高中物理受力分析專題

1、§1.7受力分析專題 一、教學(xué)目標1 知識目標：正確分析物體的受力情況，作出物體的受力示意圖。二、重點與難點分析一個力不漏，一個力不多，一個力方向不錯。三、教學(xué)器材印練習(xí)四、主要教學(xué)過程（一）、課題引入前面的學(xué)習(xí)中，共學(xué)習(xí)了三種常見力：重力、彈力、摩擦力。其中重力是地球上的物體都受到的，而彈力與摩擦力是兩物體必須發(fā)生接觸才產(chǎn)生的，因為這個原因，彈力和摩擦力又被分為接觸力。在具體情況中，我們?nèi)绾翁幚聿拍芨茖W(xué)，避免發(fā)生錯誤呢？（二）、新課講授1、如何正確地受力分析？明確考察對象，并把它從周圍其它物體中隔離出來，單獨畫出“隔離體”圖形。仔細分析考察對象除了受重力作用以外，還受到幾個彈力和

2、幾個摩擦力的作用。沿順時針方向依次對每個接觸面和連接點作分析。畫出完整的受力圖：要注意，只考察對象所受外力，決不能同時畫上它施于其他物體的作用力。2、例題1、畫出圖中A物體的受力分析圖，已知A靜止且各接觸面光滑。（彈力）FAAAA2、放在斜面上相對斜面靜止狀態(tài)的磚，受幾個力的作用？請在圖中畫出并說明各力施力物體。【答案】：GfN由于物體受到重力，所以在斜面上產(chǎn)生了兩種作用效果，一是沿斜面下滑的效果，二是壓緊斜面的效果，從而使兩接觸面間有了彈力和摩擦力。GfNv【引申】：當物體沿斜面向上活動時，受力情況有無變化？（物體受力隨運動狀態(tài)的不同而有可能不同，所以具體情況具體分析）3、如圖所示，分別放在

3、粗糙的水平面上和斜面上的磚A和B都處于靜止狀態(tài)，那么磚A和B都受到靜摩擦力的作用嗎？如果受到靜摩擦力的作用，請在圖中畫出磚受到的靜摩擦力。（整體隔離法）FBA【答案】：FBAf2（A對B的摩擦力）（地面對B的摩擦力）f1f3（B對A的摩擦力）【分析】：第一步，先把AB看作一個整體。則根據(jù)二力平衡可知整體除了受到力F還必須有一個摩擦力和F平衡，所以地面對整體的摩擦力作用在B表面上且大小等于F。第二步，再把AB隔離逐個分析。根據(jù)二力平衡同理可知AB所受的摩擦力大小。練習(xí)：如圖所示，各圖中，物體總重力為G，請分析磚與墻及磚與磚的各接觸面間是否有摩擦力存在？如有大小是多少？五、板書1、如何正確地受力分

4、析？明確考察對象，并把它從周圍其它物體中隔離出來，單獨畫出“隔離體”圖形。仔細分析考察對象除了受重力作用以外，還受到幾個彈力和幾個摩擦力的作用。沿順時針方向依次對每個接觸面和連接點作分析。畫出完整的受力圖：要注意，只考察對象所受外力，決不能同時畫上它施于其他物體的作用力。2、連接體的受力分析法：整體法分析整體外接觸面受力情況，隔離法分析各個物體之間的受力情況。高中物理知識歸納（二）-力學(xué)模型及方法1連接體模型是指運動中幾個物體疊放在一起、或并排在一起、或用細繩、細桿聯(lián)系在一起的物體組。解決這類問題的基本方法是整體法和隔離法。整體法是指連接體內(nèi)的物體間無相對運動時,可以把物體組作為整體，對整體用

5、牛二定律列方程隔離法是指在需要求連接體內(nèi)各部分間的相互作用(如求相互間的壓力或相互間的摩擦力等)時，把某物體從連接體中隔離出來進行分析的方法。BAFm2m1FBAF1F22斜面模型 （搞清物體對斜面壓力為零的臨界條件）斜面固定：物體在斜面上情況由傾角和摩擦因素決定=tg物體沿斜面勻速下滑或靜止 > tg物體靜止于斜面< tg物體沿斜面加速下滑a=g(sin一cos) 3輕繩、桿模型繩只能受拉力，桿能沿桿方向的拉、壓、橫向及任意方向的力。桿對球的作用力由運動情況決定只有=arctg()時才沿桿方向 最高點時桿對球的作用力；最低點時的速度?，桿的拉力?若小球帶電呢？Em，qL·

6、;O假設(shè)單B下擺,最低點的速度VB= mgR=整體下擺2mgR=mg+ = ； => VB=所以AB桿對B做正功，AB桿對A做負功若 V0< ，運動情況為先平拋，繩拉直沿繩方向的速度消失即是有能量損失，繩拉緊后沿圓周下落機械能守恒。而不能夠整個過程用機械能守恒。求水平初速及最低點時繩的拉力？換為繩時:先自由落體,在繩瞬間拉緊(沿繩方向的速度消失)有能量損失(即v1突然消失),再v2下擺機械能守恒例：擺球的質(zhì)量為m，從偏離水平方向30°的位置由靜釋放，設(shè)繩子為理想輕繩，求：小球運動到最低點A時繩子受到的拉力是多少？4超重失重模型 系統(tǒng)的重心在豎直方向上有向上或向下的加速度(

7、或此方向的分量ay)向上超重(加速向上或減速向下)F=m(g+a)；向下失重(加速向下或減速上升)F=m(g-a)難點：一個物體的運動導(dǎo)致系統(tǒng)重心的運動1到2到3過程中 (1、3除外)超重狀態(tài) 繩剪斷后臺稱示數(shù)系統(tǒng)重心向下加速Fma圖9q斜面對地面的壓力? 地面對斜面摩擦力? 導(dǎo)致系統(tǒng)重心如何運動？鐵木球的運動用同體積的水去補充 5碰撞模型：特點，動量守恒；碰后的動能不可能比碰前大；對追及碰撞，碰后后面物體的速度不可能大于前面物體的速度。彈性碰撞：m1v1+m2v2=(1) (2 ) 一動一靜且二球質(zhì)量相等的彈性正碰：速度交換大碰小一起向前；質(zhì)量相等，速度交換；小碰大，向后返。一動一靜的完全非

8、彈性碰撞（子彈打擊木塊模型）mv0+0=(m+M) =+E損 E損=一=E損 可用于克服相對運動時的摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能E損=fd相=mg·d相=一12Av0vsMv0Lv0ABABv0“碰撞過程”中四個有用推論彈性碰撞除了遵從動量守恒定律外，還具備：碰前、碰后系統(tǒng)的總動能相等的特征，設(shè)兩物體質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前速度分別為1、2，碰撞后速度分別為u1、u2，即有 ： m11+m22=m1u1+m1u2 m112+m222=m1u12+m1u22碰后的速度u1和u2表示為： u1=1+2u2=1+2推論一：如對彈性碰撞的速度表達式進行分析，還會發(fā)現(xiàn)：彈性碰撞前、后，碰撞雙方的相

9、對速度大小相等，即： u2u1=12推論二：如對彈性碰撞的速度表達式進一步探討，當m1=m2時，代入上式得：。即當質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰時，速度互換。推論三：完全非彈性碰撞碰撞雙方碰后的速度相等的特征，即： u1=u2由此即可把完全非彈性碰撞后的速度u1和u2表為： u1=u2=例3：證明：完全非彈性碰撞過程中機械能損失最大。證明：碰撞過程中機械能損失表為： E=m112+m222m1u12m2u22由動量守恒的表達式中得： u2=(m11+m22m1u1)代入上式可將機械能的損失E表為u1的函數(shù)為：E=u12u1+(m112+m222)( m11+m22)2這是一個二次項系數(shù)小于零的二

10、次三項式，顯然：當 u1=u2=時，即當碰撞是完全非彈性碰撞時，系統(tǒng)機械能的損失達到最大值Em=m112+m222 推論四：碰撞過程中除受到動量守恒以及能量不會增加等因素的制約外，還受到運動的合理性要求的制約，比如，某物體向右運動，被后面物體追及而發(fā)生碰撞，被碰物體運動速度只會增大而不應(yīng)該減小并且肯定大于或者等于（不小于）碰撞物體的碰后速度。6人船模型：一個原來處于靜止狀態(tài)的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運動的過程中，在此方向遵從動量守恒：mv=MV ms=MS s+S=d s= M/m=Lm/LM載人氣球原靜止于高h的高空，氣球質(zhì)量為M，人的質(zhì)量為m若人沿繩梯滑至地面，則繩梯至少為多長？20mS1S

11、2MmOR7彈簧振子模型：F=-Kx （X、F、a、v、A、T、f、EK、EP等量的變化規(guī)律）水平型 豎直型8單擺模型：T=2 （類單擺） 利用單擺測重力加速度9波動模型：特點:傳播的是振動形式和能量,介質(zhì)中各質(zhì)點只在平衡位置附近振動并不隨波遷移。各質(zhì)點都作受迫振動， 起振方向與振源的起振方向相同， 離源近的點先振動，沒波傳播方向上兩點的起振時間差=波在這段距離內(nèi)傳播的時間波源振幾個周期波就向外傳幾個波長。波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì),頻率不改變, 波速v=s/t=/T=f 波速與振動速度的區(qū)別 波動與振動的區(qū)別：波的傳播方向質(zhì)點的振動方向（同側(cè)法）知波速和波形畫經(jīng)過t后的波形（特殊點畫法和去

12、整留零法）物理解題方法：如整體法、假設(shè)法、極限法、逆向思維法、物理模型法、等效法、物理圖像法等模型法常常有下面三種情況（1）物理對象模型：用來代替由具體物質(zhì)組成的、代表研究對象的實體系統(tǒng)，稱為對象模型（也可稱為概念模型），即把研究的對象的本身理想化常見的如“力學(xué)”中有質(zhì)點、剛體、杠桿、輕質(zhì)彈簧、單擺、彈簧振子、彈性體、絕熱物質(zhì)等；（2）條件模型：把研究對象所處的外部條件理想化，排除外部條件中干擾研究對象運動變化的次要因素，突出外部條件的本質(zhì)特征或最主要的方面，從而建立的物理模型稱為條件模型（3）過程模型：把具體過理過程純粹化、理想化后抽象出來的一種物理過程，稱過程模型其它的碰撞模型：v0ABC

13、12AABC力計算題專題訓(xùn)練（動力學(xué)）一1（15分）一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套著兩個小球A和B（中央有孔），A、B間由細繩連接著，它們處于如圖中所示位置時恰好都能保持靜止狀態(tài)。此情況下，B球與環(huán)中心O處于同一水平面上，AB間的細繩呈伸直狀態(tài)，與水平線成300夾角。已知B球的質(zhì)量為m，求：（1）細繩對B球的拉力和A球的質(zhì)量；（2）若剪斷細繩瞬間A球的加速度；（3）剪斷細繩后，B球第一次過圓環(huán)最低點時對圓環(huán)的作用力（ 15分）（1）對B球，受力分析如圖所示。 ( 1分)對A球，受力分析如圖所示。在水平方向 ( 1分)在豎直方向： ( 2分)由以上方程解得： ( 1分)（2）剪斷細繩瞬間，對

14、A球：( 2分) ( 2分) (3) 設(shè)B球第一次過圓環(huán)最低點時的速度為v，壓力為N，圓環(huán)半徑為r.則： ( 2分) ( 2分)聯(lián)解得：N3mg( 1分)由牛頓第三定律得B球?qū)A環(huán)的壓力N/N3mg方向豎直向下 ( 1分)2.（20分）如圖甲所示，一質(zhì)量為2 . 0kg 的物體靜止在水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.20。從 t = 0時刻起，物體受到水平方向的力 F 的作用而開始運動， 8s內(nèi) F 隨時間 t 變化的規(guī)律如圖乙所示。求：（g取 10m / s 2）（1）4s末物體速度的大小；（2）在圖丙的坐標系中畫出物體在8s內(nèi)的v- t 圖象；（要求計算出相應(yīng)數(shù)值）（3）在8s 內(nèi)

15、水平力 F 所做的功。（20分）解：（1）（6分）物體受到水平力F和摩擦力f的作用，由靜止開始向右做勻加速直線運動，設(shè)加速度為a1，4s末速度為v1，由牛頓第二定律： F1-µmg = ma1 （2分） a1 = 3m/s2 （2分） v1 = at1 = 12m/s （2分）（2）（8分）由圖知，4-5s內(nèi)物體受到水平力F的大小不變，方向改變，設(shè)加速度為a2，5s末速度為v2 -(F2+µmg) = ma2 a2 = -7m/ s2 （2分） v2 = v1 + a2 t2 = 5m/s （2分）由圖知，5-8s內(nèi)物體只受摩擦力f的作用，設(shè)加速度為a3，速度為v3 -&#

16、181;mg = ma3 a3 = -2m/ s2 （1分） t3 = -=2.5s在t = 7.5s時物體停止運動，v3=0 （1分）物體運動的v- t 圖象如圖所示 （2分）（3）（6分）由v- t圖可知（或計算得出） 0-4s內(nèi) s1 = 24m （1分）4-5s內(nèi) s2 = 8.5 m （1分）水平力F做功 WF = F1S1-F2S2 （2分） 解得： WF =155J （2分）FACBL3（20分）如圖所示，光滑水平地面上停著一輛平板車，其質(zhì)量為，長為L，車右端（A點）有一塊靜止的質(zhì)量為的小金屬塊金屬塊與車間有摩擦，與中點C為界， AC段與CB段動摩擦因數(shù)不同現(xiàn)給車施加一個向右的水平恒力，使車向右運動，同時金屬塊在車上開始滑動，當金屬塊滑到中點C時，即撤去這個力已知