初中力学分析课件.ppt

初初 中中 力力 学学 分分 析析大连海事大学附属学校大连海事大学附属学校吴志坚吴志坚（一）力、物体的平衡一）力、物体的平衡（二）密度与浮力（二）密度与浮力（三）压强（三）压强（四）机械与人（四）机械与人一、力、物体的平衡一、力、物体的平衡力的力的特点特点力力力的概念力的概念力的作用效果力的作用效果力的三要素力的三要素力的示意图力的示意图几种常见的力几种常见的力弹力弹力弹簧测力计弹簧测力计重力重力摩擦力摩擦力知识结构知识结构力与运动力与运动牛顿第一定律牛顿第一定律惯性惯性同一直线上力的合成同一直线上力的合成二力的平衡二力的平衡知识结构知识结构疑难解析疑难解析（一）正确理解力的概念（一）正确理解力的概念在在物物理理学学中中，力力是是物物体体对对物物体体的的作作用用。要要正正确确的的理解力的概念要注意力所具有的下列几个特点。理解力的概念要注意力所具有的下列几个特点。1、力力的的物物质质性性。力力不不能能离离开开物物体体而而单单独独存存在在。孤孤立的物体不存在力的作用。立的物体不存在力的作用。2、力力是是一一种种作作用用。有有了了足足够够的的物物体体，并并不不一一定定会会有有力力，必必须须还还得得有有诸诸如如：推推、拉拉、提提、压压、吸吸引引、排斥、摩擦等作用，才会有力。排斥、摩擦等作用，才会有力。3、物体间力的作用是相互的物体间力的作用是相互的。疑难解析疑难解析（二）摩擦力（二）摩擦力互互相相接接触触的的两两个个物物体体，当当它它们们要要发发生生或或已已经经发发生生相相对对运运动动时时，就就会会在在接接触触面面上上产产生生一一种种阻碍相对运动阻碍相对运动的力。这种力就叫做摩擦力。的力。这种力就叫做摩擦力。产产生生摩摩擦擦力力的的条条件件是是：两两物物体体直直接接接接触触；接接触触面面不不光光滑滑；有有正正压压力力；有有相相对对运运动或相对运动趋势。动或相对运动趋势。疑难解析疑难解析（1 1）滑滑动动摩摩擦擦力力：一一个个物物体体在在另另一一个个物物体体表表面面上上滑滑动动时时所所受受到到的的阻阻碍碍物物体体相相对对运运动动的的力力，叫做滑动摩擦力。叫做滑动摩擦力。滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小与与接接触触面面间间的的压压力力大大小小、接接触面的粗糙程度触面的粗糙程度有关。有关。滑滑动动摩摩擦擦力力的的方方向向与与两两物物体体相相对对运运动动方方向向相相反反，而不是与物体的运动方向相反。而不是与物体的运动方向相反。所所谓谓相相对对运运动动就就是是研研究究对对象象相相对对于于它它的的接接触触物物有位置变化。有位置变化。疑难解析疑难解析v2BAv1如如果果v1=v2，A、B无无相相对对运运动动，它它们们之之间间肯肯定定没没有有滑动摩擦力滑动摩擦力。如如果果v1 v2，以以B为为参参照照物物，A相相对对B向向右右运运动动，则则A受受到到的的B所所施施加加的的滑滑动动摩摩擦擦力力方方向向与与其其相相对对运运动动方方向向相相反反，向向左左。根根据据力力的的作作用用是是相相互互的的，则则A对对B的的滑动摩擦力方向向右。滑动摩擦力方向向右。同同理理，如如果果v1 v2，B受受到到的的A所所施施加加的的滑滑动动摩摩擦擦力力方向向左。方向向左。B对对A的滑动摩擦力方向向右。的滑动摩擦力方向向右。疑难解析疑难解析由由分分析析可可知知当当v1 v2，物物体体A、B的的运运动动方方向向相相同同，但但受受到到的的滑滑动动摩摩擦擦力力的的方方向向却却是是相相反反的的，这这就就说说明明滑滑动动摩摩擦擦力力是是阻阻碍碍物物体体相相对对运运动动，而而不不是是阻阻碍碍物物体体运运动动的的。滑滑动动摩摩擦擦力力可可能能是是阻阻力力，也也可可能能是是动动力力。要要视具体的情况而定。视具体的情况而定。滑动摩擦力的滑动摩擦力的作用点作用点作用在物体的接触作用在物体的接触面上。面上。疑难解析疑难解析（2）静静摩摩擦擦力力：互互相相接接触触的的物物体体之之间间有有相相对对的的运运动动趋趋势势，但但又又能能保保持持相相对对静静止止，此此时时在在接触面上产生的摩擦力我们称之为静摩擦力。接触面上产生的摩擦力我们称之为静摩擦力。静摩擦力的静摩擦力的大小大小 静摩擦力在达到最大值静摩擦力在达到最大值以前，总是跟外力大小相等，方向相反。可以前，总是跟外力大小相等，方向相反。可以是零到以是零到最大静摩擦力最大静摩擦力之间的任意数值。之间的任意数值。疑难解析疑难解析静摩擦力的静摩擦力的方向方向与物体间与物体间相对运动趋势相反相对运动趋势相反。所谓所谓相对运动趋势相对运动趋势，是指，是指假设假设接触面是光滑的，接触面是光滑的，研究对象将发生研究对象将发生相对运动的去向相对运动的去向。Aa运动趋势运动趋势ABFb物体物体A静止在斜面上静止在斜面上 物体物体A、B叠放在水平地叠放在水平地面上，水平力面上，水平力F作用在作用在A上，使两者一起向右做匀上，使两者一起向右做匀速直线运动。速直线运动。疑难解析疑难解析（3 3）滚动摩擦：滚动摩擦的产生是由圆）滚动摩擦：滚动摩擦的产生是由圆轮和平面接触的形变引起的。轮和平面接触的形变引起的。在中学阶段，不研究滚动摩擦，我们在中学阶段，不研究滚动摩擦，我们只需知道：只需知道：在相同条件下，滚动摩擦比在相同条件下，滚动摩擦比滑动摩擦小得多。滑动摩擦小得多。因此减小摩擦的一种重要方法就是用因此减小摩擦的一种重要方法就是用滚动摩擦代替滑动摩擦。滚动摩擦代替滑动摩擦。疑难解析疑难解析（三）对惯性的理解（三）对惯性的理解物物体体的的惯惯性性表表现现为为“阻阻碍碍”物物体体运运动动状状态态的的变变化化。惯惯性性是是反反映映物物体体运运动动状状态态改改变变的的难难易易程度程度的物理量。它具有以下的几个特点：的物理量。它具有以下的几个特点：1、一一切切物物体体在在任任何何情情况况下下都都具具有有惯惯性性。惯惯性是物体本身所固有的一种性是物体本身所固有的一种属性属性2、惯性、惯性不是力不是力3、物物体体的的质质量量是是决决定定物物体体惯惯性性大大小小唯唯一一因因素素（四）力与运动的关系（四）力与运动的关系疑难解析疑难解析物体不受力物体不受力 物体受平衡力物体受平衡力（合外力为零）（合外力为零）物体运动物体运动状态不变状态不变匀速直线运动匀速直线运动静止静止 物体受非平衡力物体受非平衡力（合外力不为零）（合外力不为零）物体运动物体运动状态改变状态改变运动速度改变运动速度改变运动方向改变运动方向改变力力是是改改变变物物体体运运动动状状态态的的原原因因，而而物物体体具具有的惯性则是维持物体运动状态的原因。有的惯性则是维持物体运动状态的原因。疑难解析疑难解析（五）如何进行受力分析（五）如何进行受力分析一一、确确定定研研究究对对象象，只只分分析析研研究究对对象象受受到到的的其其他他物体给它的力。物体给它的力。二二、受受力力分分析析的的一一般般顺顺序序为为：先先分分析析重重力力；其其次次是是弹弹力力；第第三三个个力力是是摩摩擦擦力力。第第四四再再观观察察物物体体是是否还受到否还受到拉力拉力或或牵引力之类的外力牵引力之类的外力。三、对有些不太容易判断是否存在力的作用的三、对有些不太容易判断是否存在力的作用的情况，还要注意情况，还要注意分析每一个力是否都有施力物体分析每一个力是否都有施力物体，分析物体受力是否与其运动状态相符合分析物体受力是否与其运动状态相符合，注意，注意力力的作用是相互的的作用是相互的。疑难解析疑难解析六、本章研究问题的主要方法六、本章研究问题的主要方法1、科科学学归归纳纳法法：通通过过对对各各种种不不同同的的现现象象进进行行观观察察、比比较较、分分析析，找找出出它它们们的的相相关关性性和和共共性性，进进行行概概括括、归归纳纳的的方方法法。本本章章中中对对力力的的定定义义用用的就是这种方法。的就是这种方法。2、建建立立模模型型：为为了了便便于于人人们们的的理理解解和和交交流流，人人们们用用一一些些直直观观、形形象象的的图图样样或或模模型型表表示示一一些些抽象、较难理解的概念。如力的示意图。抽象、较难理解的概念。如力的示意图。疑难解析疑难解析3、控控制制变变量量法法：研研究究问问题题时时，物物理理量量可可能能与与很很多多因因素素有有关关，在在进进行行探探究究时时，必必须须控控制制某某些些因因素素不不变变，只只研研究究某某一一个个因因素素的的变变化化对对物物理理量量的的影影响响。这这样样才才可可能能判判断断这这个个物物理理量量与与这这个个因因素素的的关关系系。否否则则，几几个个因因素素同同时时变变化化，就就无无法法确确定定物物理理量量的的变变化化究究竟竟是是哪哪个个因因素素的的变变化化引引起起的。这种方法就叫做控制变量法。的。这种方法就叫做控制变量法。探探究究滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小与与那那些些因因素素有有关关就就采采用用了这种方法。了这种方法。疑难解析疑难解析4、理理想想实实验验法法：以以科科学学实实验验为为基基础础、以以逻逻辑辑推推理理为为根根据据、在在思思想想中中塑塑造造虚虚拟拟的的实实验验，是是揭揭示示客客观观过过程程或现象的本质联系和规律的一种科学认识方法。或现象的本质联系和规律的一种科学认识方法。伽伽利利略略的的斜斜面面小小车车的的理理想想实实验验，推推翻翻了了延延续续2000多多年年的的亚亚里里士士多多德德从从狭狭隘隘生生活活经经验验片片面面总总结结出出来来的的错错误论断。误论断。5、等效思维法等效思维法：在效果相同的条件下，将较复杂、：在效果相同的条件下，将较复杂、困难、陌生或无法解决的研究课题，利用已知的、困难、陌生或无法解决的研究课题，利用已知的、熟悉的生活经历或实验事实去考虑、探究。常用的熟悉的生活经历或实验事实去考虑、探究。常用的方法有：方法有：类比、迁移、变换类比、迁移、变换等。等。同一直线上二力的合成就运用了这种方法。同一直线上二力的合成就运用了这种方法。例题分析例题分析【例例1】用用弹弹簧簧测测力力计计沿沿水水平平方方向向拉拉着着一一个个木木块块在在水水平平木木板板上上做做匀匀速速直直线线运运动动时时，弹弹簧簧测测力力计计的的示示数数为为10 N，则则此此时时木木块块所所受受到到的的合合力力为为_N；若若将将拉拉力力增增大大，当当弹弹簧簧测测力力计计的的示示数数为为18N时时，木木块块受受到到的的滑滑动动 摩摩 擦擦 力力 的的 大大 小小 为为_N。AvF例题分析例题分析AvF【分分析析】木木块块做做匀匀速速直直线线运运动动时时，处处于于平平衡衡状状态态。物物体体处处于于平平衡衡状状态态时时，所所受受到到的的合合外外力力为为零零。此此时时物物体体与与地地面面间间的的摩摩擦擦为为滑滑动动摩摩擦擦力力，它它的的大大小小只只与与接接触触面面间间的的压压力力和和粗粗糙糙程程度度有有关关，与与外外力力、速速度度大大小小变变化化无无关关。即即滑滑动动摩摩擦擦力大小不变。力大小不变。所以答案应为所以答案应为0，10。【例例2】如图所示：物体】如图所示：物体A随水随水平传送带一起向右做匀速直线平传送带一起向右做匀速直线运动。（不考虑空气阻力）运动。（不考虑空气阻力）则在此过程中物体则在此过程中物体 （）A只受到重力和支持力的作用只受到重力和支持力的作用B受到水平向右的摩擦力的作用受到水平向右的摩擦力的作用C受到水平向右的惯力的作用受到水平向右的惯力的作用D所受到的合外力为零所受到的合外力为零例题分析例题分析Av例题分析例题分析AvFG 如果存在摩擦力，向哪个方向呢？哪个如果存在摩擦力，向哪个方向呢？哪个力与它平衡呢？施力物体又是什么呢？力与它平衡呢？施力物体又是什么呢？答案：答案：A、D【例例3】普通的自行车，前轮是从普通的自行车，前轮是从动轮，后轮是主动轮（骑车人踩动轮，后轮是主动轮（骑车人踩脚踏板，由齿轮和链条带动后轮脚踏板，由齿轮和链条带动后轮转动）。自行车行使时，车轮与转动）。自行车行使时，车轮与地地面面间间只只滚滚动动而而不不滑滑动动。当当自自行行车车在在水水平平地地面面上上由由于于人人踩踩脚脚踏踏板板而而向向前前运运动动时时，前前轮轮受受到到的的摩摩擦擦力力F1与与后后轮轮受受到到的的摩摩擦擦力力F2，下下列列关关于于这这两两个个摩摩擦擦力力的的方方向向判判断断正正确确的是的是 （）AF1与与F2的方向均与车运动的方向相反的方向均与车运动的方向相反BF1与与F2的方向均与车运动的方向相同的方向均与车运动的方向相同CF1与车运动的方向相反，与车运动的方向相反，F2与车运动的方向相同与车运动的方向相同DF1与车运动的方向相同，与车运动的方向相同，F2与车运动的方向相反与车运动的方向相反AB例题分析例题分析例题分析例题分析AB 在在某某一一时时刻刻，后后轮轮（主主动动轮轮）在在转转动动时时，相相对对地地面面接接触触点点为为A，因因为为车车轮轮不不会会在在地地面面上上滑滑动动，因因此此此此时时A与与地地面面保保持持相相对对静静止止，但但A因因为为链链条条的的作作用用有有向向后后的的运运动动趋趋势势，所所以以后后轮轮与与地地面面之之间间的的摩摩擦擦为为静静摩摩擦擦力力，且且F2的的方方向向是是向向前前的的；前前轮轮（从从动动轮轮）受受到到后后轮轮的的驱驱使使，在在接接触触点点B处处有有向向前前滑滑动动的的趋趋势势，因因此此它它受受到到的的摩摩擦擦力力F1 是是向向后后的。选项的。选项C正确。正确。【例例4】一一个个物物体体在在水水平平向向右右拉拉力力F的的作作用用下下，在在光光滑滑的的水水平平面面上上向向右右运运动动，在在拉拉力力F逐逐渐渐减减小小的的过过程程当当中中，物物体体的的运运动动速速度将度将_。（选选填填“变变大大”、“变小变小”或或“不变不变”）例题分析例题分析F【分析】【分析】物物体体受受非非平平衡衡力力作作用用时时，物物体体的的运运动动状状态态就就会会发发生生改改变变，也也就就是是物物体体会会具具有有加加速速度度。而而且且物物体体的的加加速度方向总是与它受到的合外力方向一致。速度方向总是与它受到的合外力方向一致。物物体体在在光光滑滑的的水水平平面面上上运运动动时时，地地面面没没有有摩摩擦擦力力。物物体体受受到到合合外外力力就就是是水水平平向向右右的的力力F，因因此此物物体体向向右右做做加加速速运运动动。当当外外力力F逐逐渐渐减减小小时时，由由于于摩摩擦擦力力为为零零，因因此此物物体体受受到到的的合合外外力力仍仍向向右右，也也就就是是物物体体还还具具有有向向右右的的加加速速度度，物物体体的的运运动动速速度度一一直直是是变变大大的。的。所以答案为所以答案为“变大变大”。例题分析例题分析F例题分析例题分析【例例5】如如图图所所示示，A、B、C三三物物体体叠叠放放在在水水平平地地面面上上且且向向右右做做匀匀速速直直线线运运动动。物物体体B受受到到水水平平向向右右的的5N的的力力的的作作用用，物物体体C受受到到水水平平向向左左的的3N的的力力的的作作用用。求求：A、B、C三三物物体体之之间间以以及及C物物体体与与地地面面间间的的摩摩擦擦力力的的大大小小。（不不计空气阻力）计空气阻力）ABC5N3N例题分析例题分析 分析：一、隔离法分析：一、隔离法:所谓隔离法就是将要所谓隔离法就是将要研究的物体与其他物体研究的物体与其他物体分隔开分隔开，对此物体，对此物体进行受力分析。进行受力分析。ABC5N3Nf1=5Nf2=5Nf3=2N例题分析例题分析法二、整体法法二、整体法：几个物体连接在一起，几个物体连接在一起，可以将这些物体作为一个整体来研究，可以将这些物体作为一个整体来研究，这种方法叫整体法。这种方法叫整体法。5N3NDABC5N3N【例例6】小小明明在在探探究究“滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小与与哪哪些些因因素素有有关关”的的实实验验中中，猜猜想想滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小可可能能还还与与物物体体间间接接触触面面积积的的大大小小有有关关。请请你你设设计计一一个个实实验验方方案案，探探究究“滑滑动动摩摩擦擦力的大小与物体间接触面积的大小是否有关力的大小与物体间接触面积的大小是否有关”。实实验验器器材材提提供供如如下下：实实验验桌桌、弹弹簧簧测测力力计计、水水平平的的长长木木板板、一一个个斜斜面面、各各面面粗粗糙糙程程度度相相同同的的正正方方体体木木块块、各各面面粗粗糙糙程程度度不不同同的的正正方方体体木木块块、各各面面粗粗糙糙程程度度相相同同的的长长方方体体木木块块、各面粗糙程度不同的长方体木块。各面粗糙程度不同的长方体木块。（1）从给定的器材中选出你需要的器材。）从给定的器材中选出你需要的器材。（2）写出主要的实验步骤及所测的物理量。）写出主要的实验步骤及所测的物理量。（3）根据可能出现的实验现象，得出相应的探究结论。）根据可能出现的实验现象，得出相应的探究结论。例题分析例题分析例题分析例题分析分分析析：本本题题考考查查的的是是同同学学们们对对“控控制制变变量量法法”的的理理解解与与应应用用。在在这这道道题题当当中中，我我们们要要研研究究滑滑动动摩摩擦擦力力与与接接触触面面大大小小是是否否有有关关，我我们们就就只只能能让让接接触触面面的的大大小小发发生生变变化化，而而物物体体间间的的压压力力的的大大小小、接接触触面面的的粗粗糙糙程程度度等等因因素素必必须须保保持持不不变变。所所以以在在给给定定的的器器材材当当中中，有有着着不不同同面面积积，但但粗粗糙糙程程度度相相同的长方体木块就是我们唯一的选择了。同的长方体木块就是我们唯一的选择了。另外对于本实验还要注意实验过程中的限制条件：另外对于本实验还要注意实验过程中的限制条件：用弹簧测力计用弹簧测力计水平的拉动木块，且让木块在水平水平的拉动木块，且让木块在水平方向做匀速直线运动。方向做匀速直线运动。（1）选选用用的的器器材材：实实验验桌桌、弹弹簧簧测测力力计计、水水平平的的长长木木板板、各面粗糙程度相同的长方体木块。各面粗糙程度相同的长方体木块。（2）实验步骤：）实验步骤：将将选选定定的的木木块块平平放放在在水水平平的的长长木木板板上上，用用弹弹簧簧测测力力计计水水平平拉拉动动木木块块，使使木木块块在在水水平平方方向向做做匀匀速速直直线线运运动动，读读出出弹弹簧测力计的示数簧测力计的示数F1。将将选选定定的的木木块块侧侧放放在在水水平平的的长长木木板板上上，重重复复中中的的实实验验步骤，读出弹簧测力计的示数步骤，读出弹簧测力计的示数F2。比较两次拉力比较两次拉力F1、F2的大小。的大小。（3）比比较较F1、F2的的大大小小。若若F1、F2的的大大小小相相等等，则则物物体体所所受受的的滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小与与物物体体间间接接触触面面积积的的大大小小无无关关；若若F1、F2的的大大小小不不等等，则则物物体体所所受受的的滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小与与物物体间接触面积的大小有关；体间接触面积的大小有关；例题分析例题分析