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1、精品文档1.7 受力分析专题一、教学目标1知识目标:正确分析物体的受力情况,作出物体的受力示意图。二、重点与难点分析一个力不漏,一个力不多,一个力方向不错。三、教学器材印练习四、主要教学过程(一)、课题引入前面的学习中,共学习了三种常见力:重力、弹力、摩擦力。其中重力是地球上的物体都受到的,而弹力与摩擦力是两物体必须发生接触才产生的,因为这个原因,弹力和摩擦力又被分为接触力。在具体情况中,我们如何处理才能更科学,避免发生错误呢?(二)、新课讲授1、如何正确地受力分析?明确考察对象,并把它从周围其它物体中隔离出来,单独画出“隔离体”图形。仔细分析考察对象除了受重力作用以外,还受到几个弹力和几个摩
2、擦力的作用。沿顺时针方向依次对每个接触面和连接点作分析。画出完整的受力图:要注意,只考察对象所受外力,决不能同时画上它施于其他物体的作用力。2、例题1、画出图中 A物体的受力分析图,已知A静止且各接触面光滑。(弹力)2、放在斜面上相对斜面静止状态的砖,受几个力的作用?请在图中画出并说明各力施力物体。F A A A A 精品文档【答案】:由于物体受到重力,所以在斜面上产生了两种作用效果,一是沿斜面下滑的效果,二是压紧斜面的效果,从而使两接触面间有了弹力和摩擦力。【引申】:当物体沿斜面向上活动时,受力情况有无变化?(物体受力随运动状态的不同而有可能不同,所以具体情况具体分析)3、如图所示,分别放在
3、粗糙的水平面上和斜面上的砖A和 B都处于静止状态,那么砖A和 B都受到静摩擦力的作用吗?如果受到静摩擦力的作用,请在图中画出砖受到的静摩擦力。(整体隔离法)【答案】:F B A F B A f2(A 对 B 的摩擦力)(地面对 B 的摩擦力)f1f3(B 对 A 的摩擦力)G f N G f N v 精品文档【分析】:第一步,先把AB看作一个整体。则根据二力平衡可知整体除了受到力F 还必须有一个摩擦力和 F 平衡,所以地面对整体的摩擦力作用在B 表面上且大小等于F。第二步,再把 AB隔离逐个分析。根据二力平衡同理可知AB所受的摩擦力大小。练习:如图所示,各图中,物体总重力为G,请分析砖与墙及砖
4、与砖的各接触面间是否有摩擦力存在?如有大小是多少?五、板书1、如何正确地受力分析?明确考察对象,并把它从周围其它物体中隔离出来,单独画出“隔离体”图形。仔细分析考察对象除了受重力作用以外,还受到几个弹力和几个摩擦力的作用。沿顺时针方向依次对每个接触面和连接点作分析。画出完整的受力图:要注意,只考察对象所受外力,决不能同时画上它施于其他物体的作用力。2、连接体的受力分析法:整体法分析整体外接触面受力情况,隔离法分析各个物体之间的受力情况。高中物理知识归纳(二)-力学模型及方法1连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法
5、和隔离法。整体法 是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体,对整体用牛二定律列方程隔离法 是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时,把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。m2 m1 FBAF1 F2 BAF精品文档2 斜面模型(搞清物体对斜面压力为零的临界条件)斜面固定:物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定=tg物体沿斜面匀速下滑或静止 tg物体静止于斜面 VB=R2g所以 AB杆对 B 做正功,AB杆对 A 做负功若V0gR,运动情况为先平抛,绳拉直沿绳方向的速度消失即是有能量损失,绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒。而不能够整个过程用机械能
6、守恒。求水平初速及最低点时绳的拉力?换为绳时:先自由落体,在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量损失(即v1突然消失),再v2下摆机械能守恒例:摆球的质量为m,从偏离水平方向30的位置由静释放,设绳子为理想轻绳,求:小球运动到最低点 A时绳子受到的拉力是多少?4超重失重模型E mL 精品文档F m 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量ay)向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a);向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a)难点:一个物体的运动导致系统重心的运动1 到 2 到 3 过程中 (1、3 除外)超重状态绳剪断后台称示数系统重心向下加速斜面对地面的压力?
7、地面对斜面摩擦力?导致系统重心如何运动?铁木球的运动用同体积的水去补充5碰撞模型:特点,动量守恒;碰后的动能不可能比碰前大;对追及碰撞,碰后后面物体的速度不可能大于前面物体的速度。弹性碰撞:m1v1+m2v2=2211vmvm(1)22212221mv21mv21mv21mv21(2)一动一静且二球质量相等的弹性正碰:速度交换大碰小一起向前;质量相等,速度交换;小碰大,向后返。一动一静的完全非弹性碰撞(子弹打击木块模型)mv0+0=(m+M)v20mv21=2M)vm(21+E损E损=20mv21一2M)v(m21=02020EmMMm21m)(MMM)2(mmMkvvE损可用于克服相对运动时
8、的摩擦力做功转化为内能E损=fd相=mg d相=20mv21一2M)v(m21“碰撞过程”中四个有用推论弹性碰撞除了遵从动量守恒定律外,还具备:碰前、碰后系统的总动能相等的特征,设两物体质量分别为m1、m2,碰撞前速度分别为1、2,碰撞后速度分别为u1、u2,即有:m11+m22=m1u1+m1u221m112+21m222=21m1u12+21m1u22碰后的速度u1和 u2表示为:u1=2121mmmm1+2122mmm2a图 9 v0 A B ABv0v sM vL 1 2 A v0精品文档S1S2u2=2112mmm1+2112mmmm2推论一:如对弹性碰撞的速度表达式进行分析,还会发
9、现:弹性碰撞前、后,碰撞双方的相对速度大小相等,即 :u2u1=12 推论二:如对弹性碰撞的速度表达式进一步探讨,当m1=m2时,代入上式得:1221,vuvu。即当质量相等的两物体发生弹性正碰时,速度互换。推论三:完全非弹性碰撞碰撞双方碰后的速度相等的特征,即:u1=u2由此即可把完全非弹性碰撞后的速度u1和 u2表为:u1=u2=212211mmmm例 3:证明:完全非弹性碰撞过程中机械能损失最大。证明:碰撞过程中机械能损失表为:E=21m112+21m22221m1u1221m2u22由动量守恒的表达式中得:u2=21m(m11+m22m1u1)代入上式可将机械能的损失E表为 u1的函数
10、为:E=22112)(mmmmu12222111)(mmmmu1+(21m112+21m222)221m(m11+m22)2 这是一个二次项系数小于零的二次三项式,显然:当 u1=u2=212211mmmm时,即当碰撞是完全非弹性碰撞时,系统机械能的损失达到最大值Em=21m112+21m222)(2)(2122211mmmm推论四:碰撞过程中除受到动量守恒以及能量不会增加等因素的制约外,还受到运动的合理性要求的制约,比如,某物体向右运动,被后面物体追及而发生碰撞,被碰物体运动速度只会增大而不应该减小并且肯定大于或者等于(不小于)碰撞物体的碰后速度。6人船模型:一个原来处于静止状态的系统,在系
11、统内发生相对运动的过程中,在此方向遵从动量守恒:mv=MV ms=MS s+S=d s=dMmM M/m=Lm/LM载人气球原静止于高h 的高空,气球质量为M,人的质量为m 若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长?7弹簧振子模型:F=-Kx(X、F、a、v、A、T、f、EK、EP等量的变化规律)水平型竖直型8单摆模型:T=2gL(类单摆)利用单摆测重力加速度20m M m O R 精品文档v0A B C 9波动模型:特点:传播的是振动形式和能量,介质中各质点只在平衡位置附近振动并不随波迁移。各质点都作受迫振动,起振方向与振源的起振方向相同,离源近的点先振动,没波传播方向上两点的起振时间差=波在这
12、段距离内传播的时间波源振几个周期波就向外传几个波长。波从一种介质传播到另一种介质,频率不改变,波速 v=s/t=/T=f 波速与振动速度的区别波动与振动的区别:波的传播方向质点的振动方向(同侧法)知波速和波形画经过t后的波形(特殊点画法和去整留零法)物理解题方法:如整体法、假设法、极限法、逆向思维法、物理模型法、等效法、物理图像法等模型法常常有下面三种情况(1)物理对象模型:用来代替由具体物质组成的、代表研究对象的实体系统,称为对象模型(也可称为概念模型),即把研究的对象的本身理想化常见的如“力学”中有质点、刚体、杠杆、轻质弹簧、单摆、弹簧振子、弹性体、绝热物质等;(2)条件模型:把研究对象所
13、处的外部条件理想化,排除外部条件中干扰研究对象运动变化的次要因素,突出外部条件的本质特征或最主要的方面,从而建立的物理模型称为条件模型(3)过程模型:把具体过理过程纯粹化、理想化后抽象出来的一种物理过程,称过程模型其它的碰撞模型:力计算题专题训练(动力学)一1(15 分)一光滑圆环固定在竖直平面内,环上套着两个小球A和B(中央有孔),A、B间由细绳连接着,它们处于如图中所示位置时恰好都能保持静止状态。此情况下,B球与环中心O处于同一水平面上,AB间的细绳呈伸直状态,与水平线成300夹角。已知B球的质量为m,求:(1)细绳对B球的拉力和A球的质量;ABC1 2 A 精品文档(2)若剪断细绳瞬间A
14、球的加速度;(3)剪断细绳后,B球第一次过圆环最低点时对圆环的作用力(15 分)(1)对 B球,受力分析如图所示。mgT030sinmgT2(1 分)对 A球,受力分析如图所示。在水平方向0030sin30cosANT (1分)在竖直方向:0030sin30cosTgmNAA (2分)由以上方程解得:mmA2(1分)(2)剪断细绳瞬间,对A球:amgmFAA合030sin(2分)2/ga (2分)(3)设 B球第一次过圆环最低点时的速度为v,压力为N,圆环半径为r.则:221mvmgr(2 分)rvmmgN2(2分)联解得:N 3mg(1 分)由牛顿第三定律得B球对圆环的压力N/N3mg 方向
15、竖直向下(1分)2.(20 分)如图甲所示,一质量为2.0kg 的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.20。从t=0 时刻起,物体受到水平方向的力F 的作用而开始运动,8s 内F随时间t 变化的规律如图乙所示。求:(g取 10m/s 2)(1)4s 末物体速度的大小;(2)在图丙的坐标系中画出物体在8s 内的v-t 图象;(要求计算出相应数值)(3)在 8s 内水平力F所做的功。(20分)解:(1)(6分)物体 受到水平力F和摩擦力f的作用,由 静止开始向右做匀加速直线运动,设加速度为a1,4s末速度为v1,由 牛顿第二定律:F1-mg=ma1(2分)a1=3m/s2(2分)v
16、1=at1=12m/s (2分)(2)(8 分)由图知,4-5s 内物体受到水平力F的大小不变,方向改变,设加速度为a2,5s 末速度为v2 -(F2+mg)=ma2 a2=-7m/s2(2 分)v2=v1+a2 t2=5m/s(2 分)由图知,5-8s 内物体只受摩擦力f的作用,设加速度为a3,速度为v3-mg=ma3 a3=-2m/s2(1 分)t3=-32av=2.5s 在t=7.5s时物体停止运动,v3=0 (1分)物体运动的v-t 图象如图所示(2 分)(3)(6 分)由v-t图可知(或计算得出)0-4s内s1=24m (1 分)精品文档4-5s 内s2=8.5 m (1 分)水平力
17、F做功WF=F1S1-F2S2 (2 分)解得:WF =155J (2 分)3(20 分)如图所示,光滑水平地面上停着一辆平板车,其质量为m2,长为L,车右端(A 点)有一块静止的质量为m的小金属块金属块与车间有摩擦,与中点C 为界,AC 段与 CB段动摩擦因数不同现给车施加一个向右的水平恒力,使车向右运动,同时金属块在车上开始滑动,当金属块滑到中点C时,即撤去这个力已知撤去力的瞬间,金属块的速度为0v,车的速度为02v,最后金属块恰停在车的左端(B点)。如果金属块与车的AC段间的动摩擦因数为1,与 CB段 间的动摩擦因数为2,求1与2的比值(20 分)由于金属块和车的初速度均为零,且经过相等时间 加速后车速是金属块速度的2 倍,则在此过程中车的加速度是 金属块加速度的两倍。金属块加速度ga11 则车的加速度ga122在此过程中金属块位移gvs12012 车的位移gvs12024)2(由位移关系212Lss 得gLv201从小金属块滑至车中点C开始到小金属块停在车的左端的过程中,系统外力为零,动量守恒,设向右为正方向,且最后共同速度为vvmmmvvm)2(2200 得035vv由能量守恒有2020202)35(32121)2(2212vmmvvmLmg得gLv32202 由得2321精 品 文 档F A C B L F A C B L
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