第三章《物体间的相互作用力》

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1、第三章物体间的相互作用力新课标要求内容标准(1)通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律,能用动摩擦因数计算摩擦力(2)知道常见的形变,通过实验了解物体的弹性,知道胡克定律 第一单元 力、力学中常见的三种力一、力1、定义:力是的作用说明:定义中的物体是指施力物体和受力物体,定义中的作用是指作用力与反作用力。2、力的性质 力的物质性:力不能离开单独存在。 力的相互性:力的作用是的。 力的矢量性:力是矢量,既有也有。 力的独立性:一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用。3、力的分类 按性质分类:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等(按现代物理学理论, 物体间的相互作用分四类:万

2、有引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。) 按效果分类:拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等 按研究对象分类:内力和外力。 按作用方式分类:重力、电场力、磁场力等为场力,即非接触力,弹力、摩擦力为接 触力说明:性质不同的力有相同的效果,效果不同的力是性质相同的。4、 力的作用效果:是使物体。5、 力的三要素是: 、 、 。6、力的图示:用一根带箭头的线段表示力的三要素的方法。7、力的单位:是牛顿,使质量为1千克的物体产生1米/秒2加速度力的大小定义为1牛顿。二、重力1、产生:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫重力。 说明:重力是由于地球的吸引而产生的力,但它并不等于地球对

3、物体的引力。重力是地球对物体的万有引力的一个,另一个分力提供物体随地球旋转所需的。由于物体随地球自转所需向心力很小,所以计算时一般可近似认为物体重力的大小等于地球 对物体的引力。2、大小:G=mg (说明:物体的重力的大小与物体的运动状态及所处的状态都无关)3、 方向: (说明:不可理解为跟支持面垂直)4、 作用点:物体的。5、重心:重心是物体各部分所受重力合力的作用点。 说明:(1)重心可以物体上。物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系。重心一个等效的概念。(2)有规则几何形状、质量分布均匀的物体,其重心在安的。质量分布不均匀的物体,其重心随物体的形状和质量分布的不同而。(3) 薄物体的重

4、心可用法求得。【例 1】关于重力的说法正确的是( )A. 物体重力的大小与物体的运动状态有关,当物体处于超重状态时重力大,当物体处于失重状态时,物体的重力小B. 重力的方向跟支持面垂直C. 重力的作用点是物体的重心D. 重力的方向总是通过地心三、弹力1、 定义:发生的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生的力2、 产生条件:、(非弹性形变在形变过程中也是有弹力的)。3、方向:弹力的方向与施力物体的形变方向相反,作用在迫使物体发生形变的物体上。 弹力方向的判断方法: 弹簧两端的弹力方向的是与弹簧中心轴线相重合,指向弹簧恢复原状方向; 轻绳的弹力方向沿绳收缩的方向,离开受力物体; 面与面、点与面

5、接触时,弹力方向垂直于面(若是曲面则垂直于切面)且指向受力物体。 球面与球面的弹力沿半径方向,且指向受力物体。 轻杆的弹力可沿杆的方向,也可不沿杆的方向。 根据物体的运动情况。利用平衡条件或牛顿定律判断【例 2】如图所示中的球和棒均光滑,试析它们受到的弹力甲 乙 丙4、大小:弹簧在弹性限度内,遵从胡克定律F = kx。一根张紧的轻绳上的张力大小处 处相等。非弹簧类的弹力是形变量越大,弹力越大,一般应根据物体的运动状态,利用平 衡条件或牛顿定律来计算。【例3】如图,两木块的质量分别是m和m,两轻弹簧的劲度系数分别为k和k,上面的1 2 1 2 木块压上面的弹簧上,整个系统处于平衡状态,现缓慢向上

6、提上面的木块直到它刚 离开上面的弹簧,在这个过程中,下面的木块移动的距离为( )A.罂k1四、摩擦力m gB. 2k1D. k 21、 定义:当一个物体在另一个物体的表面上有或有时,受到的另一个物体阻碍它或的力,叫摩擦力,可分为静摩擦力和滑动摩擦力。2、产生条件:接触面粗糙;相互接触的物体间有弹力;接触面间有相对运动或相对运 动趋势。说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解3、 摩擦力的方向:静摩擦力的方向总跟接触面并与相反 动摩擦力的方向总跟接触面并与相反4、摩擦力的大小:静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关,趋势越强,静摩擦力越 大,但不能超过最大静摩擦力,即0 f f ,具体大

7、小可由物体的运动状态结合动力学规律m求解。滑动摩擦力的大小f = rF。N说明:滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速度和加速度都。只由和两个因素决定,而动摩擦因数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关。注意:在计算摩擦力的大小之前,必须首先分析物体的运动的情况,判明是滑动摩擦,还是 静摩擦,若是滑动摩擦,可用f = RF计算,但要注意F是接触面的正压力,并不总是等于NN 物体的重力。若是静摩擦,一般应根据物体的运动情况(静止、匀速运动或加速运动),利 用平衡条件或运动定律求解。【例4】水平传送带的装置如图所示,O为主动轮,O为从动轮。当主动轮顺时针匀速转 12动时,物体被轻轻地放在A端皮带

8、上。开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置C后滑动停 止,之后就随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地B端。在传送的过程中,若皮带和轮不 打滑,则物体受到的摩擦力和皮带上P、Q两处(在OO连线上)所受摩擦力情况正确的是 12()A. 在AC段物体受水平向左的滑动摩擦力,P处受向上的滑动摩擦力B. 在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力,P处受向上的滑动摩擦力C. 在CB段物体不受静摩擦力,Q处受向下的静摩擦力D. 在CB段物体受水平向右的静摩擦力,P、Q两处始终受向下的静摩擦力【例5】如图所示,表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮,两物体P、Q用轻绳连接并跨过滑 轮(不计滑轮的质量和摩擦),P悬于空中, 的

9、恒力推Q时,P、Q仍静止不动,贝9(A. Q 受到的摩擦力一定变小B. Q 受到的摩擦力一定变大C. 轻绳上拉力一定变小D. 轻绳上拉力一定不变第二单元 力的合成与分解一、合力与分力1、一个务如果它产生的效果跟几个力共同作用所产生的相同,这个力就叫做那几个力的合力,那几个务就叫做这个力的分力。2、合力与它的分力是力的效果上的一种关系。二、力的合成与分解1、求几个力的叫力的合成,求一个力的叫力的分解。2、运算法则:(1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力FF2的合力,可以把f2的线段为邻力作平行四边形,它的对角线即表示合力的大小和方向;;1(2) 三角形法则:求两个互成角度的共点力样的合力,

10、可以把F2首尾相接地画出来,把FF2的另外两端连接起来,则此连接就表示合力F的大小和方向;;(3) 共点的两个力样的合力f的大小,与它们夹角e有关,e越大,合力越小;e越小, 合力越大,合力可能比分力大,也可能比分力小,F与F2同向时合力最大,F、F2反向时合 力最小,合力大小的取值范围是|IWFW。【例 5】两个力的合力与这两个力的关系,下列说法中正确的是()A. 合力比这两个力都大B. 合力至少比两个力中较小的力大C. 合力可能比这两个力都小D. 合力可能比这两个力都大三、力的分解计算力的分解是力的合成的逆运算,同样遵过平行四边形法则,两个分力的合力是唯一确定的, 而一个已知力可能分解为大

11、小、方向不同的分力,即一个力的两个分力不是唯一的,要确定 一个力的两个分力,应根据具体条件进行。1、按力产生的效果进行分解2、按问题的需要进行分解具体问题的条件有 已确定两个分力的大小,可求得分力的方向。 已确定一个分力的方向,可求得分力的大小 已确定一个分力的大小和方向,可求得另一个分力的大小和方向 已确定一个分力的大小和另一个分力的方向,可求得一个分力的大小和另一个分力 的方向。四、正交分解法物体受到多个力作用时求其合力,可将各个力沿两个相互垂直的方向进行正交分解,然 后再分别沿这两个方向求出合力,正交分解法是处理多个力作用问题的基本方法,步骤为:1、正确选择直角坐标系,一般选共点力的作用

12、点为原点,水平方向或物体运动和加速度方 向为x轴,使尽量多的力在坐标轴上。2、正交分解各力,即分别将各力投影在坐标轴上,分别求出坐标轴上各力投影的合力。F = F + F + F +. + F F = F + F + F +. + Fx 1x 2x 3xnxy 1y 2 y 3ynyI ( F、3、共点力合力的大小为F = F2 + F2,合力方向与x轴夹角9 = arctan rx y (F 丿【例6】将一个20N的力进行分解,其中一个分力的方向与这个力成30,试求( 1)另一个分力的大小不会小于多少?(2)若另一个分力大小为2黑3 N,则已知方向的分力的大小是多少?【例7】(09海南卷)用

13、一根长1m的轻质细绳将一副质量为1婕的画框对称悬挂在墙壁上, 已知绳能承受的最大张力为10N,为使绳不断裂,画框上两个挂钉的间距最大为()A.C.10 m; 2)B.D.v2m24第三单元 物体的受力分析(隔离法与整体法)1、物体受力分析方法 把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来,并画出受力图,就是受力 分析。对物体进行正确地受力分析,是解决好力学问题的关键。受力分析的顺序:先找重力, 再找接触力(弹力、摩擦力),最后分析其它力(场力、浮力等)2、受力分析的几个步骤。 灵活选择研究对象:也就是说根据解题的目的,从体系中隔离出所要研究的某一个物体, 或多物体中隔离出某一部分作

14、为单独的研究对象,对它进行受力分析。所选择的研究对 象要与周围环境联系密切并且已知量尽量多;对于较复杂问题,由于物体系各部分相互 制约,有时要同时隔离几个研究对象才能解决问题,究竟怎样选择对象要依题意灵活处 理。 对研究对象周围环境进行分析:除了重力外查看哪些物体与研究对象直接接触,对它有 力的作用。凡是直接接触的环境都不能漏掉分析,而不直接接触的环境千万不要考虑进 来。然后按照重力、弹力、摩擦力的顺序进行力的分析,根据各种力的产生条件和所满 足的物理规律,确定它们的存在或大小、方向、作用点。 审查研究对象的运动状态:是平衡态还是加速状态等等,根据它所处的状态有时可以确 定某些力是否存在或对某

15、些力的方向作出判断。 根据上述分析,画出研究对象的受力分析图 ;把各力的方向、作用点(线)准确地表示 出来。3、受力分析的三个判断依据: 从力的概念判断,寻找施力物体; 从力的性质判断,寻找产生原因; 从力的效果判断,寻找是否产生形变或改变运动状态;二、隔离法与整体法1、整体法:以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。在许多问题中可以用 整体法比较方便,但整体法不能求解系统的内力。2、隔离法:把系统分成若干部分并隔离开来,分别以每个部分为研究对象进行受力分析,分 别列出方程,再联立求解的方法。3、通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔 离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交叉使用。4、注意要点 研究对象的

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