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課件40張PPT。 第1講 力 三種常見的力 【設計思路】本章內容是力學的基礎，也是貫穿于整個物理學
的核心內容。本章從力的基本定義出發，通過研
究重力、彈力、摩擦力，逐步認識力的物質性、
力的矢量性、力的相互性，并通過受力分析，分
析物體所處的狀態或從物體所處的平衡狀態，分
析物體的受力情況。物體的受力分析法是物理學
重要的分析方法。由于它的基礎性和重要性，決
定了這部分知識在高考中的重要地位。 【考試要點】本章的考查重點是：
1、力、物體的平衡為每年高考必考內容，以后仍將
是高考的熱點。
2、力的合成與分解、共點力的平衡等在高考中或單
獨出現或與動力學、電磁學等相結合，或選擇、填空
或計算論述，或易或難，都可能出現。【要點探究】1.力的定義:力是物體與物體之間的 作用.
2.力的作用效果:(1)改變物體的 ;(2)使物體發
生 .
3.力的作用效果取決于力的三要素:即: 、 、
. 相互運動狀態形變大小方向作用點4.力的分類:(1)按 命名,有重力、彈力、摩擦力等;
(2)按 命名,有拉力、壓力、支持力、動力、阻力等.
5.形象表示力的方法: 和 .性質效果力的圖示力的示意圖1.力的定義:力是物體與物體之間的 作用.
2.力的作用效果:(1)改變物體的 ;(2)使物體發
生 .
3.力的作用效果取決于力的三要素:即: 、 、
. 相互運動狀態形變大小方向作用點4.力的分類:(1)按 命名,有重力、彈力、摩擦力等;
(2)按 命名,有拉力、壓力、支持力、動力、阻力等.
5.形象表示力的方法: 和 .性質效果力的圖示力的示意圖 1.甲、乙兩拳擊運動員競技,甲一拳擊中乙的肩部,觀眾認為,甲運動員(拳頭)是施力物體,乙運動員(肩部)是受力物體,
但在甲一拳打空的情況下,下列說法中正確的是 ( )
?A.這是一種只有施力物體,沒有受力物體的特殊情況?
?B.盡管乙避開了甲的拳頭,但乙仍受到甲的作用力?
?C.甲的拳頭、胳膊與自身軀干構成相互作用的物體?
?D.以上說法都不正確
解析 任何一個力,都必須具有施力物體和受力物體.要區
分施力物體和受力物體就要明確某力是誰對誰的作用力,前
者為施力物體,后者為受力物體.甲用力將拳頭擊出,但擊空
了,胳膊對拳頭施了力,但拳頭對乙沒有施力,故應選C.C力的基本性質
1.力的物質性:力不能離開物體而存在,找不到受力物體或施力物體 的力是不存在的.
2.力的相互性:力總是成對出現的,施力物體同時也是受力物體,受力物體同時也是施力物體.
3.力的矢量性:力不僅有大小而且有方向.力的作用效果不僅 與力的大小有關,還與力的方向、作用點有關.力的運算遵 從平行四邊形定則.
4.力的獨立性:一個力作用于某個物體上產生的效果,與這個物體是否同時受到其他力的作用無關.2.重力與萬有引力的聯系怎樣?
(1)如圖所示為地面上物體所受重力
的示意圖.?
萬有引力F引指向地心,它的分量F向垂直于地軸,給物體提供
隨地球自轉的向心力,F引另一個分量是物體的重力G.若不
計自轉效應,則近似地認為 .
(2)重力是由于地球的吸引而產生,但不能說重力就是地球
的吸引力.
(3)在赤道上時,重力等于萬有引力減去向心力,即F引=G+
F向.
(4)在兩極時重力等于物體所受到的萬有引力,在地球上其
他位置時,重力不等于萬有引力.3.怎樣理解重心的概念?
(1)質量分布均勻的物體,重心的位置只跟物體的形狀有關.
有規則幾何形狀的均勻物體,它的重心位置在它的幾何中心, 如實心鉛球的重心就在球心.
(2)質量分布不均勻的物體,重心的位置不僅與物體的形狀
有關,還跟物體質量的分布有關.懸掛物靜止時,懸線所在直線必過重心,兩次懸掛懸線的交點,即為重心位置.
(3)物體重心的位置可以在物體上,也可以在物體外,例如一個平板的重心在板上,而一個鐵環的重心就不在鐵環上. 2.設想地球是質量分布均勻的球體,同一物體分別位于赤道、北極和北緯60°上某一位置時,物體所受萬有引力和重力
依次是F1、F2、F3和G1、G2、G3,試比較F1、F2、F3和G1、
G2、G3的大小關系.
解析 無論物體放到地球表面上的什么位置,物體到球心的
距離等于地球半徑R,據萬有引力定律知,物體所受萬有引
力的大小均為F= ,故F1=F2=F3. 當物體處于赤道與兩極之間時，物體會隨地
球自轉做勻速圓周運動,而需要的向心力就
由萬有引力的一個分力提供,另一個分力就
是重力.如右圖所示.
重力小于萬有引力,并且越靠近赤道,物體隨地球自轉所做
的勻速圓周運動的半徑r 就越大,所需要的向心力F=mω2r
就越大,相應的,物體所受的重力越來越小,故物體位于兩極
時重力最大(G=F萬),物體位于赤道上時所受的重力最小.
故:G1 答案 F1=F2=F3 G1 A.形狀規則的物體的重心,一定在物體的幾何中心上?
?B.物體的重心一定在其內部?
?C.地球對物體的吸引力,就是物體的重力?
?D.物體的重力,是由于地球對物體的吸引而產生的
解析 形狀規則的物體,只有當質量分布均勻時,其重心才
在物體的幾何中心上,因此A錯誤.對于一個給定的物體,其
質量分布與形狀都是確定的,但其重心不一定在物體的內部,
因此B錯誤.地球對物體的吸引力產生了物體的重力,但由于
物體隨地球自轉,需要向心力,因此物體的重力等于地球對
物體的吸引力與物體隨地球自轉所需的向心力的矢量差,
因此C錯,D對.D4.如何判斷彈力的有無?
(1)“假設法”或“撤離法”:當對一些微小形變難以直接
判斷時,可采用“假設法”分析,即假設彈力存在,看假設的
結果是否符合物體的運動狀態;還可采用“撤離法”分析,
即將與研究對象接觸的物體一一撤去,看其運動狀態是否符
合物體的運動狀態.?
(2)“替換法”:用細繩替換裝置中的直桿,看能否保持原來
狀態,如果能,則說明桿提供拉力;如果不能,則桿提供支持
力.?
(3)根據運動性質來確定 2.彈力的方向有什么特點?
(1)彈力方向的幾種情況
①輕繩、輕桿、輕彈簧
輕繩:只能產生拉力,方向沿繩子且指向繩子收縮的方向.?輕桿:有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉形變與之對應,桿的彈力
方向具有多向性.即桿產生的彈力方向不一定沿桿,此時需
運用平衡條件或牛頓定律分析.?
輕彈簧:有壓縮和拉伸形變,既能產生拉力,又能產生壓力,
方向沿彈簧的軸線方向.?
②面與面、點與面接觸?
物體的面與面、點與面接觸時,彈力方向垂直于面(若是曲面則垂直于切面),且指向受力物體.
(2)彈力方向的判斷方法
①根據物體產生形變的方向判斷
②根據物體的運動情況,利用平衡條件或牛頓第二定律判
斷.
4.在下圖中,a、b(a 、b均處于靜止狀態)間一定有彈力的
是 ( )
解析 A選項中,a、b間如果存在彈力,則b給a的彈力水平向
左, a將向左側加速運動,顯然與題設要求不符,故A選項中
a、b間無彈力作用.同理,C選項中a、b間沒有彈力.對于D選 項,也可以假設a、b間有彈力,則a(斜面)對b的彈力將垂直 于斜面向上,因此,b所受的合外力不為零,即b不可能處于靜 止狀態.對于B選項,假設b對a沒有彈力,則a所受的合外力不 為零,將不可能靜止,故a、b間必須存在彈力,故選B.B5.（2009·泰安質檢）如圖所示，A、B兩均
勻直桿上端分別用細線懸掛于天花板上，
下端擱置在水平地面上，處于靜止狀態，
懸掛A桿的繩傾斜，懸掛B桿的繩恰好豎直，則關于兩桿的
受力情況，下列說法中正確的有 ( )
?A.A、B桿都受三個力作用?
?B.A、B桿都受四個力作用?
?C.A桿受三個力,B桿受四個力?
?D.A桿受四個力,B桿受三個力D
【例1】關于重力的大小,下列說法中正確的是 ( )
A.物體的重力大小總是恒定的?
B.同一地點,物體的重力與物體的質量成正比?
C.物體落向地面時受到的重力大于它靜止時所受到的重力
D.物體的重力總等于它對豎直測力計的拉力 【思路剖析】
(1)重力加速度隨緯度和高度如何變化?
答 緯度越高,重力加速度越大,高度越高,重力加速度越小,
可見,重力加速度不是恒定不變的,只有在同一地點時,重力
加速度才是恒定的.
2)重力與物體的運動狀態有關系嗎?答 沒有關系.
(3)豎直向上提一物體加速運動,拉力與重力大小一樣嗎??
答 不一樣.拉力大于重力.只有在這兩個力作用下物體處
于靜止或勻速直線運動狀態時,拉力才等于重力.
答案 B 【思維拓展】
重力的方向可以說是垂直向下嗎??
答案 重力的方向是豎直向下,不可說為垂直向下,如斜面
上的物體所受重力就不跟支撐面垂直.
【方法歸納】
理解重力的關鍵:?(1)方向豎直向下.?
(2)重力的大小與物體的運動狀態無關,但隨高度和緯度的
不同而不同.?
(3)拉力或壓力不一定等于重力.
【例2】如圖所示,用輕質細桿連接的A、B兩物
體正沿著傾角為θ的斜面勻速下滑,已知斜
面的粗糙程度是均勻的,A、B兩物體與斜面
的接觸情況相同.試判斷A和B之間的細桿上是否有彈力.若
有彈力,求出該彈力的大小;若無彈力,請說明理由.
【思路剖析】
(1)A、B處于什么運動狀態?“輕質細桿”意味著什么?
答 A、B一起勻速下滑,處于平衡狀態.“輕質細桿”意味
著它是理想桿,即質量不計,不可伸長,不可壓縮,物體對它
的作用力既可以是拉力,也可以是壓力,且內部彈力處處相
等,一旦外力撤銷,桿內部彈力立即消失. (2)細桿上彈力的有無可否由彈力的產生原因或直接用整體法進行判斷?
答 不可以,因為細桿形變與否是無法直接判斷的.
不可以直接用整體法進行判斷,若視A、B為整體,則可能存
在的彈力為整體的內力,這在整體法的分析中是無法求解的.
(3)若以上方法都不能判斷細桿上彈力的有無,那么你還能
想出其他辦法嗎?
答 由于桿的形變情況未知,可以采用假設法的分析方法.
例如:假設桿處于拉伸狀態,則A受到桿向上的彈力,若桿實
際處于壓縮狀態,則求出的彈力將為負值;若桿實際上沒有
形變,求出的彈力將為零. (4)假設細桿處于拉伸狀態,試用隔離法畫出A、B物體的受
力分析圖.?
答 如下圖甲、乙所示


(5)若取A、B為整體,試作出整體的受力分析圖,并求出物
體與斜面間的動摩擦因數. 答 如右圖所示?
根據受力分析圖,對A、B整體:
(mA+mB)gsinθ=f?
(mA+mB)gcosθ=N
又f =μN
由以上各式解得:μ=tanθ
(6)細桿對A物體和B物體的彈力為多大?
答 根據圖甲的受力分析圖,對A:?
mAgsinθ=fA+T
mAgcosθ=NA?
又fA=μNA,μ=tanθ
由以上各式解得:T=mAgsinθ-μmAgcosθ=0
根據圖乙的受力分析圖,對B:
mBgsinθ+T′=fB
mBgcosθ=NB
又fB=μNB,μ=tanθ
由以上各式解得:T′=μmBgcosθ-mBgsinθ=0
故可知細桿沒有彈力.
答案 無彈力
【思維拓展】
若A、B分別與斜面的接觸情況不同,且滿足μA>μB,細桿
將處于拉伸狀態還是壓縮狀態? 答案 假設細桿處于拉伸狀態,根據甲圖的受力分析圖,對
A: mAgsinθ=fA+T
mAgcosθ=NA
又 fA=μANA
由以上各式解得:T=mAgsinθ-μAmAgcosθ ①
對A、B整體:
(mA+mB)gsinθ=μAmAgcosθ+μBmBgcosθ
又μA>μB
結合問題(8)可知:μA>tanθ>μB ②
由①②解得:T<0
即細桿將處于壓縮狀態.
判斷彈力有無及方向的兩種假設法?
(1)要判斷物體的某一接觸處是否受到彈力作用,可假設在
該處將與物體接觸的另一物體去掉,看物體是否在原位置
保持原來的狀態,從而判斷物體在該處是否受到彈力作用.?(2)如果用(1)方法不能判斷,如例2,就需要假設彈力存在,
并假設彈力的方向,然后根據假設為前提條件去定量計算.
若計算的結果為正,則假設成立;若計算的結果為負;則物
體實際受到的彈力方向與假設的方向相反.
【例3】如圖所示,勁度系數為k2的輕彈簧乙
豎直固定在桌面上,上端連一質量為m的物
塊;另一勁度系數為k1的輕彈簧甲固定在物
塊上.現將彈簧甲的上端A緩慢向上提,當提
到乙彈簧的彈力大小恰好等于 mg時,求A點上提的高度?
【思路剖析】
(1)在向上提A端之前,甲、乙兩彈簧分別處于什么狀態?
答 甲處于原長狀態,乙受到物體壓力而處于壓縮狀態,受
力分析如下圖甲所示.設壓縮量為x2,則有mg=k2x2. (2)當上提A端后,甲、乙兩彈簧又處于什么狀態?
答 甲彈簧處于伸長狀態,對物體有向上的彈力F甲.乙彈簧
所處的狀態由物塊所受重力mg與甲彈簧對物塊向上的彈力
F甲決定:若mg>F甲,物體下壓乙彈簧,則乙彈簧處于壓縮狀
態;若mg (3)題干中指出“上提到乙彈簧的彈力大小恰好等于
mg”,能否由此判定乙彈簧此時的狀態?
答 不能.因為題干只是給出了乙彈簧的彈力大小,而乙彈
簧的狀態是由甲彈簧的彈力大小決定,所以乙彈簧可能處于
壓縮狀態,也可能處于拉伸狀態. (4)當乙彈簧處于壓縮狀態時,求A點上提的高度.
答 當乙彈簧處于壓縮狀態時,對m受力分析如下圖乙所示,
有:mg=F甲+F乙,且F乙= mg,所以F甲= mg.設此時甲彈簧
拉伸量為x1′,乙彈簧壓縮量為x2′,由胡克定律有:
F甲=k1x1′,F乙=k2x2′
由幾何關系可知A點上升的高度h=(x2-x2′)+x1′
聯立以上方程求解得:h=

(6)當乙彈簧處于伸長狀態時,求A點上提的高度.
答 當乙彈簧處于伸長狀態時,對m受力分析如圖丙所示,
有:mg+F乙=F甲,且F乙= mg,所以F甲= mg.設此時甲彈簧
拉伸量為x1′,乙彈簧拉伸量為x2′,由胡克定律有:
F甲=k1x1′,F乙= k2x2′
由幾何關系可知A點上升的高度h=(x2+x2′)+x1′
聯立以上方程求解得:h=?
答案 當乙處于壓縮狀態時,A點上升高度h= ;
當乙處于伸長狀態時,A點上升高度h= 【思維拓展】
當提到乙彈簧的彈力大小恰好等于kmg時,A點上升的高度
為多少?
答案 h=(1-k)mg 或h=(k+1)mg
【方法歸納】
彈簧的彈力,由胡克定律(F=kx)計算.
(1)在彈性限度內,由F=kx知,F1=kx1,F2=kx2,則F2-F1=
k(x2-x1),即ΔF=kΔx,此式的物理意義是:彈簧彈力的變
化量與彈簧長度的變化量成正比.
(2)有些題目還涉及到由拉伸形變到壓縮形變的轉化,或由
壓縮形變到拉伸形變的轉化,要注意把握Δx的值,通過分
析物體的運動過程,明確彈簧的形變量x和形變量的改變量
Δx,從而靈活應用F=k·x和ΔF=k·Δx. 【例4】一質量為50 kg的男孩在距離河流40 m高的橋上做
“蹦極跳”,原長長度AB為14 m的彈性繩一端縛著他的雙
腳,另一端則固定在橋上的A點,如圖(a)所示,然后男孩從
橋面下墜直至貼近水面的最低點D.男孩的速率v跟下墜的
距離h的變化關系如圖(b)所示,假定繩在整個運動過程中
遵守胡克定律(不考慮空氣阻力、男孩的大小和繩的質
量,g取10 m/s2).求: (1)當男孩在D點時,繩所儲存的彈性勢能.?
(2)繩的勁度系數是多少??
(3)討論男孩在AB、BC和CD期間運動時作用于男孩的力的
情況.?
解析 (1)男孩在D點時速度為零,繩所儲存的彈性勢能等
于男孩減少的重力勢能,則
Ep=mgh=50×10×40 J=2×104 J ①
(2)男孩到C點時的速度最大,此時男孩的加速度為零,繩的
拉力和男孩的重力大小相等,則mg=kx ②
此時繩的伸長量為x=22 m-14 m=8 m ③ 解得繩的勁度系數為
④?
(3)由題圖(b)可知,AB段是一條傾斜的直線,男孩僅受重
力作用;BC段男孩受重力和繩的拉力作用,且重力大于拉
力;CD段男孩受重力和繩的拉力作用,且重力小于拉力.
答案 (1)2×104 J (2)62.5 N/m (3)見解析
【評分標準】本題共12分,其中(1)3分,(2)問3分；(3)問6
分,AB、BC、CD每段回答正確各得2分. 【名師導析】
彈力和胡克定律是力學的重要基礎知識,在高考中以彈簧
在具體情景中的應用為主要考查點.①在實際問題中常出
現“橡皮條”或“彈性繩”問題,其形變特點與彈簧一樣,
都滿足胡克定律,這類題目要弄清物體的運動狀態和彈力
方向,抓住平衡位置合力為零,速度最大這一關鍵點進行
分析.②彈性繩只能產生拉力,而彈簧可產生拉力,也可產
生支持力.
1.下列說法正確的是 ( )
?A.力是使物體產生形變和改變物體運動狀態的原因
?B.一個力必定聯系著兩個物體,其中每個物體既是受力物體 又是施力物體
?C.只要兩個力的大小相同,它們產生的效果一定相同
D.兩個物體之間的相互作用力可以是不同性質的力
解析 力的作用效果由力的三要素共同決定,所以C選項錯
誤;兩物體之間的相互作用力一定是同種性質的力,D錯.根
據力的性質可知A、B正確。AB2.(1)如圖甲所示,光滑但質量分布不均的小球的球心在O,重
心在P,靜止在豎直墻和桌邊之間.試畫出小球所受彈力.
(2)圖乙中,AC為豎直墻面,AB為均勻橫梁,其重力為G,處
于水平位置.BC為支持橫梁的輕桿,A、B、C三處均用鉸鏈
連接.試畫出橫梁B端所受彈力的方向.
通過本章學習，在理解和掌握了各種常見力以后，多做一些受力分析的習題，在練習中要注意使學生養成良好的受力分析習慣，提高受力分析的熟練性、正確性、規范性。

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