2019-2020年高一物理《3.2 受力分析》學案.doc
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2019-2020年高一物理《3.2 受力分析》學案 【學習目標】 掌握受力分析的步驟，養(yǎng)成良好的受力分析習慣，并能正確的規(guī)范的畫出受力分析圖。 【自主學習】 一、摩擦力 1.定義:相互接觸的物體間發(fā)生 時，在接觸面處產(chǎn)生的阻礙 的力. 2.產(chǎn)生條件:兩物體 .這四個條件缺一不可. 兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件（沒有彈力不可能有摩擦力）. 3.滑動摩擦力大小:滑動摩擦力；其 中FN是壓力，μ為動摩擦因數(shù) ，無單位. 說明:⑴在接觸力中，必須先分析彈力，再分析摩擦力. ⑵只有滑動摩擦力才能用公式F=μFN，其中的FN表示正壓力，不一定等于重力G. G F F1 F2 f FN α 例1.如圖所示，用跟水平方向成α角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運動，木塊和天花板間的動摩擦因數(shù)為μ，求木塊所受 α F G 的摩擦力大小. 解：由豎直方向合力為零可得FN=Fsinα-G， 因此有：f =μ(Fsinα-G) 4.靜摩擦力大小 ⑴必須明確，靜摩擦力大小不能用滑動摩擦定律Ff=μFN計算，只有當靜摩擦力達到最大值時，其最大值一般可認為等于滑動摩擦力，即Fm=μFN F A B ⑵靜摩擦力:靜摩擦力是一種 力，與物體的受力和運動情況有關(guān).求解靜摩擦力的方法是用力的平衡條件或牛頓運動定律.即靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運動情況共同確定，其可能的取值范圍是 0＜Ff≤Fm 例2.如圖所示，A、B為兩個相同木塊，A、B間最大靜摩擦力Fm=5N，水平面光滑.拉力F至少多大，A、B才會相對滑動？ 解：A、B間剛好發(fā)生相對滑動時，A、B間的相對運動狀態(tài)處于一個臨界狀態(tài)，既可以認為發(fā)生了相對滑動，摩擦力是滑動摩擦力，其大小等于最大靜摩擦力5N，也可以認為還沒有發(fā)生相對滑動，因此A、B的加速度仍然相等。分別以A和整體為對象，運用牛頓第二定律，可得拉力大小至少為F=10N （研究物理問題經(jīng)常會遇到臨界狀態(tài).物體處于臨界狀態(tài)時，可以認為同時具有兩個狀態(tài)下的所有性質(zhì)） 5.摩擦力方向 ⑴摩擦力方向和物體間 的方向相反. a v相對 ⑵摩擦力的方向和物體的運動方向可能成任意角度.通常情況下摩擦力方向可能和物體運動方向相同（作為動力），可能和物體運動方向相反（作為阻力），可能和物體速度方向垂直（作為勻速圓周運動的向心力）.在特殊情況下，可能成任意角度. 例3.小車向右做初速為零的勻加速運動，質(zhì)量為m的物體恰好沿車后壁勻速下滑.求物體下滑過程中所受摩擦力和彈力的大小，并分析物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的關(guān)系. 解：豎直方向:f=mg；水平方向:N=ma 物體受的滑動摩擦力始終和小車的后壁平行，方向豎直向上，而物體的運動軌跡為拋物線，相對于地面的速度方向不斷改變（豎直分速度大小保持不變，水平分速度逐漸增大），所以摩擦力方向和運動方向間的夾角可能取90和180間的任意值. 由例2和例3的分析可知：無明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動力.就是說：彈力、靜摩擦力的大小和方向都無法由公式直接計算得出，而是由物體的受力情況和運動情況共同決定的. 6.作用效果:阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢，但對物體來說，摩擦力可以是動力，也可以是阻力. 7.發(fā)生范圍: ①滑動摩擦力發(fā)生在兩個相對運動的物體間，但靜止的物體也可以受滑動摩擦力； ②靜摩擦力發(fā)生在兩個相對靜止的物體間，但運動的物體也可以受靜摩擦力. 8.規(guī)律方法總結(jié) (1)靜摩擦力方向的判斷 F A B ①假設(shè)法:即假設(shè)接觸面光滑，看物體是否會發(fā)生相對運動；若發(fā)生相對運動，則說明物體原來的靜止是有運動趨勢的靜止.且假設(shè)接觸面光滑后物體發(fā)生的相對運動方向即為原來相對運動趨勢的方向，從而確定靜摩擦力的方向. ②根據(jù)物體所處的運動狀態(tài)，應(yīng)用力學規(guī)律判斷. B AS F 如圖所示物塊A和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做勻加速直線運動時，若A的質(zhì)量為m，則很容易確定A所受的靜摩擦力大小為ma，方向水平向右. ③在分析靜摩擦力方向時，應(yīng)注意整體法和隔離法相結(jié)合. 如圖所示，在力F作用下，A、B兩物體皆靜止，試分析A所受的靜摩擦力. (2)摩擦力大小計算 ①分清摩擦力的種類：是靜摩擦力還是滑動摩擦力. ②滑動摩擦力由Ff=μFN公式計算.最關(guān)鍵的是對相互擠壓力FN的分析，它跟研究物體在垂直于接觸面方向的力密切相關(guān)，也跟研究物體在該方向上的運動狀態(tài)有關(guān).特別是后者，最容易被人所忽視.注意FN變，則Ff也變的動態(tài)關(guān)系. ③靜摩擦力:最大靜摩擦力是物體將發(fā)生相對運動這一臨界狀態(tài)時的摩擦力，它只在這一狀態(tài)下才表現(xiàn)出來.它的數(shù)值跟正壓力成正比，一般可認為等于滑動摩擦力.靜摩擦力的大小、方向都跟產(chǎn)生相對運動趨勢的外力密切相關(guān)，但跟接觸面相互擠壓力無直接關(guān)系.因而靜摩擦力具有大小、方向的可變性，即靜摩擦力是一種被動力，與物體的受力和運動情況有關(guān).求解靜摩擦力的方法是用力的平衡條件或牛頓運動定律.即靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運動情況共同確定，其可能的取值范圍是 0＜Ff≤Fm 二、物體受力分析 1.明確研究對象 在進行受力分析時，研究對象可以是某一個物體，也可以是保持相對靜止的若干個物體。在解決比較復雜的問題時，靈活地選取研究對象可以使問題簡潔地得到解決.研究對象確定以后，只分析研究對象以外的物體施予研究對象的力（既研究對象所受的外力），而不分析研究對象施予外界的力. 2.按順序找力 必須是先場力（重力、電場力、磁場力），后接觸力；接觸力中必須先彈力，后摩擦力（只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力）. 3.只畫性質(zhì)力，不畫效果力 畫受力圖時，只能按力的性質(zhì)分類畫力，不能按作用效果（拉力、壓力、向心力等）畫力，否則將出現(xiàn)重復. 4.需要合成或分解時，必須畫出相應(yīng)的平行四邊形（或三角形） 在解同一個問題時，分析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力，千萬不可重復. 【典型例題】 例1.畫出下列各圖中物體A、B、C的受力示意圖（已知物體A、B、C均靜止）. B 乙 ∟ 丙 C α A O 甲 例2、A、B、C三物塊質(zhì)量分別為M、m和m０，作如圖所示的聯(lián)結(jié)。繩子不可伸長，且繩子和滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計。若B隨A一起沿水平桌面作勻速運動，則可以斷定(A ) (A)物塊A與桌面之間有摩擦力，大小為m０g (B)物塊A與B之間有摩擦力，大小為m０g (C)桌面對A，B對A，都有摩擦力，兩者方向相同，合力為m０g (D)桌面對A，B對A，都有摩擦力，兩者方向相反，合力為m０g 例3、如圖所示，位于斜面上的物塊M在沿斜面向上的力F作用下，處于靜止狀態(tài)。則斜面作用于物塊的靜摩擦力的（ ABCD ） (A)方向可能沿斜面向上(B)方向可能沿斜面向下 (C)大小可能等于零(D)大小可能等于F 例4、如圖19-8所示，C 是水平地面，A、B是兩個長方形物塊，F(xiàn)是作用在物塊B上沿水平方向的力，物體A和B以相同的速度作勻速直線運動。由此可知，A、B間的滑動摩擦系數(shù)μ1和B、C間的滑動摩擦系數(shù)μ2有可能是(BD )。 (A)μ1＝0,μ2＝0(B)μ1＝0,μ2≠0 (C)μ1≠0,μ2＝0(D)μ1≠0,μ2≠0 【針對訓練】 1.汽車在平直公路上勻速前進（設(shè)驅(qū)動輪在后），則（D） A.前、后輪受到的摩擦力方向均向后 B.前、后輪受到的摩擦力方向均向前 C.前輪受到的摩擦力向前，而后輪受到的摩擦力向后 D.前輪受到的摩擦力向后，而后輪受到的摩擦力向前 2.分析物體A在以下四種情況下所受的靜摩擦力的方向： ①物體A靜止于斜面，如圖甲所示. ②物體A受到水平拉力F的作用，仍靜止在水平面上，如圖乙所示. ③物體A放在車上，當車在剎車過程中，如圖丙所示. A 丁 ω ④物體A在水平轉(zhuǎn)臺上，隨轉(zhuǎn)臺一起勻速轉(zhuǎn)動，如圖丁所示. 甲 A 丙 A 乙 F A B C F A 3.如圖所示，一木塊放在水平面上，在水平方向施加外力F１＝10 N，Ｆ２＝ 2 N，木塊處于靜止狀態(tài)．若撤去外力F1，則木塊受到的摩擦力大小為 2 N，方向 水平向右 . 4.如圖所示，三個物體疊放著，當作用在B物體上的水平力F=2N時， 三個物體均靜止，則物體A與B之間的摩擦力大小為 0 N，B與C之間 的摩擦力大小為 2 N，C與地面之間的摩擦力大小為 2 N. 5.如圖所示，質(zhì)量為m，橫截面為直角三角形的物塊ABC,下載提示(請認真閱讀)
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