高中物理 第三章 相互作用 第3章 高效整合課件 新人教版必修1

1、一、彈力1．彈力的方向：支持力、壓力、拉力都是彈力，其方向是垂直于接觸面指向被支持(或被壓)的物體．繩的拉力方向一定沿繩收縮的方向，輕桿的彈力方向則不一定沿桿的方向．2．彈力有無(wú)的判斷方法：對(duì)于形變情況比較明顯的物體(如彈簧)，判斷有無(wú)彈力時(shí)可由形變直接判斷，形變不明顯的情況通常用下面兩種方法判斷：,方法一：“假設(shè)法”分析物體間的彈力．要判斷物體在某一接觸處是否受到彈力作用，可假設(shè)在該處將與物體接觸的另一物體去掉，看該物體在原處是

2、否保持原來(lái)的狀態(tài)，從而可判斷物體在該處是否受到彈力作用．方法二：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷．由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析彈力，即物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合，依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由二力平衡列方程，判斷彈力是否為零．,【規(guī)律總結(jié)】　支持面的彈力：支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物體，被支持物體是受力物體；壓力的方向是垂直于支持面而指向被壓的物體，被壓物體是受力物體，支持面可分為以下幾種情況：(1)面—面接觸，彈力垂直于接觸面，(2)點(diǎn)

3、—面接觸，彈力垂直于接觸面，(3)點(diǎn)—線(xiàn)接觸，彈力垂直于接觸線(xiàn)，(4)點(diǎn)—弧接觸，彈力垂直于弧的切面．,3．求解彈力大小的方法確定彈力的大小有兩種情況：(1)符合胡克定律的情形(如彈簧、橡皮條等在彈性限度內(nèi)時(shí))，直接由F＝kx求．(2)不符合胡克定律的情形，如繩、桿或接觸面之間的彈力，其大小利用平衡知識(shí)來(lái)求．,如右圖所示，GA=100 N，GB=40 N，彈簧的勁度系數(shù)為k=500 N/m.不計(jì)繩重和摩擦．求地面對(duì)物體A支持力

4、的大小和彈簧的伸長(zhǎng)量．【解析】　以物體B為研究對(duì)象，它受到繩子向上的拉力和重力作用，根據(jù)二力平衡有F=GB=40 N.,以物體A為研究對(duì)象，它受到繩子向上的拉力，地面給予的向上的支持力FN和它自身的重力，應(yīng)有F+FN=GA，所以地面對(duì)物體A的支持力FN=GA-F=100 N-40 N=60 N.又根據(jù)胡克定律有F=kx，即x== m=0.08 m=8 cm.【答案】　60 N　8 cm,二、摩擦力1．產(chǎn)生摩擦力的條件：(1)兩

5、物體相互接觸；(2)接觸面間有彈力；(3)接觸面不光滑；(4)物體間將要發(fā)生或已發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)．2．摩擦力方向的判定方法：相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)不如相對(duì)運(yùn)動(dòng)直觀(guān)，具有很強(qiáng)的隱蔽性，所以靜摩擦力方向的判定較困難，因此常用下面兩種方法判斷：,方法一：“假設(shè)法”和“反推法”．假設(shè)法：即先假定沒(méi)有摩擦力(即光滑)時(shí)，看相對(duì)靜止的物體間能否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)．若能，則有靜摩擦力，方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反；若不能，則沒(méi)有靜摩擦力．換句話(huà)說(shuō)：靜摩擦力的存在是

6、為了使兩物體相對(duì)靜止，若沒(méi)有它，兩物體仍相對(duì)靜止，就說(shuō)明沒(méi)有靜摩擦力．反推法：該方法是從研究物體表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)這個(gè)結(jié)果反推它必須具有的條件，分析組成條件的相關(guān)因素中摩擦力所起的作用，就容易判斷摩擦力的方向了．,方法二：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷．此方法關(guān)鍵是先判定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再確定合力，然后進(jìn)行受力分析確定靜摩擦力的大小及方向．3．對(duì)摩擦力的理解．(1)摩擦力總是阻礙相互接觸的兩物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，不能理解為阻礙物

7、體運(yùn)動(dòng)．靜摩擦力不一定作用在靜止的物體上，滑動(dòng)摩榜力也不一定發(fā)生在運(yùn)動(dòng)的物體上．,(2)摩擦力不一定是阻力．(3)摩擦力的大小與運(yùn)動(dòng)速度的大小無(wú)關(guān)．(4)摩擦力作用在兩物體的接觸面上，但摩擦力的大小與接觸面面積的大小無(wú)關(guān)．(5)靜摩擦力不一定比滑動(dòng)摩擦力小，靜摩擦力介于0到最大靜摩擦力之間，而最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力稍大，不過(guò)通常情況下可認(rèn)為最大靜摩擦力等于其滑動(dòng)摩擦力，即Fmax＝Ff＝μFN(FN為正壓力，不一定等于物體的重力

8、)．,如右圖所示，在水平桌面上放一個(gè)重GA=20 N的木塊A，已知木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μA=0.4，那么：(1)使木塊A沿桌面做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的水平拉力F拉為多大？,(2)如果再在木塊A上加一塊重GB=10 N的木塊B，如右圖所示．已知B與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μB=0.2，那么當(dāng)A、B兩木塊一起沿桌面勻速滑動(dòng)時(shí)，所需的水平拉力F′拉為多大？【解析】　(1)木塊A對(duì)桌面的壓力等于A(yíng)所受的重力，使木塊A做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的拉力等于木塊A

9、所受的摩擦力，即F拉=Ff=μAFN=μAGA=0.4×20 N=8 N.(2)加上木塊B，A與桌面間的壓力等于A(yíng)、B兩木塊所受重力之和．兩木塊一起運(yùn)動(dòng)，可以看做一個(gè)整體，使這一整體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，拉力等于這個(gè)整體所受的摩擦力，即F′拉=F′f=μAF′N(xiāo)=μA(GA+GB)=0.4×(10+20)N=12 N.,相對(duì)靜止的物體不考慮它們之間的相互作用時(shí)可看做一個(gè)整體，解題時(shí)要注意隔離法和整體法的合理選擇和運(yùn)用．

10、三、受力分析1．受力分析：把指定物體(研究對(duì)象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有力找出來(lái)，并畫(huà)出受力示意圖，這就是受力分析．對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析是分析、求解力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵，對(duì)物體進(jìn)行受力分析通常采用“隔離法”，即把要分析的物體隔離出來(lái)，只分析它受到的力，而不分析它對(duì)別的物體施加的力．,2．物體受力分析的一般思路(1)明確研究對(duì)象，將它從周?chē)矬w中隔離出來(lái)，研究對(duì)象可以是質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、物體、物體系. (2)按順序分析物體所受的力，根

11、據(jù)不同力產(chǎn)生條件的不同，一般按照已知力、重力，對(duì)物體產(chǎn)生的效果確定與它接觸的物體之間是否有相互作用的彈力，最后再由已知力、重力、彈力共同的作用效果確定接觸面上的摩擦力，故稱(chēng)之為順次效果法．(3)正確畫(huà)出物體受力示意圖，畫(huà)每個(gè)力時(shí)不要求嚴(yán)格按比例畫(huà)出每個(gè)力的大小，但方向必須正確，另外注意同題中有多個(gè)研究對(duì)象時(shí)，一定要采用隔離法分別畫(huà)出它們的受力示意圖．(4)檢查防止錯(cuò)畫(huà)力、多畫(huà)力和漏畫(huà)力．,3．受力分析的注意事項(xiàng)初學(xué)者對(duì)物體進(jìn)行受力

12、分析時(shí)，往往不是“少力”就是“多力”，因此在進(jìn)行受力分析時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)只分析研究對(duì)象所受的力，不分析研究對(duì)象對(duì)其他物體所施加的力．(2)每分析一個(gè)力，都應(yīng)該找到施力物體，這是防止“多力”的有效措施之一．,(3)合力和分力不能同時(shí)作為物體受到的力．(4)不要把“效果力”和“性質(zhì)力”混淆重復(fù)分析，通常只分析“性質(zhì)力”，不分析“效果力”．(5)結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、利用力作用的相互性進(jìn)行分析也是確保受力分析正確的有效途徑．(

13、6)為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，可根據(jù)題設(shè)條件忽略某些次要的力．,畫(huà)出下圖中物體A的受力示意圖，并寫(xiě)出力的名稱(chēng)及施力物體．,(a)物體A靜止，接觸面粗糙；(b)A沿粗糙斜面上行；(c)A沿粗糙水平面滑行；(d)接觸面光滑，A靜止．,【解析】　如下圖所示,四、力的合成與分解,1．力是矢量，力的運(yùn)算——合成與分解遵循平行四邊形定則或三角形定則，如上圖，平行四邊形定則或三角形定則也是所有的矢量合成與分解時(shí)都遵循的普遍法則．,2．合成與分解互為逆運(yùn)算．

14、力的合成有唯一解；力的分解若無(wú)條件限制有無(wú)數(shù)解．力的分解一般按力的實(shí)際效果進(jìn)行分解，有時(shí)也可以按照題設(shè)條件或解題實(shí)際需要進(jìn)行分解．一般情況下，此類(lèi)題目與數(shù)學(xué)知識(shí)聯(lián)系密切，例如，經(jīng)常用到幾何知識(shí)、三角函數(shù)知識(shí)、三角形相似等知識(shí)．3．合力和分力是一種等效代替關(guān)系，分解是用分力代換合力；合成則是用合力代換分力．,(1)合力與分力不能同時(shí)考慮，且只有作用在一個(gè)物體上的力才能進(jìn)行合成．(2)不要把受力分析與力的分解相混淆．受力分析的研究對(duì)象是

15、某一物體；而力的分解的對(duì)象則是某一個(gè)力．(3)合力實(shí)際上并不存在，即合力找不到與之對(duì)應(yīng)的施力物體．,【解析】　解法一　(力的分解)豎直段繩的拉力F等于物體的重力，即F=mg.它產(chǎn)生兩個(gè)效果：一沿bc方向拉繩bc；二沿ac方向拉繩ac.將力F沿bc和ac方向分解如右圖所示，則由幾何關(guān)系知F1=Fcos 60°，F(xiàn)2=Fsin 60°.即F1=mg，F(xiàn)2=mg.故A正確．,解法二　(力的合成)以結(jié)點(diǎn)c為研究對(duì)象，

16、對(duì)它進(jìn)行受力分析．如右圖，因此F1與F2的合力與F等大反向．由幾何關(guān)系有F1=Fcos 60°=mg，F(xiàn)2=Fsin 60°=mg.,解法三　(正交分解)對(duì)結(jié)點(diǎn)c進(jìn)行受力分析，并建立如右圖所示的直角坐標(biāo)系．因此F1cos 60°+F2cos 30°=F，F(xiàn)1sin 60°=F2sin 30°.而F=mg.聯(lián)立可得F1=mg，F(xiàn)2=mg.五、整體法和隔離法整體法

17、就是把幾個(gè)物體看成一個(gè)整體，受力分析時(shí)只分析這一,整體之外的物體對(duì)整體的作用力，不考慮整體內(nèi)部之間的相互作用力．隔離法就是把要分析的物體從相關(guān)的物體系中假想地隔離出來(lái)，只分析該物體以外的物體對(duì)該物體的作用力，不考慮其他物體所受的作用力．當(dāng)所涉及的物理問(wèn)題是整體與外界作用時(shí)，應(yīng)用整體法分析，這時(shí)不必考慮內(nèi)力的作用；當(dāng)所涉及的物理問(wèn)題是物體間的作用時(shí)，應(yīng)用隔離法分析，這時(shí)原整體中相互作用的內(nèi)力就會(huì)變?yōu)楦鱾€(gè)獨(dú)立物體的外力．,如甲圖所示，四塊質(zhì)

18、量均為m的磚被兩木板夾在中間，板與磚均保持靜止，問(wèn)板與磚之間，B、C磚之間的摩擦力分別為多大？【解析】　以四塊磚組成的整體為研究對(duì)象，如圖甲所示，則磚塊在豎直方向上受到的重力4mg，方向豎直向上,那么A，D與兩板之間有靜摩擦力作用，A，D受到的摩擦力大小分別為2mg，方向均豎直向上．再以A為研究對(duì)象，對(duì)A進(jìn)行受力分析，如圖乙所示，A在豎直方向上受重力mg，板對(duì)A的摩擦力2mg，又磚塊A保持靜止，故B對(duì)A的摩擦力大小為mg，方向豎直向下