2022年高考物理总复习名师学案力和物体的平衡.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载2022 高考物理总复习名师学案-力和物体的平稳知 识 点 要求程度1.力是物体间的相互作用,是物体发生形变和物体运动状态变化 的缘由 .力是矢量 .力的合成与分解 . 2.重力是物体在地球表面邻近所受到的地球对它的引力 .重心 . 3.形变和弹力 .胡克定律 . 4.静摩擦,最大静摩擦力 . 5.滑动摩擦 .滑动摩擦定律 . 6.共点力作用下的物体的平稳 . 【说明】1关于力的合成与分解,在运算方面只要求会应用直角三角形学问求解 . 2不要求知道静摩擦因数 . 复习导航本章内容是力学的基础学问 析是解决力学问题的基础和关键.
2、力是贯穿于整个物理学的重要概念,对物体进行受力分 .力在合成与分解时所遵守的平行四边形定就,也是全部的矢量都遵守的普遍法就 .平稳条件 F 合=0更是广泛应用于力、热、电等各部分内容的题目求解当中 . 近几年的高考针对本章内容单独命题的情形较少,主要是与其他内容 牛顿定律、动量、功和能、电磁学等 结合起来进行考查 .摩擦力、力的合成与分解都是高考热点内容 . 本章学问内容可分成两个单元组织复习: 力学中的三种常见力; 物体受力分析 . 力的合成与分解;共点力作用下的物体的平稳 . 第单元 力学中的三种常见力 物体受力分析1.1力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而独立存在.2力的作用成效:使物
3、体发生形变或使物体运动状态发生变化.3 力是矢量 .大小、方向、作用点是力的三要素.4力的单位:牛顿N.2.力的分类: 1按力的性质分,可分为重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核 力等 .2按力的成效分,可分为压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等 .1.名师归纳总结 产生:地球的吸引.第 1 页,共 42 页大小: G=mg,在地球上不同位置,同一物体的重力大小略有不同. 方向:竖直向下. 重心: 重力的 “ 等效作用点”,物体的重心不肯定在物体上.重心相对物体的位置由物体的外形和质量分布打算.质量分布匀称、外形规章的物体的重心在物体的几何中心. 2.弹力:直接接触的物体间由于发生弹性
4、形变而产生的力. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载产生条件:(1)两物体直接接触; (2)物体发生弹性形变 . 物体所受的弹力必定是由于施力物体发生形变产生的 . 弹力方向的确定:1压力、支持力的方向总是垂直于接触面,指向被压或被支持的物体 . 2绳的拉力方向总是沿着绳指向绳收缩的方向 . 弹力大小的确定:1 弹簧在弹性限度内遵守胡克定律 Fkx.2一般情形下应依据物体的运动状态,利用牛顿定律或平稳条件来运算 . 3.摩擦力: 相互接触的物体间发生相对运动或有相对运动趋势时,在接触面处产生的阻碍物体间相对运动的力 . (1)静摩擦力
5、产生条件:两物体直接接触;相互挤压;接触面不光滑;有相对滑动的趋势. 方向:静摩擦力的方向沿着接触面的切线,与相对滑动趋势的方向相反 . 大小:静摩擦力的大小可在 0 与最大静摩擦力 F m 之间变化,即 0F Fm.静摩擦力的大小与压力大小无关,由物体的运动状态和物体所受的其他力打算,可依据牛顿其次定律或平稳条件求静摩擦力的大小 . (2)滑动摩擦力产生条件:两物体直接接触;相互挤压;接触面不光滑;有相对滑动 . 方向:沿着接触面的切线与相对滑动的方向相反(不肯定与物体的运动方向相反)大小: F f= F N对物体进行受力分析是解决力学问题的基础,是争论力学问题的重要方法 .受力分析的程序是
6、:1.依据题意选取争论的对象 .选取争论对象的原就是要使对问题的争论尽量简便 .争论对象可以是单个物体或物体的某一部分,也可以是由几个物体组成的系统 . 2.把争论对象从四周的物体中隔离出来.为防止漏掉某个力,要养成按一般步骤分析的好习惯 .一般应先分析重力;然后围绕物体一周,找出跟争论对象接触的物体,并逐个分析这些物体对争论对象的弹力和摩擦力;最终再分析其他场力电场力、磁场力等. 3.每分析一个力, 都要想一想它的施力物体是谁,这样可以防止分析出某些不存在的力.如竖直上抛的物体并不受向上的推力,而刹车后靠惯性滑行的汽车也不受向前的“ 冲力”. 看一看依据你画的受力图,物体能否处于题目中所4.
7、画完受力图后要进行定性检验,给的运动状态 . 5.对物体受力分析时应留意以下几点:1 不要把争论对象所受的力与它对其他物体的作用力相混淆 .2对于作用在物体上的每一个力,都必需明确它的来源,不能无中生有 .3分析的是物体受到哪些“ 性质力”按性质分类的力 ,不要把“ 成效力” 与“ 性质力” 混淆重复分析 .例如,有人认为在竖直面内做圆周运动的物体运动至最高点时 图 11 1受三个力的作用:重力、绳的拉力和向心力.实际上这个向心力是重力与绳拉力的合名师归纳总结 力,是“ 成效力”,不属于单独某一性质的力,不能重复分析.第 2 页,共 42 页- - - - - - -精选学习资料 - - -
8、- - - - - - 学习必备 欢迎下载图 111 1.重力是由于地面邻近的物体受到地球的万有引力而产生的,但并不等同于该引力 .由于此引力除产生重力外,仍要供应物体随地球自转所需的向心力 .因物体在地球上不同纬度处随地球自转所需向心力大小不同,故同一物体在地球上不同纬度处重力大小不同 .不过由于此缘由引起的重力变化不大,一般情形下,可不考虑地球的自转效应 .2.弹力产生的条件是“ 接触且有形变”.如物体间虽然接触但无拉伸或挤压,就并无弹力产生 .但由于形变一般很小,难于观看,因而判定弹力是否存在常需采纳“ 反证法”,由已知运动状态和其他条件,利用平稳条件或牛顿运动定律分析推理 .例如,要判
9、定图 11 2 中静止在水平面上的球是否受到斜面对它的弹力作用,可先假设有弹力 F N2 存在,就此球在水平方向所受合力不为零,必加速运动,与所给静止状态冲突,说明此球与斜面间虽接触,但并不挤压,并不存在弹力 FN2. 图 112 3.静摩擦力大小、方向的确定既是本单元的重点,也是难点.判定物体间有无静摩擦1假设法 .即假设接触面光滑,看物体是否会发生相对运动;如发生相对运动,就说明物体原先的静止是有运动趋势的静止.且假设接触面光滑后物体发生的相对运动方向即为原先相对运动趋势的方向,从而确定静摩擦力的方向 .2依据物体所处的运动状态,应用力学规律判定.如图 113 中物块 A 和 B 在外力
10、F 作用下一起沿水平面对右以加速度 a 做匀加速直线运动时,如 A 的质量为 m,就很简洁确定 A 受的静摩擦力大小为 ma,方向水平向右 . 图 113 4.深刻领悟“ 相对” 二字的含义,正确懂得摩擦力的概念 . (1)静摩擦力产生在相对静止(有相对滑动趋势)的两物体间,但这两个物体不一名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 42 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载定静止,它们可能一起运动,所以,受静摩擦力作用的物体不肯定静止 . 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)摩擦力的方向肯定与相
11、对滑动的方向相反,或与相对滑动趋势的方向相反,但摩擦力的方向不肯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如图 114,就在工件 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样的.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 .摩擦力的方向仍可能与运动方向垂直(例如静摩擦力供应向心力)与物体的运动方向没有确定关系 . 图 114 5.,等等,总之摩擦力的方向(1)产生摩擦力的
12、条件是在产生弹力的条件基础上,增加了接触面不光滑和物体间有相对滑动或相对滑动趋势 .因此,如两物体间有弹力产生,不肯定产生摩擦力,但如两物体间有摩擦力产生,必有弹力产生 . (2)在同一接触面上产生的弹力和摩擦力的方向相互垂直 .(3)滑动摩擦力大小与同一接触面上的弹力(压力)大小成正比:F f= FN.而静摩擦力(除最大静摩擦力外)与压力无关 . 例 1匀称长棒一端搁在地面上,另一端用细线系在天花板上,如图 115 所示,如细线竖直,试分析棒的受力情形 .图 11 5 图 116【解析】取棒为争论对象,它只受三个力的作用,其中重力G 竖直向下,支持力FN垂直于地面竖直向上,绳子拉力F T 沿
13、绳竖直向上 .如图 116 所示 . 名师归纳总结 虽然地面不光滑,棒并不受静摩擦力的作用.由于重力G、支持力. F N和拉力 F T均沿竖直方向,所以棒在水平方向上没有运动趋势,也就不受静摩擦力了第 4 页,共 42 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载【摸索】1如悬线不竖直,棒的受力情形可能如何 . 2如水平面光滑,悬线可能不竖直吗 . 【摸索提示】 (1)如悬线不竖直, 棒受四个力作用: 重力、支持力、 线的拉力和摩擦力 . (2)如水平光滑,悬线肯定竖直 .【说明】对此类题目的分析,多数同学从想当然动身,只要没告知地面是否光滑
14、,不考虑题目所告知的物理状态,就认为有摩擦.期望同学们在画受力图时要养成这样的好习惯;不管题目难易,都要遵循前面讲的受力分析的程序 .【设计意图】( 1)练习受力分析的方法 .(2)巩固静摩擦力的概念 . 例 2如图 117 所示, C 是水平地面, A、 B 是两个长方形物块,F 是作用在物块 B 上沿水平方向的力,物块 A 和 B 以相同的速度做匀速直线运动,由此可知,A、B间的动摩擦因数 1和 B、C 间的动摩擦因数 2有可能是图 117 1=0, 2=0 1=0, 2 0 1 0, 2=0 1 0, 2 0 A.只有 B.C. D.【解析】由于 A、 B 一起做匀速直线运动,所以,B
15、肯定受到水平地面的摩擦力,故 2 0;A、B 间没有相互作用的摩擦力,故可能是 1=0,也可能 1 0,正确选项为D. 【摸索】 1如 A、B 一起向右做加速运动,A、B 间是否有摩擦力?如有,方向如何?(2)如 A、B 一起向右做减速运动,A、B 间是否有摩擦力?如有,方向如何?【摸索提示】( 1)有摩擦力, A 所受静摩擦力的方向向右,A 对 B 的摩擦力向左 . (2)有摩擦力, A 所受静摩擦力向左,A 对 B 的摩擦力向右 . 【说明】 在两物体的接触面上如有摩擦力产生,就物体间的动摩擦因数必定不为零;如在两物体的接触面没有摩擦力产生,就该接触面上的动摩擦因数可能为零,也可能不为零
16、. 【设计意图】深化对摩擦力产生条件的懂得,巩固摩擦力的分析方法. 例 3如图 118 所示 .小车上固定着一根弯成 角的曲杆,杆的另一端固定一名师归纳总结 个质量为m 的球 .试分析以下情形下杆对球的弹力的大小和方向:1小车静止; 2小车以加速度a 水平向右运动 .第 5 页,共 42 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载图 118 【解析】(1)小车静止时,球受到两个力的作用 .重力和杆的弹力,依据平稳条件知,杆对球的弹力大小等于球的重力,方向竖直向上 . 2选小球为争论对象 .小车以加速度 a 向右运动时, 小球所受重力和杆的弹
17、力的合力肯定水平向右,此时, 弹力 F 的方向肯定指向右上方,只有这样, 才能保证小球在竖直方向上保持平稳,速度 .假设小球所受弹力方向与竖直方向的夹角为水平方向上具有向右的加 如图 11 9,依据牛顿其次定律有 Fsin =ma,Fcos =mg. 图 119 解得 F=m g 2a 2, tan a. g【摸索】1小车如何运动时,弹力的方向才沿杆的方向 . 2试比较一下绳、杆、弹簧的弹力方向,它们各有何特点 . 【摸索提示】( 1)当小车水平向右的加速度为 a=gtan 时,弹力的方向沿杆 . (2)绳只能发生拉伸形变,故绳只能产生沿伸长方向的拉力;弹簧可以发生拉伸形变,也可以发生压缩形变
18、,故弹簧可以产生沿弹簧方向的拉力,也可以产生沿弹簧方向的支持力;杆既可以发生拉伸形变,也可以发生压缩形变,仍可以发生弯曲形变,故杆可产生沿杆方向的拉力和支持力,也可以产生不沿杆方向的弹力 . 【说明】杆可以发生拉伸形变、压缩形变、弯曲形变,所以,杆产生的弹力方向可能沿杆,也可能不沿杆 . 【设计意图】说明不同模型发生形变的不同,产生弹力的不同 . 例 4把一重为 G 的物体,用一个水平的推力 F=ktk 为恒量, t为时间 压在竖直的足够高的平整的墙上图 1110,从 t=0 开头物体所受的摩擦力F f随 t 的变化关系是图1111 中的哪一个图 1110 图 1111 【解析】选物体为争论对
19、象,按重力、弹力、摩擦力等次序画出物体的受力情形示意图如图1 112 所示,在确认无误后分析摩擦力随时间的变化情形:物体在竖直方向上只受重力G 和摩擦力Ff 的作用 .由于 F 从零开头匀称增大,所以物体整个过程的大体运动情形应当是:先加速下滑,再减速下滑、最终静止不动.在解题过程中,要把握“ 先粗名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 42 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载后细” 的原就 .开头一段时间 FfG,物体加速下滑 .当 F fG 时,物体速度达到最大值 .之后 F fG,物体向下做减速运动,直至速度减为零 . 在整个运动过程中
20、,摩擦力为动摩擦力,其大小为 成正比,是一段过原点的直线 . Ff FN F kt,即 Ff 与 t当物体速度减为零之后,动摩擦变为静摩擦,其大小由平稳条件可知 F fG.所以物体静止后的图线为平行于 t 轴的线段 .故此题正确答案为 B. 【说明】要留意静摩擦力和滑动摩擦力跟压力关系的不同:滑动摩擦力跟压力成正比,静摩擦力(除最大静摩擦力外)大小跟压力无关 . 【设计意图】加深对静摩擦力和滑动摩擦力区分的懂得 .1.关于力的概念,以下哪些说法是正确的A.力是使物体产生形变和速度的原B.一个力必定联系着两个物体,其中每个物体既是受力物体又是施力物体C.D.【解析】力是产生加速度的缘由,而不是产
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