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课件40张PPT。 第1讲 力 三种常见的力 【设计思路】本章内容是力学的基础，也是贯穿于整个物理学
的核心内容。本章从力的基本定义出发，通过研
究重力、弹力、摩擦力，逐步认识力的物质性、
力的矢量性、力的相互性，并通过受力分析，分
析物体所处的状态或从物体所处的平衡状态，分
析物体的受力情况。物体的受力分析法是物理学
重要的分析方法。由于它的基础性和重要性，决
定了这部分知识在高考中的重要地位。 【考试要点】本章的考查重点是：
1、力、物体的平衡为每年高考必考内容，以后仍将
是高考的热点。
2、力的合成与分解、共点力的平衡等在高考中或单
独出现或与动力学、电磁学等相结合，或选择、填空
或计算论述，或易或难，都可能出现。【要点探究】1.力的定义:力是物体与物体之间的 作用.
2.力的作用效果:(1)改变物体的 ;(2)使物体发
生 .
3.力的作用效果取决于力的三要素:即: 、 、
. 相互运动状态形变大小方向作用点4.力的分类:(1)按 命名,有重力、弹力、摩擦力等;
(2)按 命名,有拉力、压力、支持力、动力、阻力等.
5.形象表示力的方法: 和 .性质效果力的图示力的示意图1.力的定义:力是物体与物体之间的 作用.
2.力的作用效果:(1)改变物体的 ;(2)使物体发
生 .
3.力的作用效果取决于力的三要素:即: 、 、
. 相互运动状态形变大小方向作用点4.力的分类:(1)按 命名,有重力、弹力、摩擦力等;
(2)按 命名,有拉力、压力、支持力、动力、阻力等.
5.形象表示力的方法: 和 .性质效果力的图示力的示意图 1.甲、乙两拳击运动员竞技,甲一拳击中乙的肩部,观众认为,甲运动员(拳头)是施力物体,乙运动员(肩部)是受力物体,
但在甲一拳打空的情况下,下列说法中正确的是 ( )
?A.这是一种只有施力物体,没有受力物体的特殊情况?
?B.尽管乙避开了甲的拳头,但乙仍受到甲的作用力?
?C.甲的拳头、胳膊与自身躯干构成相互作用的物体?
?D.以上说法都不正确
解析 任何一个力,都必须具有施力物体和受力物体.要区
分施力物体和受力物体就要明确某力是谁对谁的作用力,前
者为施力物体,后者为受力物体.甲用力将拳头击出,但击空
了,胳膊对拳头施了力,但拳头对乙没有施力,故应选C.C力的基本性质
1.力的物质性:力不能离开物体而存在,找不到受力物体或施力物体 的力是不存在的.
2.力的相互性:力总是成对出现的,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体.
3.力的矢量性:力不仅有大小而且有方向.力的作用效果不仅 与力的大小有关,还与力的方向、作用点有关.力的运算遵 从平行四边形定则.
4.力的独立性:一个力作用于某个物体上产生的效果,与这个物体是否同时受到其他力的作用无关.2.重力与万有引力的联系怎样?
(1)如图所示为地面上物体所受重力
的示意图.?
万有引力F引指向地心,它的分量F向垂直于地轴,给物体提供
随地球自转的向心力,F引另一个分量是物体的重力G.若不
计自转效应,则近似地认为 .
(2)重力是由于地球的吸引而产生,但不能说重力就是地球
的吸引力.
(3)在赤道上时,重力等于万有引力减去向心力,即F引=G+
F向.
(4)在两极时重力等于物体所受到的万有引力,在地球上其
他位置时,重力不等于万有引力.3.怎样理解重心的概念?
(1)质量分布均匀的物体,重心的位置只跟物体的形状有关.
有规则几何形状的均匀物体,它的重心位置在它的几何中心, 如实心铅球的重心就在球心.
(2)质量分布不均匀的物体,重心的位置不仅与物体的形状
有关,还跟物体质量的分布有关.悬挂物静止时,悬线所在直线必过重心,两次悬挂悬线的交点,即为重心位置.
(3)物体重心的位置可以在物体上,也可以在物体外,例如一个平板的重心在板上,而一个铁环的重心就不在铁环上. 2.设想地球是质量分布均匀的球体,同一物体分别位于赤道、北极和北纬60°上某一位置时,物体所受万有引力和重力
依次是F1、F2、F3和G1、G2、G3,试比较F1、F2、F3和G1、
G2、G3的大小关系.
解析 无论物体放到地球表面上的什么位置,物体到球心的
距离等于地球半径R,据万有引力定律知,物体所受万有引
力的大小均为F= ,故F1=F2=F3. 当物体处于赤道与两极之间时，物体会随地
球自转做匀速圆周运动,而需要的向心力就
由万有引力的一个分力提供,另一个分力就
是重力.如右图所示.
重力小于万有引力,并且越靠近赤道,物体随地球自转所做
的匀速圆周运动的半径r 就越大,所需要的向心力F=mω2r
就越大,相应的,物体所受的重力越来越小,故物体位于两极
时重力最大(G=F万),物体位于赤道上时所受的重力最小.
故:G1 答案 F1=F2=F3 G1 A.形状规则的物体的重心,一定在物体的几何中心上?
?B.物体的重心一定在其内部?
?C.地球对物体的吸引力,就是物体的重力?
?D.物体的重力,是由于地球对物体的吸引而产生的
解析 形状规则的物体,只有当质量分布均匀时,其重心才
在物体的几何中心上,因此A错误.对于一个给定的物体,其
质量分布与形状都是确定的,但其重心不一定在物体的内部,
因此B错误.地球对物体的吸引力产生了物体的重力,但由于
物体随地球自转,需要向心力,因此物体的重力等于地球对
物体的吸引力与物体随地球自转所需的向心力的矢量差,
因此C错,D对.D4.如何判断弹力的有无?
(1)“假设法”或“撤离法”:当对一些微小形变难以直接
判断时,可采用“假设法”分析,即假设弹力存在,看假设的
结果是否符合物体的运动状态;还可采用“撤离法”分析,
即将与研究对象接触的物体一一撤去,看其运动状态是否符
合物体的运动状态.?
(2)“替换法”:用细绳替换装置中的直杆,看能否保持原来
状态,如果能,则说明杆提供拉力;如果不能,则杆提供支持
力.?
(3)根据运动性质来确定 2.弹力的方向有什么特点?
(1)弹力方向的几种情况
①轻绳、轻杆、轻弹簧
轻绳:只能产生拉力,方向沿绳子且指向绳子收缩的方向.?轻杆:有拉伸、压缩、弯曲、扭转形变与之对应,杆的弹力
方向具有多向性.即杆产生的弹力方向不一定沿杆,此时需
运用平衡条件或牛顿定律分析.?
轻弹簧:有压缩和拉伸形变,既能产生拉力,又能产生压力,
方向沿弹簧的轴线方向.?
②面与面、点与面接触?
物体的面与面、点与面接触时,弹力方向垂直于面(若是曲面则垂直于切面),且指向受力物体.
(2)弹力方向的判断方法
①根据物体产生形变的方向判断
②根据物体的运动情况,利用平衡条件或牛顿第二定律判
断.
4.在下图中,a、b(a 、b均处于静止状态)间一定有弹力的
是 ( )
解析 A选项中,a、b间如果存在弹力,则b给a的弹力水平向
左, a将向左侧加速运动,显然与题设要求不符,故A选项中
a、b间无弹力作用.同理,C选项中a、b间没有弹力.对于D选 项,也可以假设a、b间有弹力,则a(斜面)对b的弹力将垂直 于斜面向上,因此,b所受的合外力不为零,即b不可能处于静 止状态.对于B选项,假设b对a没有弹力,则a所受的合外力不 为零,将不可能静止,故a、b间必须存在弹力,故选B.B5.（2009·泰安质检）如图所示，A、B两均
匀直杆上端分别用细线悬挂于天花板上，
下端搁置在水平地面上，处于静止状态，
悬挂A杆的绳倾斜，悬挂B杆的绳恰好竖直，则关于两杆的
受力情况，下列说法中正确的有 ( )
?A.A、B杆都受三个力作用?
?B.A、B杆都受四个力作用?
?C.A杆受三个力,B杆受四个力?
?D.A杆受四个力,B杆受三个力D
【例1】关于重力的大小,下列说法中正确的是 ( )
A.物体的重力大小总是恒定的?
B.同一地点,物体的重力与物体的质量成正比?
C.物体落向地面时受到的重力大于它静止时所受到的重力
D.物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力 【思路剖析】
(1)重力加速度随纬度和高度如何变化?
答 纬度越高,重力加速度越大,高度越高,重力加速度越小,
可见,重力加速度不是恒定不变的,只有在同一地点时,重力
加速度才是恒定的.
2)重力与物体的运动状态有关系吗?答 没有关系.
(3)竖直向上提一物体加速运动,拉力与重力大小一样吗??
答 不一样.拉力大于重力.只有在这两个力作用下物体处
于静止或匀速直线运动状态时,拉力才等于重力.
答案 B 【思维拓展】
重力的方向可以说是垂直向下吗??
答案 重力的方向是竖直向下,不可说为垂直向下,如斜面
上的物体所受重力就不跟支撑面垂直.
【方法归纳】
理解重力的关键:?(1)方向竖直向下.?
(2)重力的大小与物体的运动状态无关,但随高度和纬度的
不同而不同.?
(3)拉力或压力不一定等于重力.
【例2】如图所示,用轻质细杆连接的A、B两物
体正沿着倾角为θ的斜面匀速下滑,已知斜
面的粗糙程度是均匀的,A、B两物体与斜面
的接触情况相同.试判断A和B之间的细杆上是否有弹力.若
有弹力,求出该弹力的大小;若无弹力,请说明理由.
【思路剖析】
(1)A、B处于什么运动状态?“轻质细杆”意味着什么?
答 A、B一起匀速下滑,处于平衡状态.“轻质细杆”意味
着它是理想杆,即质量不计,不可伸长,不可压缩,物体对它
的作用力既可以是拉力,也可以是压力,且内部弹力处处相
等,一旦外力撤销,杆内部弹力立即消失. (2)细杆上弹力的有无可否由弹力的产生原因或直接用整体法进行判断?
答 不可以,因为细杆形变与否是无法直接判断的.
不可以直接用整体法进行判断,若视A、B为整体,则可能存
在的弹力为整体的内力,这在整体法的分析中是无法求解的.
(3)若以上方法都不能判断细杆上弹力的有无,那么你还能
想出其他办法吗?
答 由于杆的形变情况未知,可以采用假设法的分析方法.
例如:假设杆处于拉伸状态,则A受到杆向上的弹力,若杆实
际处于压缩状态,则求出的弹力将为负值;若杆实际上没有
形变,求出的弹力将为零. (4)假设细杆处于拉伸状态,试用隔离法画出A、B物体的受
力分析图.?
答 如下图甲、乙所示


(5)若取A、B为整体,试作出整体的受力分析图,并求出物
体与斜面间的动摩擦因数. 答 如右图所示?
根据受力分析图,对A、B整体:
(mA+mB)gsinθ=f?
(mA+mB)gcosθ=N
又f =μN
由以上各式解得:μ=tanθ
(6)细杆对A物体和B物体的弹力为多大?
答 根据图甲的受力分析图,对A:?
mAgsinθ=fA+T
mAgcosθ=NA?
又fA=μNA,μ=tanθ
由以上各式解得:T=mAgsinθ-μmAgcosθ=0
根据图乙的受力分析图,对B:
mBgsinθ+T′=fB
mBgcosθ=NB
又fB=μNB,μ=tanθ
由以上各式解得:T′=μmBgcosθ-mBgsinθ=0
故可知细杆没有弹力.
答案 无弹力
【思维拓展】
若A、B分别与斜面的接触情况不同,且满足μA>μB,细杆
将处于拉伸状态还是压缩状态? 答案 假设细杆处于拉伸状态,根据甲图的受力分析图,对
A: mAgsinθ=fA+T
mAgcosθ=NA
又 fA=μANA
由以上各式解得:T=mAgsinθ-μAmAgcosθ ①
对A、B整体:
(mA+mB)gsinθ=μAmAgcosθ+μBmBgcosθ
又μA>μB
结合问题(8)可知:μA>tanθ>μB ②
由①②解得:T<0
即细杆将处于压缩状态.
判断弹力有无及方向的两种假设法?
(1)要判断物体的某一接触处是否受到弹力作用,可假设在
该处将与物体接触的另一物体去掉,看物体是否在原位置
保持原来的状态,从而判断物体在该处是否受到弹力作用.?(2)如果用(1)方法不能判断,如例2,就需要假设弹力存在,
并假设弹力的方向,然后根据假设为前提条件去定量计算.
若计算的结果为正,则假设成立;若计算的结果为负;则物
体实际受到的弹力方向与假设的方向相反.
【例3】如图所示,劲度系数为k2的轻弹簧乙
竖直固定在桌面上,上端连一质量为m的物
块;另一劲度系数为k1的轻弹簧甲固定在物
块上.现将弹簧甲的上端A缓慢向上提,当提
到乙弹簧的弹力大小恰好等于 mg时,求A点上提的高度?
【思路剖析】
(1)在向上提A端之前,甲、乙两弹簧分别处于什么状态?
答 甲处于原长状态,乙受到物体压力而处于压缩状态,受
力分析如下图甲所示.设压缩量为x2,则有mg=k2x2. (2)当上提A端后,甲、乙两弹簧又处于什么状态?
答 甲弹簧处于伸长状态,对物体有向上的弹力F甲.乙弹簧
所处的状态由物块所受重力mg与甲弹簧对物块向上的弹力
F甲决定:若mg>F甲,物体下压乙弹簧,则乙弹簧处于压缩状
态;若mg (3)题干中指出“上提到乙弹簧的弹力大小恰好等于
mg”,能否由此判定乙弹簧此时的状态?
答 不能.因为题干只是给出了乙弹簧的弹力大小,而乙弹
簧的状态是由甲弹簧的弹力大小决定,所以乙弹簧可能处于
压缩状态,也可能处于拉伸状态. (4)当乙弹簧处于压缩状态时,求A点上提的高度.
答 当乙弹簧处于压缩状态时,对m受力分析如下图乙所示,
有:mg=F甲+F乙,且F乙= mg,所以F甲= mg.设此时甲弹簧
拉伸量为x1′,乙弹簧压缩量为x2′,由胡克定律有:
F甲=k1x1′,F乙=k2x2′
由几何关系可知A点上升的高度h=(x2-x2′)+x1′
联立以上方程求解得:h=

(6)当乙弹簧处于伸长状态时,求A点上提的高度.
答 当乙弹簧处于伸长状态时,对m受力分析如图丙所示,
有:mg+F乙=F甲,且F乙= mg,所以F甲= mg.设此时甲弹簧
拉伸量为x1′,乙弹簧拉伸量为x2′,由胡克定律有:
F甲=k1x1′,F乙= k2x2′
由几何关系可知A点上升的高度h=(x2+x2′)+x1′
联立以上方程求解得:h=?
答案 当乙处于压缩状态时,A点上升高度h= ;
当乙处于伸长状态时,A点上升高度h= 【思维拓展】
当提到乙弹簧的弹力大小恰好等于kmg时,A点上升的高度
为多少?
答案 h=(1-k)mg 或h=(k+1)mg
【方法归纳】
弹簧的弹力,由胡克定律(F=kx)计算.
(1)在弹性限度内,由F=kx知,F1=kx1,F2=kx2,则F2-F1=
k(x2-x1),即ΔF=kΔx,此式的物理意义是:弹簧弹力的变
化量与弹簧长度的变化量成正比.
(2)有些题目还涉及到由拉伸形变到压缩形变的转化,或由
压缩形变到拉伸形变的转化,要注意把握Δx的值,通过分
析物体的运动过程,明确弹簧的形变量x和形变量的改变量
Δx,从而灵活应用F=k·x和ΔF=k·Δx. 【例4】一质量为50 kg的男孩在距离河流40 m高的桥上做
“蹦极跳”,原长长度AB为14 m的弹性绳一端缚着他的双
脚,另一端则固定在桥上的A点,如图(a)所示,然后男孩从
桥面下坠直至贴近水面的最低点D.男孩的速率v跟下坠的
距离h的变化关系如图(b)所示,假定绳在整个运动过程中
遵守胡克定律(不考虑空气阻力、男孩的大小和绳的质
量,g取10 m/s2).求: (1)当男孩在D点时,绳所储存的弹性势能.?
(2)绳的劲度系数是多少??
(3)讨论男孩在AB、BC和CD期间运动时作用于男孩的力的
情况.?
解析 (1)男孩在D点时速度为零,绳所储存的弹性势能等
于男孩减少的重力势能,则
Ep=mgh=50×10×40 J=2×104 J ①
(2)男孩到C点时的速度最大,此时男孩的加速度为零,绳的
拉力和男孩的重力大小相等,则mg=kx ②
此时绳的伸长量为x=22 m-14 m=8 m ③ 解得绳的劲度系数为
④?
(3)由题图(b)可知,AB段是一条倾斜的直线,男孩仅受重
力作用;BC段男孩受重力和绳的拉力作用,且重力大于拉
力;CD段男孩受重力和绳的拉力作用,且重力小于拉力.
答案 (1)2×104 J (2)62.5 N/m (3)见解析
【评分标准】本题共12分,其中(1)3分,(2)问3分；(3)问6
分,AB、BC、CD每段回答正确各得2分. 【名师导析】
弹力和胡克定律是力学的重要基础知识,在高考中以弹簧
在具体情景中的应用为主要考查点.①在实际问题中常出
现“橡皮条”或“弹性绳”问题,其形变特点与弹簧一样,
都满足胡克定律,这类题目要弄清物体的运动状态和弹力
方向,抓住平衡位置合力为零,速度最大这一关键点进行
分析.②弹性绳只能产生拉力,而弹簧可产生拉力,也可产
生支持力.
1.下列说法正确的是 ( )
?A.力是使物体产生形变和改变物体运动状态的原因
?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.只要两个力的大小相同,它们产生的效果一定相同
D.两个物体之间的相互作用力可以是不同性质的力
解析 力的作用效果由力的三要素共同决定,所以C选项错
误;两物体之间的相互作用力一定是同种性质的力,D错.根
据力的性质可知A、B正确。AB2.(1)如图甲所示,光滑但质量分布不均的小球的球心在O,重
心在P,静止在竖直墙和桌边之间.试画出小球所受弹力.
(2)图乙中,AC为竖直墙面,AB为均匀横梁,其重力为G,处
于水平位置.BC为支持横梁的轻杆,A、B、C三处均用铰链
连接.试画出横梁B端所受弹力的方向.
通过本章学习，在理解和掌握了各种常见力以后，多做一些受力分析的习题，在练习中要注意使学生养成良好的受力分析习惯，提高受力分析的熟练性、正确性、规范性。

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