關(guān)于高級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(biāo)1.知識目標(biāo)：正確分析物體的受力情況，作出物體的受力示意圖。二、重點(diǎn)與難點(diǎn)分析一個(gè)力不漏，一個(gè)力不多，一個(gè)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?yàn)檫@個(gè)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(dú)畫出“隔離體”圖形。仔細(xì)分析考察對象除了受重力作用以外，還受到幾個(gè)

2、彈力和幾個(gè)摩擦力的作用。沿順時(shí)針 方向依次對每個(gè)接觸面和連接點(diǎn)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(shí)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。昵功2、放在斜面上相對斜面靜止?fàn)顟B(tài)的磚，）7;受幾個(gè)力的作用？請?jiān)趫D中畫出并說明各力施力物體。【答案】：,.*1由于物體受到重力，所以在斜面上產(chǎn)生了兩種作用效果，一斜面的效果，從而使兩接觸面1可有了彈力和摩擦力?！疽小浚寒?dāng)物體沿斜面向上活動時(shí)，受力情況后元變化？可能/、同，所以具體情況具體分析）心是沿斜向卜滑的效果，二是壓緊（物體受力隨運(yùn)動狀態(tài)的/、同而有f3、如圖所示，分

3、別放在粗糙的水平面上和斜面上的磚 A和B都處于靜止?fàn)顟B(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?jiān)趫D中畫出磚受到的靜摩擦力。（1佟隔冏法）【答案】f3 （B對A的摩擦力）（地面對B的摩擦力）fiFf2 （A對B的摩擦力）【分析】：第一步，先把AB看作一個(gè)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(gè)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(gè)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問是否有摩擦力存在？如有大小是多少?五、板書 1

4、、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(dú)畫出“隔離體”圖形。仔細(xì)分析考察對象除了受重力作用以外，還受到幾個(gè)彈力和幾個(gè)摩擦力的作用。沿順時(shí)針 方向依次對每個(gè)接觸面和連接點(diǎn)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(shí)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(gè)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(yùn)動中幾個(gè)物體疊放在一起、或并排在一起、或用細(xì)繩、細(xì)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(yùn)動時(shí)，可以把物

5、體組作為整體，對整體用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(shí)，把某物體從連接體中隔離出來進(jìn)行分析的方法。*G2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 0物體沿斜面勻速下滑或靜止N > tg日物體靜止于斜面N < tg 0物體沿斜面加速下滑a=g（sin 0 cos 0 ） 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(yùn)動情況決定只有8=arctg（二）時(shí)才沿桿方向 g最高點(diǎn)時(shí)桿對球的作用力；最低點(diǎn)時(shí)的速度？，桿的拉力？若

6、小球帶電呢？VI _ A AE4 八一,ER 1 1'21'2整體下擺 2mgR=mg-+ mvA mv B 2 22V B = 2 V a = Va = 5gR ； V B = 2V a所以AB桿又B做正功、AB桿對A做負(fù)功若Vo< < gR,運(yùn)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(jī)械能守恒。而不能夠整個(gè)過程用機(jī)械能守恒。求水平初速及最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力？換為繩時(shí)：先自由落體，在繩瞬拉緊（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(jī)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

7、繩，求：小球運(yùn)動到最低點(diǎn)A時(shí)繩子受到的拉力是多少？4.超重失重模型博：1系統(tǒng)的重心在豎直方向上有向上或向下的加速度（或此方向的分量 ay）F9'21VoLsA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）5.碰撞模型：特點(diǎn)，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。''12 12 1'2 1'2 ,彈性碰撞： mv1+mtV2=m1Vl +m2V2（1） mv1 + mv2= mv1 +mv2 （2 ） 2222一動一靜且二球質(zhì)量相等的彈性正碰：速度交換大碰

8、小一起向前；質(zhì)量相等，速度交換；小碰大，向后返。BvoI ABvoA 一I一動一靜的完全非彈性碰撞（子彈打擊木塊模型）M12(m M) (M m) 2E k02mvo 二22 mM v0L 121,£損=_ mv0 _ (m +M)v22MM m121E損 可用于克服相對運(yùn)動時(shí)的摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能E損=fd相=lmgd相=mv0 一 一（m + M）v22“碰撞過程”中四個(gè)有用推論2m1U2=mm2m2 m1u+ 12m m2難點(diǎn)：一個(gè)物體的運(yùn)動導(dǎo)致系統(tǒng)重心的運(yùn)動1至I 2至I 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)重心向下加速用同體積的水去補(bǔ)充mv+0=(m+M)

9、v1 2mv02_ 1'2二一(m + M)v +E損 2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 m、m2,碰撞前速度分別為u 1、碰撞后速度分別為 ui、小，即有m1 u+mt(2=mu1+mu2m1 n2+ m2122= mu12+ mu2222222m2U+ 2m1 m2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(yùn)動?鐵木球的運(yùn)動碰后的速度U1和U2表不為:m -m2u 1 =m1 m2m推論一：如對彈性碰撞的速度表達(dá)式進(jìn)行分析，還會發(fā)現(xiàn)：彈性碰撞前、后，碰撞雙方的相對速度大 小相等，即: u 2U1=u一推論二：如

10、對彈性碰撞的速度表達(dá)式進(jìn)一步探討，當(dāng)m=m2時(shí)，代入上式得：齒;丫？，七：%。即當(dāng)質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰時(shí)，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:u 1=U2由此即可把完全非彈性碰撞后的速度U1和U2表為:1 = U2 =mi 1m2- 2mim2例3:證明：完全非彈性碰撞過程中機(jī)械能損失最大。證明：碰撞過程中機(jī)械能損失表為:人 1 E= m u2+ nt 12 mui mu2由動量守恒的表達(dá)式中得:u 2=L(m1 u+m -mu)m2代入上式可將機(jī)械能的損失E表為ui的函數(shù)為: e=一2 m2m1(m1U1 +m22)u +(m2>2) ( m 1

11、u+m u)22 m2這是一個(gè)二次項(xiàng)系數(shù)小于零的二次三項(xiàng)式，顯然：當(dāng)1+吧時(shí),m m2即當(dāng)碰撞是完全非彈性碰撞時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能的損失達(dá)到最大值2EmmJ+mJ("5+0%) 222(mi m2)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(yùn)動的合理性要求 的制約，比如，某物體向右運(yùn)動，被后面物體追及而發(fā)生碰撞，被碰物體運(yùn)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(gè)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng),在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運(yùn)動的過程中,在此方向遵從動量守恒：mv=MV ms=MSs+S=dM=s=d M/m=L n/L mm M

12、m若人沿繩梯滑至地面，則繩梯至少為多長?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7.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：丁=2幾（類單擺）利用單擺測重力加速度9.波動模型：特點(diǎn)：傳播的是振動形式和能量，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動并不隨波遷移。各質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)先振動，沒波傳播方向上兩點(diǎn)的起振時(shí)間差=波在這段距離內(nèi)傳播的時(shí)間波源振幾個(gè)周期波就向外傳幾個(gè)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

13、動與振動的區(qū)別：波的傳播方向U質(zhì)點(diǎn)的振動方向（同側(cè)法）知波速和波形畫經(jīng)過 At后的波形（特殊點(diǎn)畫法和去整留零法 ）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(shí)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(diǎn)、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(yùn)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

14、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：力計(jì)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(gè)小球它們處于如圖中所示位置時(shí)恰好都能保持靜止?fàn)顟B(tài)。此情況下，的細(xì)繩呈伸直狀態(tài)，與水平線成300夾角。已知B球的質(zhì)量為（1）細(xì)繩對B球的拉力和A球的質(zhì)量；（2）若剪斷細(xì)繩瞬間 A球的加速度；A和B （中央有孔），A、B間由細(xì)繩連接著,B球與環(huán)中心 O處于同一水平面上， AB間H求：（3）剪斷細(xì)繩后，B球第一次過圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)對圓環(huán)的作用力 （15分）（1）對B球，受力分析如圖所示。T sin 300 =mg

15、 T =2mg（1 分）對A球，受力分析如圖所示。在水平方向Tcos300 = NASin30°（1 分）在豎直方向：N A cos30° = mAg十丁 sin 30°（2 分）由以上方程解得：mA =2m（1分）（2）剪斷細(xì)繩瞬間，對 A球： = mAgsin300 = mAa（ 2分）a =g/2 （2 分）（3） 設(shè)B球第一次過圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,壓力為N,圓環(huán)半徑為r.則:mgr = 1mv2 （2分）2v _N mg = m （2分）r體受 由靜 動， 由牛（2分） 分）（2） （8分）由圖知,-（F 2+mg） = ma4-5s內(nèi)物體受到水平力

16、F的大小不變,2a 2 = -7m/ sv = v1 + a 2 t2 = 5m/s（2分）（2分）方向改變，設(shè)加速度為a2, 5s末速度為v2聯(lián)解得：N= 3mg （ 1分）由牛頓第三定律得 B球?qū)A環(huán)的壓力N/=N= 3mg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 o從t = 0時(shí)刻起，物體受到水平方向的力F的作用而開始運(yùn)動，8s內(nèi)F隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙2、所不。求：（g取10m / s ）（1） 4s末物體速度的大小；（2）在圖丙的坐標(biāo)系中畫出物體在8s內(nèi)的v- t圖象；（要求計(jì)算出相應(yīng)數(shù)值）（3

17、）在8s內(nèi)水平力F所做的功。（20分）解：（1） （6分）物 到水平力林口摩才察力f的作用， 止開始向右做勻加速直線運(yùn) 設(shè)加速度為as 4s末速度為v1, 頓第二定律：F1-（1 mg = ma分）a 1 = 3m/s 2（2由圖知，5-8s內(nèi)物體只受摩擦力f的作用，設(shè)加速度為-（1 mgp ma a 3 = -2m/ s 2（1 分）13 = - v2=2.5s在t = 7.5s 時(shí)物體停止運(yùn)動，v3=0a3分）物體運(yùn)動的v- t圖象如圖所示 （2分）（3） （6分）由v- t圖可知（或計(jì)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

18、功W= F1S1-F2S2（2分）a3,速度為vv1 = at 1 = 12m/s（2解得:W =155J(2分)3. （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 2m,長為L,車右端（A點(diǎn)）有一塊 靜止的質(zhì)量為 m的小金屬塊.金屬塊與車間有摩擦，與中點(diǎn) C為界，AC段與CB段動摩擦因數(shù)不同.現(xiàn)C時(shí),撤去這個(gè)力.已知撤去力的瞬間，金屬塊的速度為Vo,車的速度為2Vo ,最后金屬塊恰停在車的左端給車施加一個(gè)向右的水平恒力，使車向右運(yùn)動，同時(shí)金屬塊在車上開始滑動，當(dāng)金屬塊滑到中點(diǎn)點(diǎn)）。如果金屬塊與車的 AC段間的動摩擦因數(shù)為 出，與CB 的動摩擦因數(shù)為 匕，求»與 匕的比值.（20分）由于金屬塊和車的初速度均為零，且經(jīng)過相等時(shí)速后車速是金