教案第二章 相互作用1.docx

1、教案第二章 相互作用1第二章 相互作用第一讲 重力 弹力 摩擦力一、考纲解读主 题内 容要求说 明相互作用滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力形变、弹性、胡克定律矢量和标量力的合成和分解共点力的平衡实验(二)：探究弹力和弹簧伸长的关系实验(三)：验证力的平行四边形定则二、学习目标章 节内 容要 求效 果第1节重力 基本相互作用知道力是使物体运动状态发生改变和发生形变的原因。理解力是物体间的相互作用，能分清受力物体和施力物体。知道力的三要素和力的4性，会用示意图来表示力。知道重力产生的原因，理解重力的大小和方向，知道重心的概念。第2节弹力知道什么是形变和弹性。知道弹力产生的原因和条件。知道压力、支持

2、力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向。理解弹簧弹力和弹簧形变量的关系，理解胡克定律会判断弹力的有无和方向。第3节摩擦力知道静摩擦力的特点，知道最大静摩擦力。知道滑动摩擦力的概念及产生条件，会判断滑动摩擦力的方向。会用计算滑动摩擦力的大小。会判断摩擦力的有无和方向。问题记录三、考点梳理要点一 重力与重心1.重力与万有引力的关系(1)地球对物体的吸引力是万有引力，重力是万有引力的一个分力（不能说重力就是地球对物体的吸引），另一个分力是物体随地球自转所需的向心力，如图2-1-1。(2)物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力大小不同，重力大小也不同。两极处，物体所受重力最大，大小等于万有引力

3、。赤道上，物体所受重力最小，G+F向=F引。 (3)一般情况下，可不考虑地球的自转效应，近似地认为mg=F引。 2.重心位置及确定 谈及“重心”是基于这样的两个事实：物体视为由许许多多部分组成，而每一部分均受到重力；各部分重力的效果可等效于一个力对物体的作用效果，这个力即是物体的重力G，物体重力的作用点称为“重心”。 因此，重心是各部分重力之合力的作用点。各部分的重力均竖直向下，所以求各部分的重力之合力，实际上是“同向平行力的合成”。正是因为“重力”是合力作用点的思想，才涉及到“重心”的位置与物体质量的分布有关，当物体各部分彼此的相对位置发生变化时，重心的位置也将发生变化，重心可在物体内部，亦

4、可在物体之外，此时物体的总重力G的大小、方向均不变。如背越式过杆跳高时，运动员的重心可在杆的下方，人则在杆的上方通过。如果运动员克服重力做功相同时，这种背越式较其他姿势跳的高。体验应用1.一个圆球形薄壳容器所受重力为G，用一细线悬挂起来，如图2-1-2所示。现在容器里装满水，若在容器底部有一个小阀门，当小阀门打开让水慢慢流出，在此过程中，系统(包括容器和水)的重心位置 ( C ) A.慢慢下降 B.慢慢上升 C.先下降后上升 D.先上升后下降针对训练1. 关于重力，下列说法正确的是()A只有静止的物体才受重力B重力的大小等于地球对物体的万有引力的大小C绕地球运转的人造地球卫星不受重力作用D重力

5、的方向一定竖直向下解析：由于一切物体都受重力作用，故A、C错；重力是由万有引力而产生的，其大小不一定等于万有引力，所以B错；重力的方向一定竖直向下，D对答案：D要点二 弹力的有无、大小和方向的判断1.弹力方向的几种情况弹 力弹 力 的 方 向1.弹簧两端的弹力与弹簧测力计中心轴线重合，指向弹簧恢复原状的方向2.轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向3.面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力物体4.点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或者接触面的切面)而指向受力物体5.球与面接触的弹力在接触点与球心的连线上，指向受力物体6.球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体7.杆的弹力可能沿杆，也可

6、能不沿杆，必须具体情况具体分析特别提醒：(1)绳只能产生拉力，不能产生支持力，且轻绳弹力的方向一定沿绳指向绳收缩的方向(2)杆既能产生拉力，也能产生支持力，弹力的方向可能沿杆，也可能不沿杆2.弹力方向的判断方法 (1)根据物体产生形变的方向判断 弹力方向与物体形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上。 (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。此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再根据牛顿第二定律确定合力的方向，然后根据受力分析确定弹力的方向。3.弹力的有无判断(1)直接判定对于形变较明显的情况，由形变情况直接判断，即根据物体间是否直接接触并发生弹性形变

7、来判断。(2)利用“假设法”判断对于形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉，看物体还能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处存在弹力(3)根据物体的运动状态分析静止(或匀速直线运动)的物体都处于受力平衡状态，这可以作为判断某个接触面上弹力是否存在的依据。体验应用 2画出下图中A物体受弹力的方向(各接触面均光滑)3(2011泰州模拟)如图2-1-3所示的固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是 ( D ) A.小车静止时，F=mgcos

8、，方向沿杆向上 B.小车静止时，F=mgcos，方向垂直杆向上 C.小车向右以加速度a运动时，一定有F=ma/sinD.小车向左以加速度a运动时， ，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为arctan(a/g)【解析】小车静止时，由物体的平衡条件可知，此时杆对球的作用力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg。 小车向右以加速度a运动时，设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为，如图2-1-4所示，根据牛顿第二定律有：Fcos=mg Fsin=ma 联立解得tan=a/g. 可见,只有当球的加速度a=gtan时，杆对球的作用力才沿杆的方向，此时才有F=masin。 小车向左以加速度a运动时，根据牛顿第

9、二定律知小球受重力mg和杆对球的作用力F的合力大小为ma，方向水平向左。根据力的合成，这三力构成图2-1-5所示矢量三角形，由图得 ，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为=arctan(a/g)。4.下图中各静止物体所受的弹力正确的是(各接触面均光滑)( A )5如图215所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于静止状态，则小球受到的力有()A重力、绳的拉力B重力、绳的拉力、斜面的弹力C重力、斜面的弹力D绳的拉力、斜面的弹力针对训练 2台球以速度v0与球桌边框成角撞击O点，反弹后速度为v1，方向与球桌边框夹角仍为，如右图所示OB垂直于桌边，则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是 (

10、)A可能沿OA方向 B一定沿OB方向C可能沿OC方向 D可能沿OD方向解析：台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿OB方向，故选B.答案：B3如图2-1-6所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的边长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是 ( B D ) A.若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力 B.若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下 C.若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上 D.若不计空气阻力，下落过程中，B对A没有压力4.如图219甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为1

11、0 kg的物体，ACB30；图乙中轻杆HP一端用铰链固定在竖直墙上，另一端P通过细绳EP拉住，EP与水平方向也成30，轻杆的P点用细绳PQ拉住一个质量也为10 kg的物体g取10 N/kg，求：(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EP的张力FEP之比；(2)横梁BC对C端的支持力；(3)轻杆HP对P端的支持力【答案】(1)12(2)100 N，方向与水平方向成30角斜向右上方(3)173 N，方向水平向右5.(2011河南六市联考)如图所示，带有长方体盒子的斜劈A放在固定的斜面体C的斜面上，在盒子内放有光滑球B，B恰与盒子前、后壁P、Q点相接触若使斜劈A在斜面体C上静止不动，则P、Q对球B无压力

12、以下说法正确的是()A若C的斜面光滑，斜劈A由静止释放，则Q点对球B有压力B若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行，则 P、Q对球B均无压力C若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面匀速下滑，则P、Q对球B均有压力D若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面加速下滑，则Q点对球B有压力解析：当C的斜面光滑时，无论斜劈A沿斜面下滑还是上滑都具有沿斜面向下的加速度agsin ，具有水平向左的加速度分量，故B受Q的作用力，A对，B错；同理，当斜面粗糙，A沿斜面加速下滑时，B受Q的作用力，D对；当A匀速下滑时a0，故P、Q面对B均无作用力，C错答案：AD6.如右图所示，一重为8 N的球固定在AB杆的上端，今用测力计

13、水平拉球，使杆发生弯曲，此时测力计的示数为F6 N，则应如何求AB杆对球弹力的大小？解析：可以对球应用共点力平衡条件的推论“若物体受三个力作用而处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反”求解AB杆对球作用力的大小，等于mg和F合力的大小，答案是10 N.答案： 10 N要点三 胡克定律的应用弹簧类问题求解策略：1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时，要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应。在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分

14、析计算物体运动状态的可能变化.2.因弹簧（尤其是软质弹簧）其形变发生改变过程需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变。因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力大小不变，即弹簧的弹力不突变.体验应用6.(2011年济南质检)如图218所示，四个完全相同的弹簧处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：中弹簧的左端固定在墙上，中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，中弹簧左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有()Al2l1 Bl4l3 Cl1l3 Dl

15、2l4【解析】由于弹簧的质量不计，所以不论弹簧做何种运动，弹簧各处的弹力大小都相等因此这四种情况下弹簧的弹力相等，即四个弹簧的伸长量相等【答案】D7如图2-1-7所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态。现缓慢地向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离【解析】根据题意，向上提上面木块前，有 k2x2=(m1+m2)g 向上提上面木块后，有k2x2=m2g 下面木块向上移动的距离为：x2=x2-x2 联立，得x2=m1g/k2。【答案】m1g/k28物块A1和A2，B1和

16、B2质量均为m，A1、A2用钢性轻杆相连，B1、B2用轻质弹簧连接，两个装置都放在水平支托物上，处于平衡状态，如图所示。今突然迅速地撤去支托物，让物块下落，在撤去支持物的瞬间，A1、A2受到的合力分别为和，B1、B2受到的合力分别为F1和F2，则（ B ）A =0， =2mg,F1=0，F2=2mg B =mg， =mg,F1=0，F2=2mg C =0， =2mg,F1=mg，F2=mg D =mg， =2mg,F1=mg，F2=mg针对训练7 8如图3，两轻质弹簧和质量均为m的外壳组成甲、乙两个弹簧秤，将提环挂有质量为M的重物的乙秤倒挂在甲的挂钩上，某人手提甲的提环，向下做加速度a=0.2

17、5g的匀加速运动，则下列说法正确的是（ D ） A甲的示数为 1.25(M+m)g B乙的示数为0.75(M+m)g C乙的示数为1.25Mg D乙的示数为0.75Mg9质量相同的木块M、N用轻弹簧连接并置于光滑的水平面上，开始弹簧处于自然长状态，现用水平恒力F推木块M，使木块M、N从静止开始运动，如图37所示，则弹簧第一次被压缩到最短过程中 ( A ) AM、N速度相同时，加速度MN BM、N速度相同时，加速度M=NCM、N加速度相同时，速度MN DM、N加速度相同时，速度M=N要点四 摩擦力的理解1.区分两种摩擦力 静止的物体也可能受滑动摩擦力作用，运动的物体也可能受静摩擦力作用；这里的静

18、摩擦力的“静”和滑动摩擦力的“动”是针对接触面之间的相对运动而言的，区分“运动”和“相对运动”、“相对运动趋势”是不同的。名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两 相对静止 的物体间的摩擦力两 相对运动 的物体间的摩擦力产生条件(1)接触面 粗糙 .(2)接触处有 压力 .(3)两物体间有 相对运动 趋势(1)接触面 粗糙 .(2)接触处有 压力 .(3)两物体间有 相对运动 .大小、方向大小： 0 _N；(2)木块与桌面间的动摩擦因数_；(3)木块匀加速运动时受到的摩擦力Ff_N.答案：(1)4.01(2)0.401(3)4.01112009年高考浙江理综卷如图2-1-9所示，质量为m的等边三棱柱静

19、止在水平放置的斜面上。已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为，斜面的倾角为30，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为 ( ) A. mg和1/2mg B.1/2mg和 mg C.1/2mg和1/2mg D. mg和 mg【解析】对三棱柱进行受力分析，受重力mg、支持力FN和静摩擦力Ff作用处于平衡，由平衡条件可知，FN=mgcos30= mg，Ff=mgsin30=1/2mg，故选A12一根质量为m、长为L的均匀长方形木条放在水平桌面上，木条与桌面间的动摩擦因数为,现用水平力F推木条，当木条经过图2-1-11中位置时，桌面对它的摩擦力为 ( A ) A.mg B.2/3mg C.1/3mg

20、D.以上选项均不对【解析】据二力平衡得木条对桌面的压力为mg，由fFN得，桌面对木条的摩擦力fmg。13.(2011年湖北黄冈模拟)如图217所示，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为的固定斜面C匀速下滑，则()AA、B间没有静摩擦力BA受到B的静摩擦力方向沿斜面向上CA受到斜面的滑动摩擦力大小为mgsinDA与斜面间的动摩擦因数tan解析：选D.以A、B整体为研究对象，A、B以共同速度沿斜面C匀速下滑，即2mgsin2mgcos，tan，A受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsin.A、B之间存在静摩擦力，A受B对它的静摩擦力向下，B受A对它

21、的静摩擦力向上，大小为mgsin，故正确选项为D.14.(2011年湖南模拟)如图2112所示，水平面上一个物体在水平向右的力F作用下向右做匀速直线运动，已知物体的质量m1 kg，与水平面的动摩擦因数为0.5.(1)保持力F的方向不变，突然把力增大一倍，则物体所受的摩擦力变为多少？物体做什么运动？(2)保持力F的大小不变，突然把力改为竖直向上，则物体所受的摩擦力变为多少？物体做什么运动？【解析】物体受到四个力作用：重力mg，支持力FN，摩擦力f，水平向右的力F；根据平衡条件：FNmg10 N FfFN5 N(1)保持力F的方向不变，突然把力增大一倍，因支持力FN没有变化，故摩擦力不变，故f15

22、 N；但向右的合力变大，故物体将改做匀加速直线运动(2)保持力F的大小不变，突然把力改为竖直向上，因而造成水平面对物体的支持力变小，即FNmgF5 N，根据fFN，得f22.5 N；虽摩擦力变小，但水平方向没有牵引动力，故物体改做匀减速直线运动15.如右图所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后()AM静止在传送带上BM可能沿斜面向上运动CM受到的摩擦力不变 DM下滑的速度不变答案：CD针对训练 10.如右图所示，位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力的()A方向可

23、能沿斜面向上B方向可能沿斜面向下C大小可能等于零D大小可能等于F解析：题中没有明确F的大小，当Fmgsin 时，物块M受到的摩擦力为零当Fmgsin 时，物块M有上滑趋势，所受摩擦力沿斜面向下当0Fmgsin 时，静摩擦力Ff的取值范围是：0Ffmgsin .可见FfF、FfF、FfF均有可能，故A、B、C、D选项均正确答案：ABCD11如图2-1-10所示，物体A、B和C叠放在水平桌面上，水平力为Fb=5 N，Fc=10 N，分别作用于物体B、C上，A、B和C仍保持静止，以F1、F2、F3分别表示A与B、B与C、C与桌面间的静摩擦力的大小，则 ( C ) A.F1=5 N,F2=0, F3=

24、5 N B.F1=5 N,F2=5 N, F3=0 C.F1=0, F2=5 N, F3=5 N D.F1=0, F2=10 N,F3=5 N 12如图2-1-12所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为( A )A.4mg B.3mg C.2mg D.mg13.物块M位于斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用处于静止状态，如图2113所示，如果将外力F撤去，则物块()A会沿斜面下滑B

25、摩擦力的大小变小C摩擦力大小变大D摩擦力方向一定变化14如图所示，倾角为的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，A、B、C都处于静止状 态，则( ) A.B受到C的摩擦力一定不为零 B.C受到水平面的摩擦力一定为零 C.不论B、C间摩擦力大小，方向如何，水平面对C的摩擦力方向一定向左 D.水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等【解析】以B物体为研究对象，沿斜面方向受到重力沿斜面方向向下的分力、绳的拉力和静摩擦力，静摩擦力的大小等于重力沿斜面方向向下的分力与拉力的合力，所以可能为0，可能沿斜面向上或向下，A项错误；利用整体法可知不论