高二物理复习 第二章 相互作用 力 受力分析 人教实验版 15页

高二物理复习 第二章 相互作用 力 受力分析 人教实验版 ‎ 一. 本周教学内容：‎ 复习 第二章 相互作用——力 受力分析 ‎［重点、难点解析］‎ 一、力 重力 弹力 对力的认识应从力的物质性、相互性、方向性、力的作用效果、力与运动的关系等全面入手去认识。‎ ‎1. （1）力是物体之间的相互作用，力不能脱离物体而独立存在. 力是与物体间的相互作用分不开的，不能无中生有地添加力，有力必然存在施力体和受力体，找不到施力体和受力体的力是不存在的。‎ ‎（2）力不仅有大小，而且还有方向，力是矢量，可用力的图示表示。‎ ‎（3）力的作用效果：使物体发生形变或改变物体的运动状态. 有力必产生力的作用效果，应从力的作用效果上判断力的存在。‎ ‎（4）力的单位是牛顿，用N表示。‎ ‎2. 力的分类，可按力的性质分，有重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等. 可按力的作用效果分为拉力、压力、支持力、动力、阻力、回复力、向心力等. 效果不同的力，性质可以相同. 性质不同的力，效果可以相同。‎ 二、重力 ‎1. 产生原因：地球的吸引. 但不是万有引力。它是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转的向心力. 地球上的一切物体都受重力作用。‎ ‎2. 在已知物体质量m的情况下G=mg，在地球上的不同位置，同一物体的重力大小略有不同，重力的大小用弹簧秤测量。‎ 在地球上的不同位置，同一物体的重力大小不同。这是因为在地球上的不同位置物体随地球自转所需的向心力不同：‎ 赤道上最大，两极最小；由于地球是椭圆球，在地球上不同的位置物体受地球的吸引力不同：赤道上最小，两极最大；物体的重力是吸引力与向心力之差；所以物体的重力随物体在地球上的纬度的变化而变化，在两极最大，在赤道上最小，越高越小。‎ ‎3. 方向：竖直向下，但不是指向地心。‎ ‎4. 重心：重力的作用点，重心的位置与物体的形状和质量分布有关. 质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心，但物体的重心不一定在物体上，可用悬挂法测定。‎ 三、弹力 ‎1. 产生：弹力是直接接触的物体间由于发生弹性形变而产生的力，产生条件是：（1）两物体直接接触；（2）物体发生弹性形变，可见物体所受的弹力是由于施力物体发生形变产生的，其实质是由电磁力引起的。‎ ‎2. 方向：总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反，跟物体形变的方向相反。 具体是：（1）压力的方向垂直接触面指向被压的物体，支持力的方向垂直接触面指向被支持的物体。（2）绳的拉力方向沿绳指向绳收缩的方向，但硬杆的受力方向不一定沿杆的方向，应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿运动定律来确定。‎ ‎3. 大小：弹力的大小跟形变的大小有关， 形变越大弹力越大。（1）弹簧在弹性限度内弹力大小遵循胡克定律。 （2）一般情况下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1. 一木箱放在水平地面上，关于木箱和地面受力的下列叙述正确的是（ ）‎ A. 地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；木箱没有发生形变，所以木箱不受弹力 B. 地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；木箱受到向上的弹力，是因为木箱也发生了弹性形变 C. 地面受到了向下的弹力，是因为木箱发生了弹性形变；木箱受到向上的弹力，是因为地面也发生了弹性形变 D. 以上说法都不正确 解析：‎ 两个相互接触的物体之间发生了弹性形变，由于要恢复原状，从而对跟它接触的物体产生弹力的作用。甲物体受到弹力的作用，是因为乙物体发生了弹性形变而产生的，因此只有C选项正确。本题考查了弹力是由于施力物体发生了弹性形变，且有恢复原状的趋势而对受力物体产生的作用力，通俗地说：你受力我形变。‎ 答案：C ‎4、弹力的分析、弹力的计算——胡克定律 明确弹簧的状态及变化，正确地作出清晰的图示，准确地确定弹簧的状态变化量、位移量是解决问题的关键.‎ ‎（1）在弹性限度内，弹簧的弹力大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比（胡克定律），即F=kx，k是弹簧的劲度系数，表示弹簧本身的一种属性，它的数值与弹簧的材料、弹簧的粗细及弹簧的长度有关，在其他条件一定时，弹簧越长，k越小。因此应用胡克定律时一定分清原长l0、现长l、伸长x，它们的关系是x=l－l0。‎ ‎（2）除弹簧外，其他物体的弹力大小，通常应根据研究对象的运动情况，利用平衡条件或动力学规律建立方程求解.‎ 例2. 如图所示，劲度系数为、的两根弹簧中间拴接了一个质量为m的物体，与地面间不拴结，今在 A点加一向上的作用力使下端刚好离开地面，试求A点上升的距离。‎ 解析：A端原来离地面的距离为 提起后A端离地的距离为 所以A端上升 答案：‎ ‎5、弹力的有无及方向的判断 产生弹力的条件是“接触且有形变”，仅接触不一定有弹力，关键决定是否有形变. 但“微小形变”很难判断，一般采用“假设法”“反证法”由已知运动状态和其他条件，利用平衡条件或牛顿定律分析推理判断。‎ ‎（1）弹性形变是产生弹力的必要条件，相互接触的物体间不一定存在弹力，只有当物体在相互接触处产生挤压、拉伸或扭转等弹性形变时，相互接触的物体间才会产生弹力。‎ ‎（2）在判断弹力是否存在时，假设法是很有效的。以假设某接触面消失是否会引起物体状态的变化作为依据，判断状态是否改变。‎ ‎（3）弹力的方向与物体形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上。 ①轻绳受力，只能产生拉力，方向沿绳子且指向绳子收缩的方向。②轻杆受力，有拉伸、压缩、弯曲、扭转形变，轻杆的弹力具有多向性，要根据物体的运动情况，利用平衡条件或动力学规律判断。③轻弹簧受力，有压缩、拉伸形变，既能产生拉力又能产生压力，方向沿弹簧的轴线方向。④物体面与面接触时，弹力的方向垂直于面（若是曲面则垂直切面），且指向受力物体。‎ 例3. 如图的四个小图中接触面均光滑，图中标出了弹力的示意图，则正确的是（ ）‎ A. a、b、d B. b、c C. b、c、d D. a、b、c、d 解析：球A均处于光滑平面B、C之间且均相互接触，至于A与接触面有无挤压则要用到假设法，在图a中，假设B不存在，A的运动状态不会改变，故只有C对A有作用力；同理可得图b、图c两图中若撤去B或 ‎ C，球A的运动状态均将发生变化，故B、C两接触面都受到挤压。图d同图a一样，B与A之间无相互作用力，故a、b、c、d四图均对。‎ 答案：D 四、摩擦力 物体的受力分析 l. 静摩擦力发生在相对静止的具有相对运动趋势的两个物体之间，静摩擦力的大小可在O～之间变化，一般应根据运动状态用平衡条件或牛顿定律的知识求解，静摩擦力的方向总是与相对运动趋势的方向相反。‎ ‎2. 滑动摩擦力是发生在相对滑动的两物体间的作用力，计算用公式为，方向与物体相对运动的方向相反。‎ ‎3. 对物体的受力分析一般应先确定受力的对象，然后按先重力后弹力再摩擦力的顺序进行。注意：只分析研究对象的受力而不分析研究对象对其他物体的作用力。另外，要利用作用力的相互性，即受力物体一定也是施力物体，这一点在多个对象同时存在时尤其要注意运用。‎ ‎（一）静摩擦力的大小计算和方向的判断 ‎1. 要紧扣摩擦力产生的条件 ‎（1）接触面不光滑；‎ ‎（2）相互接触且挤压；‎ ‎（3）有相对运动或相对运动趋势，并结合物体运动状态分析判断。‎ ‎2. 静摩擦力方向的判断与计算 ‎（1）假设法：假设没有摩擦，物体的运动方向即为运动趋势方向，然后根据“静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反”判断出摩擦力方向。‎ ‎（2）根据物体的运动状态，由牛顿定律判断。‎ ‎（3）静摩擦力的特点 静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反，大小与相对运动趋势强弱有关，趋势越强静摩擦力越大，但不能超过最大限度——最大静摩擦力，用表示，。‎ 静摩擦力大小的具体计算可由物体的运动状态结合动力学知识求解。‎ ‎3. 滑动摩擦力的特点及计算 ‎（1）滑动摩擦力的方向与接触面相切，并跟物体相对滑动方向相反，注意不是与运动方向相反，例如皮带传送中传送物所受摩擦力与运动方向相同，与相对运动方向相反，如图所示。‎ ‎（2）滑动摩擦力的大小。‎ 为接触面间正压力，为动摩擦因数，决定于接触面的性质。‎ 例4. 如图所示，一木块放在水平面上，在水平方向共受三个力即F1=10 N，F2=2 N和摩擦力的作用，木块处于静止状态，若撤去力F1，则木块在水平方向受到的合力（ ）‎ A. 10 N，方向向左 B. 6 N，方向向右 C. 2 N，方向向左 D.零 解析：未撤去F1前，木块静止，说明木块所受静摩擦力F=F1-F2=8 N，方向向左，也说明最大静摩擦力至少为8 N，当撤去F1后，在F2作用下，木块有向左滑动趋势，地面给木块的静摩擦力方向变为向右，大小F/= F2=2 N，小于最大静摩擦力，故木块仍保持静止，所受合力为零，因而选项D正确。‎ ‎（二）深刻领会“相对”二字的含义，正确理解摩擦力的概念 ‎（1）静摩擦力产生在相对静止（有相对运动趋势）的两物体间，但这两个物体不一定静止，它们可能一起运动，所以，受静摩擦力作用的物体不一定静止。‎ 滑动摩擦力产生在相对滑动的两物体之间，但受到滑动摩擦力作用的物体可能是静止的。‎ ‎（2）摩擦力的方向一定与相对运动的方向相反，或与相对运动趋势的方向相反，但摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反. 摩擦力的方向与物体的运动方向可能相同，充当动力，对物体做正功. 例如，在运行的传送带上放一初速为零的工件A（如下图），则在工件A未达到与传送带速度相等前，A相对传送带向左滑动，但相对地仍为向右运动，所以工件所受滑动摩擦力的方向与工件的运动方向是一致的。此滑动摩擦力是动力，对工件做正功. 摩擦力的方向可能与物体的运动方向相反，充当阻力，对物体做负功。摩擦力的方向还可能与运动方向垂直（例如静摩擦力提供向心力），等等，总之摩擦力的方向与物体的运动方向没有确定的关系。‎ 例5. 如图所示，物块放在一与水平面夹角为的传输带上，且始终与传输带相对静止。则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 当传输带加速向上运动时，加速度越大，静摩擦力越大 B. 当传输带匀速运动时，静摩擦力与压力成正比 C. 当传输带加速向下运动时，静摩擦力一定沿斜面向下 D. 当传输带加速向下运动时，静摩擦力一定沿斜面向上 解析：A选项物块的受力如图所示，由牛顿第二定律 所以.‎ 所以越大，越大，故A正确.‎ B选项物体受力如图所示，由平衡条件知 ‎，‎ 与压力无关，且静摩擦力大小与正压力无关，故B错误 当传输带向下加速运动时，物块受力如图所示，由牛顿第二定律知 当时，；a>gsinθ时，为负，方向沿斜面向下 a