《高中物理《相互作用》教案5 新人教版必修1（通用）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理《相互作用》教案5 新人教版必修1（通用）（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 力 物体的平衡复习 一、力的分类1.按性质分重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力（按现代物理学理论，物体间的相互作用分四类：长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用；短程相互作用有强相互作用和弱相互作用。宏观物体间只存在前两种相互作用。）2.按效果分压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力图1-1 图1-23.按产生条件分场力（非接触力）、接触力。4.弹力的方向*压力、支持力的方向总是垂直于接触面。*绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。*杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。5.胡克定律图1-3*F=kx,还可以表示成F=kx，既弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成
2、正比。*“硬”弹簧，是指弹簧的k值大。（同样的力F作用下形变量x小）图1-3中两物体重分别为G1、G2，两弹簧劲度分别为k1、k2，弹簧两端与物体和地面相连。用竖直向上的力缓慢向上拉G1，最后平衡时拉力F= G1+2 G2，求该过程系统重力势能的增量。（）图1-4 图1-56.滑动摩擦力*F=FN中的FN不一定等于重力G。( 图1-4中FN=Fsin-G)7.静摩擦力图1-6*不能用滑动摩擦定律计算。0FfFm，其最大值可认为等于滑动摩擦力，既Fm=FN。(图1-5为两个相同木块A、B，AB间最大静摩擦力Fm=5N，水平面光滑。拉力F至少多大，AB才会相对滑动？答案：10N。)8.摩擦力方向和
3、物体运动方向可成任意角度例如小车向右加速运动，物体沿车后壁匀速下滑，物体受的摩擦力竖直向上，而运动方向不断改变。（轨迹为抛物线）9.弹力和摩擦力都是被动力弹力、摩擦力的大小和方向都由物体的受力情况和运动情况共同决定。二、力的合成与分解1.矢量的合成与分解都遵从平行四边形法则（可简化成三角形法则）图1-7（a） 图1-7(b)*平行四边形法则实质上是等效替换的法则。一个矢量的作用效果和另外几个矢量共同作用的效果相同，就可以用这一个矢量代替那几个矢量，也可以用那几个矢量代替这一个矢量，而不改变原来的作用效果。图1-82.应用举例例1.A的质量是m,A、B始终相对静止沿水平面向右运动。当a=0时和a
4、=0.75g时，B对A的作用力FB各多大？分析：B对A的作用力FB是B对A的支持力和摩擦图1-9力的合力。而A的重力和FB的合力是ma。（a=0时FB=mg，方向竖直向上；a=0.75g时FB=1.25mg，方向与竖直方向成37o角斜向右上方。FB与斜面倾角的大小无关。）例2.质量为m电荷为q的小球在匀强电场中由静止释放后沿直线OP运动。所加匀强电场的电场强度E的最小值是多少？分析：小球所受合力方向必为OP方向，用三角形法则重力竖直向下，从M点开始画电场力，其终点应在OP上。不难看出，当电场力垂直与OP时E最小，等于。例3.轻绳总长l，用轻滑轮悬挂重G的物体。绳能承受的最大拉力是2G。图1-1
5、0将B缓慢向右移动d而使绳不断，求d的最大值。分析：用菱形求解。由相似形知识可得：dl=4，所以d最大为。三 、物体的受力分析1.明确研究对象研究对象既可以是某一个物体，也可以是相互接触而且保持相对静止的若干个物体。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力既外力不分析研究对象施予外界的力。2.找力的顺序必须是先场力（包括重力、电场力、磁场力），后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力（有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）。图1-113.只画性质力，不画效果力4.需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形例1.如图，A静止在水平面上，B、C质量分别为M、m，始终保持相对静止共同沿斜
6、面下滑B的上表面保持水平。A、B间的动摩擦因数为。（1）匀速下滑，（2）加速下滑。求B、C所受各力。分析：（1）分析B与A间的弹力和摩擦力时，以BC整体为对象较好。图1-12（a）（2）先以BC整体为对象求A对B的弹力、摩擦力，并求出a，再以C为对象求B、C间的弹力、摩擦力。例2. 小球质量m电荷+q，沿水平绝缘杆以初速度v向右滑动，球与杆间的动摩擦因数为。试分析小球以后的运动情况。分析：先分析场力。重力G=mg方向向下，洛伦兹图1-12（b）力F=qvB方向向上。弹力的大小、方向取决于v和的大小关系。须分三种情况讨论。当v时，在摩擦力作用下，v、F、FN、Ff都减小，到v=时达到平衡而做匀速
7、运动；当V时，在摩擦力作用下，v、F减小而FN、Ff增大，故v一直减到零；当v=时，F=G, FN、Ff均为零，小球保持匀速运动。四、共点力的平衡1.共点力几个力作用于物体的同一点，或它们的作用线交于同一点（该点不一定在物体上），这几个力叫共点力。2.共点力的平衡条件在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。3.判定定理物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡，则这三个力必为共点力。（若将这表示这三个力的矢量首尾相接，恰能组成一个封闭三角形。） 图1-13(a)图1-13(b)4.应用举例例1.质量为m的均匀绳两端悬于同一水平天花板上的A、B两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成角。求绳的A端所受
8、拉力F1和绳中点C处的张力F2。分析：以AC段绳为研究对象，所受的三个力为共点力。可得：例2.重G的均匀长梯斜靠在光滑竖直墙和粗糙水平面间静止。两端到墙角的距离分别为a、b。求地面对梯的弹力FN和摩擦图1-14力Ff的大小。分析：FN和Ff的合力F1可称为地面对梯的作用力。则G、F1和墙对梯的弹力F2必为共点力。该点为图中O点。由平行四边形法则得：。再由F1的正交分解可得FN=G, Ff=。例3.重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？ 图1-15(a)分析：小球受G、F1、F2三个共点力作用而平衡
9、，用三角形法则，G、F1、F2三个矢量组成封闭三角形，G的大小、方向都不变；F1的方向不变；F2的终点必须在F1所在直线上，如图所示，F1逐渐变小，F2先变小后变大。图1-15(b)五、力矩 力矩的平衡1.认真找力臂，准确写表达式例1.长L重G的均匀杆OP上端有固定转动轴O，在下端P施一个力F，使OP缓慢转动一个角度（1）F保持水平；（2）F保持竖直；（3）F保持 图1-16与杆垂直，以上三种情况下，F的力矩大小、力的大小、各如何变化？F作的功各是多少？分析：F的力矩都等于重力的力矩，MF=MG=随的增大而增大。又由可得：它们的大小变化规律是不一样的。三种情况下F作的功都等于重力势能的增加，既
10、。例2.杆的上端有固定转动轴，下端分别作用两个力F1、F2，两个力终端的连线与杆平行（F1 F2），试比较F1、F2的力矩的大小。分析：可将F1沿杆和F2方向分解，沿杆的分力的 图1-17力矩为零，所以F1、F2的力矩必相等。例3.均匀桌重30kg长4m，桌腿间距2m，左端放重10kg的重物（视为质点），在右端施一竖直方向的力F。当（1）F向上，（2）F向下，为使桌子不翻倒，F的最大值是多少？ 图1-18分析：求力矩必须首先明确是力对哪个转动轴的力矩。本题两次翻倒的转动轴是不同的。（1）Fm=67N，（2）Fm=600N。2.力矩的平衡有固定转动轴的物体的平衡条件是力矩的代数和为零，既M合=0
11、。例.均匀直角尺ABC总重G，AB=2BC，A端有固定转动轴。（1）为使AB保持竖直，在尺上至少施加多大的拉力？该力应施于那点？方向如何？（2）让该尺自由悬于轴上，静止后AB与竖直方向成 图1-19多大角？分析：（1）力矩固定后，为使力最小，力臂就应该最大；为使力臂最大，就该在物体上取离轴最远的点。故拉力应施于C点，与竖直方向成arctan2，指向右上方，大小为。（2）平衡时AB与BC的重力矩相等。与竖直方向成。（认真作图，从图中找力臂。）3.稳度物理学中把物体的稳定程度叫做稳度。决定稳度的因素有：底面积的大小和中心的高度。当重力作用线超出底面积时，物体就会倾倒。例.拖拉机中心在O点，前后轮与地面的接触点是A、B，AO、OB间的水平距离分别为a、b，O点离地面高h。为保证它不翻倒，最 图1-20（a） 图1-20（b）多能开上倾角多大的斜坡？分析：当重力作用线刚好通过A点时，拖拉机就会倾倒。这时对应的斜坡倾角是arctan。
