无 1 根据弹力产生的条件直接判断根据物体是否接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力 此方法多用来判断形变较明显的情况 2 利用假设法判断对形变不明显的情况 可假设两个物体间弹力不存在 看物体还能否保持原有的状态 若运动状态不变 则此处不存在弹力 若运动状态改变 则此处一定存在弹力3 如图所示 细绳竖直拉紧 小球和斜面接触 并处于静止状态 则小球受到的力可能是 A 重力 绳的拉力B 重力 绳的拉力 斜面的弹力C 重力 斜面的弹力D 重力 绳的拉力 斜面的弹力和摩
3、擦力 AD 如图 小球A在车厢内随车厢一起向右运动 1 若车厢和小球做匀速直线运动 则小球A受力平衡 所以车厢后壁对小球无弹力 2 若车厢和小球向右做加速运动 则由牛顿第二定律可知 后车厢壁对小球的弹力水平向右 实验 探究弹力与弹簧伸长量的定量关系 实验原理弹簧受到拉力会伸长 平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等 如图所示 可以用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力 伸长量由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算 多测几组数据 用列表和作图的方法探索出弹力与弹簧伸长的定量关系 实验器材铁架台 弹簧 钩码 天平 刻度尺 坐标纸等 实验步骤1 测量弹簧的伸长量及所受的拉力 列表作出记录 要尽可能多测几组数据
4、 2 根据所测数据在坐标纸上描点 最好以力为纵坐标 以弹簧的伸长量为横坐标 3 按照图中各点的分布与走向 尝试作出一条平滑的曲线 包括直线 4 以弹簧的伸长量为自变量 写出曲线所代表的函数 静摩擦力 1 产生 两个相互接触的物体 有相对运动趋势时产生的摩擦力 2 产生条件 相互接触且挤压 有相对运动趋势 接触面粗糙 3 作用效果 总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用 相对 的含义 相对 既不是对 地 也不是对 观察者 相对 的是跟它接触的物体 即把其中一个物体作参考系 分析另一个物体相对于参考系的运动 4 方向 总是与物体的相对运动趋势方向反 6 最大静摩擦力 静摩擦力的最大值与接触面的压力成
5、正比 还与接触面的粗糙程度有关系 在实际问题中最大静摩擦力大于滑动摩擦力 但在一般计算时 若无特别说明 认为二者相等 5 大小 随外力的变化而变化 即 只与外力有关而与正压力无关 计算时只能根据物体所处的状态 平衡或加速 由平衡条件或牛顿运动定律求解 假设接触面光滑 如果发生相对滑动 即是有相对运动趋势 存在静摩擦 如果不发生相对滑动 则不存在静摩擦假设接触面光滑时的相对运动方向即为相对运动趋势方向 即摩擦力的反方向 静摩擦力的有无及方向判断 在车厢内悬线下悬挂一小球m 当汽车做匀变速直线运动时 悬线将与竖直方向成某一角度 若在汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体m1 则关于汽车的运动情况和物
6、体m1的受力情况正确的说法是 A 汽车一定向右做加速运动B 汽车也可能向左运动C m1除受到重力 底板的支持力作用外 还一定受到向右的摩擦力作用D m1除受到重力 底板的支持力作用外 还可能受到向左的摩擦力作用 BC 滑动摩擦力 1 产生 两个相互接触的物体发生相对运动时产生的摩擦力2 产生条件 相互接触且挤压 有相对运动 接触面粗糙 3 作用效果 总是起着阻碍物体间相对运动的作用 4 方向 跟接触面相切 并跟物体相对运动方向相反 5 大小 滑动摩擦力大小与压力成正比 即 f N 只与接触面的粗糙程度 接触面的材料有关 与接触面积和接触面上受力 运动状态无关 注意 摩擦力阻碍物体的相对运动 不
7、一定阻碍物体的运动 摩擦力可以作动力 也可以作阻力 物体受静摩擦力还是滑动摩擦力作用 不能根据物体是运动还是静止来判断 而应先判断物体相对于另一物体是有 相对运动 还是有 相对运动趋势 受静摩擦力作用的物体不一定静止 受滑动摩擦力作用的物体也不一定运动 一 力的合成与分解1 力的合成 1 合力与分力 定义 如果一个力产生的效果跟几个力共同作用的效果相同 这一个力就叫那几个力的合力 那几个力就叫这个力的分力 逻辑关系 合力和分力是一种等效替代关系 2 共点力 作用在物体的同一点 或作用线的延长线交于一点的力 3 力的合成 求几个力的合力的过程或方法 4 力的合成 平行四边形定则 求两个互成角度的
8、共点力F1 F2的合力 可以用表示F1 F2的有向线段为邻边作平行四边形 平行四边形的对角线 在两个有向线段F1 F2之间 就表示合力的大小和方向 如图甲所示 三角形定则求两个互成角度的共点力F1 F2的合力 可以把表示F1 F2的线段首尾顺次相接地画出 把F1 F2的另外两端连接起来 则此连线就表示合力的大小和方向 如图乙所示 合力范围的确定 1 两个共点力的合成 F1 F2 F合 F1 F2 即两个力大小不变时 其合力随夹角的增大而减小 当两力反向时 合力最小 为 F1 F2 当两力同向时 合力最大 为F1 F2 2 三个共点力的合成 三个力共线且同向时 合力最大 为F1 F2 F3 任取
9、两个力 求出其合力的范围 如果第三个力在这个范围之内 则三个力的合力的最小值为零 如果第三个力不在这个范围内 则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小的力的和的绝对值 一 实验 验证两个力合成时的平行四边形定则 二 实验器材木板 白纸 弹簧测力计 两个 橡皮条一段 细绳 两条 白纸 刻度尺 三角板 图钉 铅笔 三 实验步骤1 在桌面上平放一块方木板 在方木板上铺一张白纸 用图钉把白纸固定在方木板上 2 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点 在橡皮条的另一端拴上两条细绳套 3 用两个弹簧秤分别钩住两个绳套 互成角度地拉橡皮条的同一结点 使橡皮条伸长 结点到达某一位置O 如图所示 4 用铅笔记
10、下O点的位置和两条细绳的方向 读出两个弹簧秤的示数 5 用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线 按照一定的标度作出两个力F1和F2的图示 用平行四边形定则求出其合力F 6 只用一个弹簧秤 通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O 读出弹簧秤的示数 并记下细绳的方向 按同一标度作出这个力F 的图示 7 比较力F 与F的大小和方向 看它们在一定范围内是否相等 8 改变两个分力的大小和夹角 重复实验 注意事项1 一实验中的两只弹簧测力计保证相同 2 在同一次实验中 使橡皮条拉长时 结点O位置一定要相同 3 用两只弹簧测力计夹角不宜太大也不宜太小 在60 100 之间为宜 4 使弹簧测力计
11、与木板平行 并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上 避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦 5 在同一次实验中 画力的图示所选定的标度要相同 并且要恰当选取标度 2 力的分解 1 概念 求一个力的分力的过程 2 遵循原则 平行四边形定则或三角形定则 3 分解的方法 按力产生的效果进行分解 正交分解 按力的效果分解 1 根据力的作用效果确定两个分力的方向 2 再根据两个实际分力方向画出平行四边形 3 最后由平行四边形知识求出两分力的大小 如右图所示 物体的重力G按产生的效果分解为两个分力 F1使物体下滑 F2使物体压紧斜面 正交分解法 1 定义 把各个力沿相互垂直的方向分解 2
12、运用正交分解法解题的步骤 正确选择直角坐标系 通常选择共点力的作用点为坐标原点 坐标轴x y的选择可按下列原则去确定 a 尽可能使更多的力落在坐标轴上 b 沿物体运动方向或加速度方向建立坐标轴 c 若各种设置效果一样 则沿水平方向 竖直方向建立两坐标轴 如图 水平地面上一重60N的物体 在与水平面成30 角斜向上的大小为20N的拉力F作用下做匀速运动 求地面对物体的支持力和地面对物体的摩擦力大小 力的分解几种情况 1 已知合力和两个分力的方向 求两个分力的大小 如图所示 已知F和 显然该力的平行四边形是唯一确定的 即F1和F2的大小也被唯一地确定了 2 已知合力和一个分力的大小与方向 求另一分
13、力的大小和方向 如图所示 已知F F1和 显然此平行四边形是唯一确定的 即F2的大小和方向 角 也已确定 也被唯一地确定了 3 已知合力 一个分力的方向和另一分力的大小 即已知F F1与F的夹角 和F2的大小 这时则有如下的几种可能情况 第一种情况是F F2 Fsin 则有两解 如下图左所示 第二种情况是F2 Fsin 时 则有唯一解 如图上图右所示 第三种情况是F2F时 则有唯一解 右图所示 1 两个共点力的合力为F 如果它们之间的夹角 固定不变 使其中一个力增大 则 A 合力F一定增大B 合力F的大小可能不变C 合力F可能增大 也可能减小D 当0 90 时 合力F一定减小 BC 物体的受力
14、分析受力分析应掌握三个原则 1 按一定的顺序去分析力先重力和已知 再分析弹力 摩擦力的顺序分析 2 画好受力图后 要按顺序检查 结合牛顿第二定律及时进行修正 防止多力和少力 3 受力分析口诀 地球周围受重力绕物一周找弹力考虑有无摩擦力合力分力不重复只画受力抛施力 善于变换研究对象如果题目中给出的物体不止一个 在分析物体受力情况时 往往不能直接判断它与接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力 这时可以采用隔离法 或整体法 先分析其他物体 或整体 的受力情况 再分析被研究物体的受力情况 L型木板P 上表面光滑 放在固定斜面上 轻质弹簧一端固定在木板上 另一端与置于木板上表面的滑块Q相连 如图所示 若P Q一起沿斜面匀速下滑 不计空气阻力 则木板P的受力个数为 A 3B 4C 5D 6
