课件14张PPT。本章整合相
互
作
用专题一专题二弹力与摩擦力的对比理解
1.弹力有无的判断方法
(1)直接法
对于物体形状变化明显的情况,可由形变情况直接判断弹力是否存在,如弹簧、橡皮条产生弹力的情况。
(2)假设法
假设与研究对象相接触的物体施加了弹力,画出假设状态下的受力分析图,判断受力情况与物体的运动状态是否矛盾。若矛盾,说明二者之间没有弹力,若不矛盾,说明二者之间有弹力。
(3)状态法
将与研究对象相接触的物体撤离,看研究对象的运动状态是否改变,若没有改变,则无弹力作用,若发生改变,则有弹力存在。专题一专题二2.摩擦力
(1)对摩擦力的进一步理解。
①摩擦力的方向与“相对运动”或“相对运动趋势”方向相反,但并不一定与物体的运动方向相反。
②摩擦力阻碍的是物体的“相对运动”或“相对运动趋势”,并不是阻碍物体的运动,摩擦力并不都是阻力。
(2)摩擦力有无的判断方法。专题一专题二(3)摩擦力的计算方法。
①静摩擦力:根据平衡知识求解。
②滑动摩擦力:用公式Ff=μFN求解。专题一专题二【例题1】 跨过光滑定滑轮的轻绳,两端各拴一个物体,如图所示。物体A和B重力均为20 N,水平拉力F=12 N。若物体A和B均处于静止状态,试分析物体A和B的受力情况,并计算各力的大小。专题一专题二解析:物体的受力情况如图所示,物体A和B均处于静止状态,它们所受合力均为0。物体B受重力GB和拉力FT,则GB=FT=20 N。物体A受重力GA=20 N,水平拉力F=12 N,绳子拉力FT=20 N,水平面支持力FN=GA-FTsin 30°=10 N,FT的水平分力为FTcos 30°≈17 N。由于FT向左的水平分力比方向向右的水平拉力F大5 N,所以物体A还受到5 N的静摩擦力Ff的作用,其方向向右。
答案:见解析专题一专题二物体的受力分析
1.受力分析
分析物体受到哪些力,并将它们以示意图的形式表示出来,这一过程及方法叫受力分析。
2.受力分析的步骤专题一专题二3.如何防止“多力”或“丢力”
(1)防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体,若某力有施力物体则它实际存在,无施力物体则它不存在。另外合力与分力不要重复分析。
(2)按正确的顺序(即一重、二弹、三摩擦、四其他)进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施。专题一专题二4.受力分析的方法:整体法与隔离法 专题一专题二5.受力分析时需要注意的问题
(1)只分析所受的力
在进行受力分析时,一定要注意,我们分析的是物体“受到”的力,而不是物体对外施加的力,也不要把作用在其他物
体上的力,错误地认为通过“力的传递”而作用在研究对象上。
(2)只分析外力
对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成了外力,要画在受力分析图上。
(3)只分析性质力
进行受力分析时,只分析物体所受到的性质力,不分析效果力。专题一专题二(4)合力与分力
进行受力分析时,同一物体受到的合力与分力是“等效替代”的关系,不能同时出现。
(5)力与物体的运动状态
分析物体受力时,要注意物体所处的状态,物体所处的状态不同,其受力情况一般也不相同。如:放在水平传送带上的物体随传送带一起运动时,若传送带加速运动,物体受到的摩擦力向前;若传送带减速运动,物体受到的摩擦力向后;若传送带匀速运动,物体不受摩擦力作用。专题一专题二【例题2】 如图所示,截面为三角形的木块a上放置一铁块b,三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的竖直面上,现用竖直向上的作用力F推动木块与铁块一起向上匀速运动,运动过程中铁块与木块始终保持相对静止,则下列说法正确的是( )
A.木块a与铁块b间一定存在摩擦力
B.木块与竖直墙面间一定存在水平弹力
C.木块与竖直墙面间一定存在摩擦力
D.竖直向上的作用力F大小一定大于铁块与木块的重力之和专题一专题二解析:铁块b匀速运动,故铁块b受重力、斜面对它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力,选项A正确;将a、b看作一个整体,竖直方向:F=Ga+Gb,选项D错误;整体水平方向不受力,故木块与竖直墙面间不存在水平弹力,没有弹力也就没有摩擦力,选项B、C均错误。
答案:A 课件36张PPT。第三章 相互作用1 重力 基本相互作用填一填练一练一、力和力的图示(见课本第51页) 填一填练一练二、重力(见课本第51、52页)
1.产生
由于地球的吸引而使物体受到的力。施力物体是地球。
2.大小
跟物体的质量成正比,即G=mg,式中G、m、g的单位分别是N、kg、N/kg。
3.方向
重力的方向总是竖直向下。
4.作用点:重心
(1)定义:一个物体各部分受到的重力,从效果上看,可以把它们集中作用于一点,这一点称为重心。
(2)决定因素:取决于物体的形状和质量分布。
(3)位置:可以在物体上,也可以在物体外部;质量分布均匀、形状规则的物体,重心在其几何中心。填一填练一练下列哪幅图中的箭头能正确表示球受到的重力的方向 ( )
?
解析:该题考查的是球的重力的示意图,重力的方向是竖直向下,选项C正确。
答案:C探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析对力的正确理解 ?
甲、乙两拳击运动员竞技,甲一拳击中乙肩部,观众可认为甲运动员(的拳头)是施力物体,乙运动员(的肩部)是受力物体。但在甲一拳打空的情况下(如图所示),施力物体和受力物体怎么确定呢?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析1.力的性质 探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析2.力的作用效果 探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题1】 下列说法中正确的是( )
A.甲打乙一拳,乙感到痛,而甲未感觉到痛,说明甲对乙施加了力,而乙未对甲施加力
B.“风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的
C.磁铁吸引铁钉时,磁铁不需要与铁钉接触,说明力可以脱离物体而存在
D.网球运动员用力击球,网球受力飞出后,网球受力的施力物体不再是人探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析解析:力的作用是相互的。甲对乙施力的同时,乙对甲也施力,只不过甲的“拳头”比乙“被打的部位”——如肚子、胸部等更能承受打击罢了,所以乙感到痛而甲未感到痛,A错;“风吹草动”的施力物体是空气,B错;力不可以离开物体而存在,磁铁对铁钉的作用是通过磁场产生的,故C错;网球飞出后受重力和阻力,施力物体依次是地球和空气,故D对。
答案:D探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析力的图示和力的示意图 ?
如图所示,用10 N的力托着一本书,用500 N的力推汽车,如何简洁明了地表示出这两个力呢?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析1.画力的图示的步骤
(1)选定标度,即用某一长度的线段来表示一定大小的力,选标度应根据力的大小合理设计,一般情况下线段分段应在2~5段。
(2)从力的作用点沿力的方向画一线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度,并在线段上加上刻度。
(3)在线段上沿力的方向加上箭头。
2.力的图示与力的示意图的区别与联系探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题2】 如图所示,静止木块对桌面压力为6 N。试画出压力的图示,并说明施力物体和受力物体;画出木块所受重力和支持力的示意图。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析解析:画力的图示时,要严格按照以下步骤进行:
(1)选标度:本题中选如图所示的线段表示3 N的力。
(2)从作用点沿力的方向画一线段,线段上加上标度。如图(a)所示,从O点竖直向下画一条2倍于标度的线段。
(3)线段上加箭头表示力的方向。
(4)压力的作用点应画于桌面上,且压力符号用FN表示。画力的示意图时,对线段的长短没有严格要求,只需画出力的作用点和方向。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析答案:压力的图示如图(a)所示,压力的施力物体是木块,受力物体是桌子;木块所受重力和支持力的示意图如图(b)或(c)。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析变式训练1 重30 N的木块浮在水面上,作出木块所受浮力的图示和示意图,并指出施力物体和受力物体。?
解析:选5 mm的线段表示10 N的力,从木块的作用点竖直向上画一条三倍于标度的线段,在线段上标出方向表示力的方向,如图甲为木块所受浮力的图示。从力的作用点沿浮力的方向画有向线段,并标明浮力F,如图乙为木块所受浮力的示意图。浮力的施力物体是水,受力物体是木块。
答案:见解析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析对重力及重心的理解 ?
如图所示,树上的苹果会落向地面;建筑工地上工人常用重垂线来检测墙壁是否竖直。为什么树上的苹果总要落向地面?为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直呢?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析1.重力
(1)产生:重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,但由于地球自转的影响,重力一般不等于地球对物体的吸引力。(以后会学到)
(2)方向:重力的方向始终竖直向下,也可以说成“垂直于水平面向下”。不能将重力的方向描述为“垂直向下”“向下”或“指向地心”(只有在两极或赤道时,重力的方向才指向地心)。
(3)大小:重力的大小由物体的质量和其所处地理位置共同决定,G=mg。
①在同一地点,重力的大小与质量成正比;
②在不同地点,同一物体的重力随纬度的增加而增大,随海拔高度的增加而减小;
③物体重力的大小与物体的运动状态无关,与物体是否受其他力无关。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析2.重心
(1)重心是物体所受重力的等效作用点(等效思想),重心不是最重的一点,也不是只有这一点才受重力的作用。
(2)重心的位置与物体的质量分布和形状都有关,可以在物体上,也可以在物体外。如一个圆形平板的重心在板上,而一个质量分布均匀的铜环的重心就不在环上。
(3)重心的位置与物体所在的位置、放置状态及运动状态无关,但一个物体的质量分布或形状发生变化时,其重心在物体上的位置也发生相应变化。
(4)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上;对形状不规则的薄物体,可用支撑法或悬挂法来确定其重心。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题3】 关于物体的重力和重心,下列说法正确的是 ( )
A.物体所受重力是由于受到地球吸引而产生的,所以方向总是垂直于地面向下
B.同一物体在地球上的不同位置,当用不同弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的,当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同
C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点
D.形状规则的物体(例如正方体),其重心一定在其几何中心处探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析解析:重力的方向是竖直向下,与水平面垂直,但不一定与地面垂直,选项A错误;重力的大小取决于物体的质量和重力加速度的大小,与测量工具无关,不同地点重力加速度不同,重力大小不同,无论用同一弹簧测力计,还是用不同弹簧测力计,测量结果均不同,选项B错误;物体的重心是重力的等效作用点,其位置不仅与几何形状有关,还与质量分布有关,选项C正确,D错误。
答案:C探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析变式训练2 关于重力和重心,下列说法正确的是 ( )?
A.当物体漂浮在水面上时重力会减小
B.放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力
C.物体的重心位置总是在物体的几何中心上
D.物体的重心位置可能随物体形状的变化而改变
解析:物体的重力与物体所处状态无关,和是否受其他力作用无关,选项A错误;物体对水平面的压力与物体的重力的施力物体及受力物体均不同,选项B错误;物体的重心位置与物体的形状及质量分布有关,只有质量分布均匀、形状规则的物体,其重心才在其几何的中心,选项C错误,D正确。
答案:D探究三当堂检测探究一探究二123451.(多选)关于力的概念,下列说法中正确的是( )
A.力是使物体发生形变和改变运动状态的原因
B.一个力必定联系着两个物体,其中每个物体既是施力物体又是受力物体
C.只要两个力的大小相等,它们产生的效果一定相同
D.两个物体相互作用,其相互作用力可以是不同性质的力
解析:根据力的两个作用效果,可知选项A正确。根据力的相互性,可知选项B正确。根据力的三要素,可知力的作用效果不仅与力的大小有关,还与力的方向和作用点的位置有关,选项C错误。相互作用力一定是同一性质的力,选项D错误。
答案:AB探究三当堂检测探究一探究二123452.关于地球上的物体,下列说法正确的是( )
A.物体只有静止时才受到重力的作用
B.物体只有落向地面时才受到重力作用
C.物体落向地面时比物体上抛时所受到的重力大
D.物体所受重力的大小与物体的质量有关,与物体是否运动无关
解析:物体所受重力大小决定于物体的质量和重力加速度,与物体的运动状态及是否受其他外力均无关。故D对,A、B、C错。
答案:D探究三当堂检测探究一探究二123453.(多选)关于物体的重心,下列说法正确的是( )
A.物体的重心一定在物体上
B.用线悬挂的物体静止时,线的方向一定通过重心
C.一块砖平放、侧放或竖放时,其重心在砖内的位置不变
D.舞蹈演员在做各种优美的动作时,其重心在体内的位置不变
解析:根据重心的定义和特点可知选项A错误,B正确;对于砖,质量分布和物体形状两因素未变,选项C正确;舞蹈演员做动作时,形状改变,物体的重心与物体的质量分布及其形状有关,选项D错误。
答案:BC探究三当堂检测探究一探究二123454.(多选)一个人用斜向下的力推小车前进,力的大小为40 N,方向与水平方向成30°,则如图为画出的推小车的力的图示,其中正确的是( )解析:力的图示法是用一条有向线段来表示力:有向线段的长短表示力的大小,有向线段的方向表示力的方向,箭尾或箭头表示作用点,A图中没有反映出力的大小;C图中力的方向画反了;B、D图中力的大小、方向、作用点均是正确的。
答案:BD探究三当堂检测探究一探究二123455.下图中,质量分布均匀的物体A受到的重力都是8 N,试画出物体A所受重力的示意图。解析:从图中各物体的重心作竖直向下的直线,在线段末尾加箭头表示方向,所得各物体的重力的示意图如图所示。答案:见解析图 课件43张PPT。填一填练一练一、弹性形变和弹力(见课本第54、55页)
1.形变和弹性形变
(1)形变:物体在力的作用下发生体积和形状的改变。
(2)弹性形变:物体形变后能恢复原状的形变。
(3)微小形变:任何物体受力都能发生形变,受力而不发生形变的物体是不存在的,只不过有的形变比较明显,可以直接看见;有的形变极其微小,要用仪器才能显示出来。
2.弹力
(1)定义:发生弹性形变的物体要恢复原状对与它接触的物体产生的力。
(2)产生条件:一是两物体直接接触;二是发生弹性形变。
(3)弹性限度:如果形变过大超过一定的限度,撤去作用力后物体就不能完全恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度。填一填练一练二、几种弹力(见课本第55页)
1.常见弹力:平时所说的压力、支持力和拉力都是弹力。
2.弹力的方向
(1)压力和支持力的方向垂直于物体的接触面。
(2)绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向。
三、胡克定律(见课本第56页)
1.内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。
2.公式:F=kx,其中k为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,单位的符号是N/m,它的大小反映了弹簧的软硬程度。填一填练一练一只松鼠站在倾斜的树枝上,则树枝对松鼠的弹力的方向为( )
?
A.竖直向上
B.竖直向下
C.垂直于树枝斜向上
D.沿树枝方向
解析:支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体,选项C正确。
答案:C探究一探究二探究三探究四问题导引名师精讲典例剖析当堂检测物体间弹力有无的判断方法 ?
如图所示,将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中,钢球在各容器的底部与侧壁相接触,处于静止状态。若钢球和各容器都是光滑的,各容器的底部均处于水平面内,各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用?探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测1.弹力的产生
外力作用等原因→相互挤压或拉伸等→发生弹性形变→产生弹力
2.弹力有无的判断方法探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测【例题1】 下图中,A、B均处于静止状态,则A、B之间一定有弹力的是( )解析:在具体判断有没有弹力时,我们用假设法进行判断。在A图中,若拿去A球,则B球仍静止不动,故A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力。在B图中,若拿去A球,则B球将向左运动,故A、B间存在相互挤压,故A、B间存在弹力。在C图中,若拿去A球,则B球静止,即A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力。在D图中若拿去A球,则B球可能静止,即A、B间可能没有挤压,即A、B间可能没有弹力。
答案:B探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测变式训练1?如图所示,一个小球用两根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1倾斜,绳2恰好竖直。则小球所受的作用力个数( )
A.一定是两个
B.一定是三个
C.可能是四个
D.可能是两个,也可能是三个
解析:假设去掉绳1,小球仍处于原来的状态静止不动,所以绳1对小球不产生拉力作用;若去掉绳2,小球不会静止于原来的位置,所以绳2对小球产生拉力。所以小球受到重力和绳2对其拉力两个力的作用。
答案:A探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测弹力方向的确定 ?
体育课上一同学将足球踢向斜台,如图所示。足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向如何?探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测1.弹力的方向总与引起物体形变的外力方向相反,与施力物体恢复原状的方向相同。
2.常见弹力的方向探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测【例题2】 请在图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图,其中甲、乙中的物体P处于静止状态,丙中物体P在水平面上匀速滚动。点拨:弹力方向垂直于接触面,与重心位置、物体的运动状态无关;轻绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测解析:物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图如图所示。答案:见解析 探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测变式训练2?如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态。关于球A所受的弹力,以下说法正确的是 ( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直于斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直于斜面向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上,一个竖直向下探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测解析:球A所受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压,斜面给它一个支持力,垂直斜面向上,挡板给它一个压力,水平向右,C正确。
答案:C探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测弹力的大小 ?
如图所示,图甲表示弹簧处于原长状态,图乙表示弹簧处于拉伸状态,图丙表示弹簧处于压缩状态。
试讨论:在公式F=kx中,x表示的是弹簧的长度吗?若不是,它表示什么意思?图甲中弹簧的原长为l0;图乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1;图丙中在压力F'的作用下,弹簧的长度为l2,则F和F'分别等于多少?探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测1.对胡克定律的理解
(1)定律的适用条件:弹簧发生弹性形变且必须在弹性限度内。
(2)表达式中的x的意义:弹簧的形变量,即弹簧伸长或缩短的长度,而不是弹簧的原长,也不是弹簧形变后的实际长度,同一弹簧伸长或压缩相同长度时,弹力大小相等,但方向不同。
(3)表达式中的k的意义:弹簧的劲度系数,它反映了弹簧的“软”“硬”程度,是由弹簧本身的性质(材料、长度、粗细等)决定。在国际单位制中k的单位为“N/m”。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测(4)F-x图象:根据胡克定律,可作出弹力F与形变量x的图象,如图所示,这是一条通过原点的倾斜直线,其斜率 反映了k的大小,故胡克定律还可写成ΔF=kΔx,即弹力的变化量ΔF跟弹簧形变量的变化量Δx成正比。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测2.弹力大小的计算方法
(1)弹簧的弹力
应用胡克定律F=kx求解。
(2)除弹簧之外的其他弹力大小的计算,一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时,物体受绳向上的拉力和重力作用。根据二力平衡,可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测【例题3】 一轻弹簧在10.0 N的拉力作用下,长度由原长5.00 cm伸长为6.00 cm。则:
(1)弹簧的劲度系数为多大?
(2)当该弹簧长度为4.20 cm时,弹簧的弹力大小有多大?解析:(1)由F=kx得F1=k(l1-l0)
?
?
(2)当该弹簧长度为4.20 cm时,弹簧处于压缩状态,
此时弹簧的弹力大小
F2=k(l0-l2)=1×103×(5.00-4.20)×10-2 N=8 N。
答案:(1)1×103 N/m (2)8 N探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测探究一探究二探究三问题导引名师精讲典例剖析探究四当堂检测变式训练3 探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15 N重物时,弹簧长度为0.16 m;悬挂20 N重物时,弹簧长度为0.18 m,则弹簧的原长l0和劲度系数k分别为( )?
A.l0=0.02 m k=500 N/m
B.l0=0.10 m k=500 N/m
C.l0=0.02 m k=250 N/m
D.l0=0.10 m k=250 N/m
解析:由胡克定律可知15 N=k(0.16 m-l0),20 N=k(0.18 m-l0),解得k=250 N/m,l0=0.10 m,故选项D正确。
答案:D探究一探究二探究三典例剖析探究四当堂检测探究弹力与弹簧伸长的关系?
1.实验目的
(1)探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系。
(2)学会用列表法、图象法、函数法处理实验数据。
2.实验原理
弹簧上的弹力与使它发生形变的外力在数值上是相等的,用悬挂法测量弹簧的弹力时,当弹簧下端悬挂的钩码静止时,弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等;弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出,其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得,这样就可以定量研究弹力与弹簧伸长量之间的关系了。
3.实验器材
铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸。名师精讲探究一探究二探究三探究四当堂检测名师精讲典例剖析4.实验步骤
(1)将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0,即原长。
(2)如图所示,将已知质量的钩码挂在弹簧的下端,在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录表格里。(3)改变所挂钩码的质量,重复上步的实验过程多次。探究一探究二探究三探究四当堂检测名师精讲典例剖析5.数据处理
(1)用公式x=l-l0计算出弹簧各次的伸长量,填入上表。
(2)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图。连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。
(3)以弹簧伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数。首先尝试一次函数,如果不行,则考虑二次函数。
(4)得出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,研究并解释函数表达式中常数的物理意义。探究一探究二探究三探究四当堂检测名师精讲典例剖析6.注意事项
(1)所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度。
(2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使描的点尽可能稀一些,这样作出的图线精确。
(3)测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量,刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差。
(4)描点画线时,所描的点不一定都落在一条直线上,但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。
(5)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。探究一探究二探究三探究四当堂检测名师精讲典例剖析7.误差分析
(1)由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,故存在较大的测量误差。
(2)由于弹簧自身的重力的影响造成误差。
(3)当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量,这样在作图线时,图线与x轴有一截距。探究一探究二探究三探究四当堂检测名师精讲典例剖析【例题4】某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,所用实验装置如图甲所示,所用的钩码每只质量都是30 g。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,并将数据填在下表中。实验中弹簧始终未超过弹性限度,g取10 m/s2。试根据这些实验数据在如图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力大小与弹簧总长度之间的函数关系的图线。则:探究一探究二探究三探究四当堂检测名师精讲典例剖析(1)写出该图线的数学表达式F= N。?
(2)图线与横轴的交点的物理意义是 。?
(3)该弹簧的劲度系数k= N/m。?
(4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是 。?探究一探究二探究三探究四当堂检测名师精讲典例剖析解析:描点作图,图象如图所示。
?
(1)由图象可以得出图线的数学表达式为F=(30l-1.8) N。
(2)图线与横轴的交点表示弹簧所受弹力F=0时弹簧的长度,即弹簧的原长。
(3)图线的斜率即为弹簧的劲度系数k=30 N/m。
(4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5 cm时的弹力,此时弹簧被压缩了1 cm,即表示弹簧被压缩1 cm时的弹力。
答案:(1)(30l-1.8) (2)弹簧原长 (3)30
(4)弹簧被压缩1 cm时的弹力探究一探究二探究三探究四当堂检测名师精讲典例剖析探究三探究一探究二12345探究四当堂检测1.下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是( )
?
A.极限法 B.放大法
C.控制变量法 D.等效替代法
解析:题图甲是利用光的多次反射将微小形变放大;题图乙是利用细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变,故为放大法,选项B正确。
答案:B123452.(多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是( )
A.弹力方向一定垂直于接触面
B.弹力方向不一定垂直于接触面
C.轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体的方向,因为绳子只会发生拉伸形变
D.轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面
解析:压力或支持力的方向一定垂直于接触面,但是绳的拉力方向一定沿绳而且指向绳收缩的方向,它不一定垂直于与绳相连的接触面,选项A、D错误,B、C正确。
答案:BC探究三探究一探究二探究四当堂检测123453.书放在桌面上,会受到桌面对它的弹力的作用,产生这个弹力的直接原因是( )
A.书的形变 B.桌面的形变
C.书所受到的重力 D.桌面所受到的重力
解析:书受到的向上的弹力,是由桌面形变产生的;而桌面受到向下的压力是由书形变产生的。
答案:B探究三探究一探究二探究四当堂检测123454.一个球形物体O静止放在光滑的水平地面上,并与竖直墙壁相接触,A、B两点是球与墙和球与地面的接触点,则下列说法正确的是( )
A.物体受三个力,重力、地面对物体的支持力、墙壁对物体的弹力
B.物体受两个力,重力、地面对物体的支持力
C.物体受两个力,重力、物体对地面的压力
D.物体受三个力,重力、物体对地球的引力、物体对地面的压力
解析:球形物体虽与墙接触,但它们之间无弹力作用,故物体只受重力和地面对物体的支持力两个力,B对。
答案:B探究三探究一探究二探究四当堂检测123455.一根轻质弹簧,当它受到10 N的拉力时
长度为12 cm,当它受到25 N的拉力时长度为15 cm,问弹簧不受力时的自然长度为多少?该弹簧的劲度系数为多少?
解析:同一弹簧劲度系数k是不变的,作用力不同,弹簧的形变量不同,但都遵从胡克定律。设弹簧的自然长度为l0,由胡克定律有
当F1=10 N,l1=12 cm时,F1=k(l1-l0)
当F2=25 N,l2=15 cm时,F2=k(l2-l0)答案:10 cm 500 N/m 探究三探究一探究二探究四当堂检测课件36张PPT。3 摩擦力填一填练一练一、摩擦力(见课本第57页)
1.定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动的趋势的力。
2.分类:静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。填一填练一练二、静摩擦力与滑动摩擦力(见课本第57、58、59页)填一填练一练填一填练一练已知一些材料间的动摩擦因数如表所示: 质量为1.5 kg的物块放置于某材料制作的水平面上,现用弹簧测力计沿水平方向匀速拉此物块,读得弹簧测力计的示数为3 N,则两接触面的材料可能是(g取10 m/s2)( )
A.木—金属 B.木—木
C.钢—钢 D.木—冰解析:由Ff=μFN得 ,所以接触面为木—金属,故选项A正确。
答案:A探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析对摩擦力及产生条件的理解 ?
如图所示,将一小物体放在固定斜面上,如果:
(1)斜面光滑,小物体沿斜面下滑;
(2)斜面粗糙,小物体静止在斜面上。
试比较图中斜面光滑与粗糙两种情况下,小物体受摩擦力情况有何不同?为什么?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析1.产生条件 2.“相对”的含义:“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言,即以与其接触的物体为参考系,而不一定是物体相对地面的运动。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析3.作用效果:
(1)摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势,不一定阻碍物体的运动。
(2)摩擦力可以是阻力也可以是动力,如匀速前进的自行车,后轮受到的摩擦力为动力,前轮受到的摩擦力为阻力。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题1】 下列关于摩擦力的说法,正确的是( )
A.相互接触的两物体间一定存在摩擦力
B.摩擦力总是阻碍物体的运动
C.相对静止的物体间,也可能存在摩擦力作用
D.只有静止的物体才受静摩擦力作用,运动的物体不会受静摩擦力作用探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析解析:产生摩擦力的条件是两个物体相互挤压,接触面粗糙,有相对运动(或相对运动趋势),三者缺一不可,故选项A错误;摩擦力阻碍的是物体间的相对运动(或相对运动趋势),不一定阻碍物体的运动,有可能是动力,故选项B错误;相对静止的物体有可能存在相对运动的趋势,故可能存在摩擦力的作用,故选项C正确;静止的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动,也可能受滑动摩擦力作用,同理,运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势,也有可能受到静摩擦力作用,故选项D错误。
答案:C探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析摩擦力的有无和方向的判断 ?
用力按住毛刷(毛较长)在水平桌面上向左滑动,观察刷毛的弯曲方向。
(1)运动过程中,刷毛弯曲的原因是什么?
(2)毛刷相对于桌面向哪个方向运动?桌面对毛刷水平方向的作用力与两者相对运动方向有何关系?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析1.摩擦力与弹力的存在关系
两物体间有摩擦力时,必有弹力;而两物体间有弹力时,不一定有摩擦力。
2.静摩擦力的有无判断两法
(1)条件判断法:接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。
(2)假设法:探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析3.静摩擦力的方向判定两法
(1)假设法:假设接触面是光滑的,判断物体将向哪个方向滑动,从而确定相对运动趋势的方向,进而判断出静摩擦力的方向。
(2)状态法:当物体受力处于平衡状态时,根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题2】 在机场、海港、粮库常用传送带运送行李、货物和粮食等。如图所示,当行李箱随传送带一起匀速运动时,下列关于行李箱受力的说法中正确的是( )
A.行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向上
B.行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向下
C.因为行李箱与传送带之间相对静止,所以行李箱不受摩擦力的作用
D.因为行李箱与传送带一起匀速运动,所以行李箱受滑动摩擦力
解析:行李箱所受的摩擦力方向与相对运动趋势的方向相反,行李箱相对皮带有向下运动的趋势,所以静摩擦力方向沿传送带向上,故A正确,B、C错误;行李箱与传送带保持相对静止,所以行李箱受到静摩擦力作用,D错误。
答案:A探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析变式训练1?某运动员在100 m决赛途中的两个瞬间如图所示,其中图甲、乙分别表示运动员前脚刚好触地和后脚刚好离开地面。用F1、F2分别表示运动员在两个瞬间所受到的摩擦力,则关于F1、F2的方向,以下说法正确的是( )
A.F1向后,F2向后
B.F1向前,F2向前
C.F1向前,F2向后
D.F1向后,F2向前
解析:奔跑过程中脚与地面接触时,脚与地面相对静止,受到静摩擦力。题图甲中,脚用力后蹬,相对地面有向后滑的趋势,受到向前的静摩擦力,F1向前,图乙中脚接触地面时有相对地面向前滑的趋势,受到的静摩擦力向后,F2向后。
答案:C探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析摩擦力大小的计算 ?
如图所示,把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记),它可以随指针移动,拉力F逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动,观察弹簧测力计示数及其变化。弹簧测力计指针下面的小纸团可以“记住”拉力曾经到达的最大值
试结合上述现象讨论:
(1)随着外力的增大,静摩擦力大小变化吗?若变化,如何变化?
(2)木块开始移动时弹簧测力计的示数有何特点?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析摩擦力大小的计算 探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题3】 如图所示,一个重为100 N的物体,放在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,求该物体在下列几种情况下受到的摩擦力。
(1)物体开始时静止,用6 N的水平向右的力拉物体;
(2)物体开始时静止,用30 N的水平向右的力拉物体;
(3)物体开始以v=15 m/s的初速度向左运动,用F=15 N的水平向右的力拉物体。点拨: 探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析解析:物体与水平面之间的最大静摩擦力为Ffmax=μFN=μG=20 N。
(1)当用F=6 N水平向右的力拉物体时,F=6 N<20 N,物体仍处于静止状态,受到静摩擦力作用,且Ff=F=6 N,方向向左。
(2)当F=30 N时,30 N>20 N,物体在水平面上向右运动,物体与水平面之间为滑动摩擦力,Ff=μFN=0.2×100 N=20 N,方向向左。
(3)物体与水平面间为滑动摩擦力,Ff=μFN=20 N,方向向右。
答案:(1)6 N 方向向左 (2)20 N 方向向左
(3)20 N 方向向右探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析变式训练2 用弹簧测力计沿水平方向拉动一个置于地面的物体,使它做匀速直线运动时,弹簧测力计示数为5 N。当弹簧测力计示数为6 N时,物体运动时受到的摩擦力大小是( )?
?
A.6 N B.5 N
C.1 N D.11 N
解析:由平衡条件知物体的滑动摩擦力大小为5 N,弹簧测力计示数为6 N时,表明物体受到的拉力变大,物体仍向前滑动,受到的摩擦力仍为大小是5 N的滑动摩擦力,B正确。
答案:B探究三当堂检测探究一探究二123451.(多选)下列说法中正确的是( )
A.相互接触并有相对运动的两物体间必有摩擦力
B.两物体间有摩擦力,则其间必有弹力
C.两物体间有弹力,则其间必有摩擦力
D.两物体间无弹力,则其间必无摩擦力
解析:摩擦力产生的三个条件:接触面粗糙、物体之间有弹力、物体间有相对运动或相对运动趋势三个条件缺一不可。因为缺少接触面粗糙、有弹力这两个条件,选项A错误;两物体间仅有弹力,接触面是否粗糙未知,故选项C错误;有弹力是产生摩擦力的必要条件,所以有摩擦力必有弹力,无弹力必无摩擦力,故选项B、D正确。
答案:BD探究三当堂检测探究一探究二123452.关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.人走路时,脚和地面之间的摩擦力是阻碍人运动的
B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.受静摩擦力作用的物体一定是静止不动的
D.摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同
解析:人走路时,当脚向后蹬地时,脚相对于地面有向后的运动趋势,故脚受到向前的摩擦力,此力对人的运动来说为动力,A项错误;滑动摩擦力的方向一定与物体的相对运动方向相反,而不是运动方向,B项错误;运动的物体也可能受静摩擦力作用,C项错误;摩擦力的方向一定与相对运动方向相反,可以与物体的运动方向相同,比如摩擦力作动力时,D项正确。
答案:D探究三当堂检测探究一探究二123453.(多选)用手握瓶子,使瓶子在竖直方向处于静止状态。如果握力加倍,则手对瓶子的摩擦力( )
A.一定加倍 B.保持不变
C.方向竖直向上 D.方向竖直向下
解析:对瓶子的握力加倍,但瓶子受到的静摩擦力却始终与重力平衡,大小不变,方向竖直向上,故选项B、C正确。
答案:BC探究三当堂检测探究一探究二123454.三个质量相同的物体,与水平桌面的动摩擦因数相同,由于所受水平拉力不同,A做匀速运动,B做加速运动,C做减速运动,那么它们受到的摩擦力大小关系应是( )
A.FfA>FfB>FfC B.FfAC.FfA=FfB=FfC D.不能比较大小
解析:由Ff=μFN知,Ff的大小只与μ和FN有关,与物体的运动状态无关,由于该题中FN与重力G相等,故Ff相同。
答案:C探究三当堂检测探究一探究二123455.重为400 N的木箱放在水平地面上,木箱与地面间的动摩擦因数为0.25。如图所示,用水平力F推木箱,当F分别为60 N、90 N和150 N时,木箱受到的摩擦力分别是多少?方向如何?探究三当堂检测探究一探究二12345解析:木箱在F的推动下不知是否移动,应先求最大静摩擦力,在未作说明的情况下,可认为最大静摩擦力等于滑
动摩擦力。
最大静摩擦力Ffmax=μFN=μG=0.25×400 N=100 N
可见当用60 N和90 N的水平力推木箱时,推力小于最大静摩擦力,木箱静止不动,由二力平衡可知,静摩擦力的大小分别为60 N和90 N,方向与F方向相反。
当用150 N的推力推木箱时,推力大于最大静摩擦力,木箱滑动,摩擦力为滑动摩擦力,因此,摩擦力的大小为100 N,方向与相对运动方向相反,即与F方向相反。
答案:60 N,与F方向相反 90 N,与F方向相反 100 N,与F方向相反课件35张PPT。填一填练一练一、合力与分力(见课本第61页)
1.概念:如果一个力作用在物体上产生的效果跟原来几个力共同作用时产生的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力,原来的几个力叫作这个力的分力。
2.关系:合力与分力之间是一种“等效替代”的关系。填一填练一练二、力的合成(见课本第62页)
1.力的合成:求几个力的合力的过程。
2.两个力的合成
(1)遵循法则——平行四边形定则。
(2)方法:以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线表示合力的大小和方向。
3.两个以上的力的合成方法:
先求出任意两个力的合力,再求出这个合力与第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。
说明:(1)合力与分力满足平行四边形定则而不是算术法则,故合力大小可以大于、等于或小于分力大小。(2)不仅
力的合成遵循平行四边形定则,一切矢量的运算都遵循这个定则。填一填练一练三、共点力(见课本第63页)
1.定义:几个力如果都作用在物体的同一点上,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫作共点力。
2.共点力的合成遵循平行四边形定则。填一填练一练如图所示,F1、F2为两个相互垂直的共点力,F是它们的合力。已知F1的大小等于3 N,F的大小等于5 N。若改变F1、F2的夹角,则它们的合力的大小还可能是( )
A.0 B.4 N
C.8 N D.12 N解析:由题意得F2= =4 N,
故F1、F2的合力范围为1 N≤F合≤7 N,选项B正确。
答案:B探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析对合力与分力关系的理解 ?
大家都很熟悉的“曹冲称象”的故事如图所示。请思考:
?
曹冲根据什么得到大象和船上石头的重力相等?其中包含什么思想方法?请你结合生活经验再举一个相似的例子。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析1.合力与分力的三性 探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析2.合力与分力的大小关系 探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题1】 (多选)关于合力与分力的说法中,正确的是 ( )
A.合力与分力同时作用在物体上
B.分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的
C.合力可能大于分力的大小,也可能小于分力的大小
D.合力与分力是一对平衡力
解析:合力的作用效果与它的分力共同的作用效果相同,它们并不是同时作用在物体上,如当物体受到合力作用时,分力则是按效果命名的,没有施力物体,是不存在的,如几个分力是同时作用在物体上的,则合力是按效果得出的,也不是物体受到的,是不存在的,更谈不上是平衡力了,A、D项错误,B项正确。两分力大小一定时,分力间的夹角越大,合力越小,在夹角未定的情况下,合力与分力的大小关系不能确定,C项正确。
答案:BC探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析变式训练1 关于两个大小不变的共点力与其合力的关系,下列说法正确的是( )?
A.合力的大小随两力夹角增大而增大
B.合力的大小不能小于分力中最小者
C.合力的大小一定大于分力中最大者
D.合力的大小随着夹角的减小而增大
解析:合力的大小随两力夹角的增大而减小,随夹角的减小而增大,选项A错误,D正确;合力的大小可能比分力大,也可能比分力小,还有可能等于分力,选项B、C错误。
答案:D探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析求合力的方法 ?
两人同拉一辆车,如图所示,每人都用100 N的力拉,车受到的拉力一定是200 N吗?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析1.作图法
根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形,然后用测量工具测量出合力的大小、方向,具体操作流程如下:探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析2.计算法
可以根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图,然后由几何知识求解对角线,即为合力。以下为求合力的三种特殊情况:探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题2】如图所示,两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头。其中一人用了450 N的拉力,另一个人用了600 N的拉力,如果这两个人所用拉力的夹角是90°,求合力。点拨:人的拉力是牌匾受到的两个力,明确了它们的大小和方向,可用作图法和计算法求出合力。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析解析:解法一 作图法
如图所示,用图示中的线段表示150 N的力,
用一个点O代表牌匾,依题意作出力的平行四边形。
用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍,
故合力大小为F=150×5 N=750 N,
用量角器量出合力F与F1的夹角θ=53°。
解法二 计算法
设F1=450 N,F2=600 N,合力为F。
由于F1与F2间的夹角为90°,根据勾股定理,得答案:750 N,与较小拉力的夹角为53°。 探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题3】 (多选)有三个力,一个力是12 N,一个力是6 N,一个力是7 N,则关于这三个力的合力,下列说法正确的是( )
A.合力的最小值为1 N
B.合力的最小值为0
C.合力不可能为20 N
D.合力不可能为30 N
解析:可以先将任意两个力求合力,比如将6 N和7 N的力求合力,合力的范围是1~13 N,因此如果将这个合力再和12 N的力合成,合力的范围应该是0~25 N,所以选项B、D是正确的。
答案:BD探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析变式训练2?如图所示,三个共点力F1、F2与F3作用在同一个质点上,其中F1与F2共线且反向,F2与F3垂直,F1=6 N,F2=2 N,F3=3 N。则质点所受的合力大小为( )
A.7 N B.11 N
C.1 N D.5 N
解析:F1与F2的合力F为4 N,方向沿F1方向,F与F3的合力大小F'=
=5 N,故选项D正确。
答案:D探究一探究二探究三当堂检测典例剖析探究求合力的方法?
1.实验目的
验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。
2.实验原理
根据等效替代法,使一个力的作用效果和两个力的共同作用效果相同。将橡皮条一端固定,另一端用两个力F1、F2使其伸长一定长度,再用一个力F'作用于橡皮条的同一点,使其伸长同样的长度,则F'与F1和F2的作用效果相同,所以F'就是F1、F2的合力,作出力F'的图示,再根据平行四边形定则作出力F1、F2的合力F的图示,比较F和F'的大小和方向是否相同。
3.实验器材
方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔。名师精讲探究一探究二探究三当堂检测典例剖析4.实验步骤
(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。
(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。(3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长到某一位置O,如图所示,记录两弹簧测力计的读数F1和F2,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。
(4)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数F'和细绳套的方向。
(5)改变两个力F1与F2的大小和夹角再重复实验两次。名师精讲探究一探究二探究三当堂检测典例剖析5.数据处理
(1)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套的方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F的图示。
(2)用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F'的方向作出这只弹簧测力计的拉力F'的图示。
(3)比较F'和根据平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同。名师精讲探究一探究二探究三当堂检测典例剖析名师精讲6.注意事项
(1)同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法:将两只弹簧测力计钩好后对拉,若两只弹簧测力计在拉的过程中读数相同,则可选,若不同,应另选,直到相同位置。使用时弹簧测力计与板面平行。
(2)在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差。
(3)画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要太大而画出纸外。要严格按力的图示要求和几何作图法作图。
(4)在同一次实验中,结点O位置一定要相同。
(5)由作图法得到F和实验测量得到F'不可能完全符合,但在误差允许范围内可认为是F和F'相等即可。探究一探究二探究三当堂检测典例剖析名师精讲7.误差分析
(1)误差来源
除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作图误差等。
(2)减小误差的办法
①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度,要根据弹簧测力计的精度正确读数和记录;
②作图时用刻度尺借助于三角板,使表示两力的对边一定要平行。因两个分力F1、F2间的夹角θ越大,用平行四边形定则作出的合力F与测量得到的F'的误差ΔF就越大,所以,实验中不要把θ取得太大,但也不宜太小,以60°~120°之间为宜。探究一探究二探究三当堂检测名师精讲典例剖析【例题4】在“验证力的平行四边形定则”的实验中某同学的实验情况如图所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮条的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。探究一探究二探究三当堂检测名师精讲典例剖析(1)(多选)本实验中,采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差( )
A.两个分力F1、F2间的夹角越大越好
B.拉橡皮条的细绳要稍长一些
C.实验中,弹簧测力计必须与木板平行
D.读数时视线要正对弹簧测力计刻度
(2)由图可读得水平和竖直拉力的大小分别为 N和 N。?
(3)在下列虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。探究一探究二探究三当堂检测名师精讲典例剖析解析:(1)本实验中两弹簧测力计所拉绳间的夹角一般在60°到120°之间较合适,选项A错误;为了减小误差,便于确定两拉力的方向,拉橡皮条的细绳要稍长一些,且必须使橡皮条、细绳、弹簧测力计都与木板平行,细绳要与弹簧测力计轴线在同一直线上,读数时视线要正对弹簧测力计刻度,选项B、C、D正确。
(2)由题图可以看出水平弹簧测力计的读数是3.50 N,竖直弹簧测力计的读数是2.50 N。
(3)在方格纸上画这两个力及它们的合力时要使线段长短表示力的大小,标度应统一,如图所示。答案:(1)BCD (2)3.50 2.50 (3)见解析图探究三当堂检测探究一探究二12341.(多选)关于大小不变的两个共点力F1、F2的合力F,下列说法正确的是( )
A.合力F的大小一定大于任一分力的大小
B.合力F的大小可能小于任一分力的大小
C.合力F的大小可能等于F1或F2的大小
D.合力F的大小随F1、F2间夹角增大而增大
解析:由共点力合成的平行四边形定则可知,由于表示分力的两邻边的长短及其夹角的变化,使得表示合力的对角线的长度大于两邻边、小于两邻边、等于两邻边或其中某一邻边都是可能的,所以,合力的大小大于分力的大小、小于分力的大小、等于分力的大小也都是可能的。另外,平行四边形中两邻边夹角越小,其对角线越长;夹角越大,其对角线越短。所以,合力的大小随分力间夹角减小而增大,随分力间夹角增大而减小。正确选项为B、C。
答案:BC探究三当堂检测探究一探究二12342.两个共点力,一个力F1=40 N,另一个力为F2,它们的合力F=100 N,则F2的大小可能是( )
A.20 N B.40 N C.80 N D.160 N
解析:F1和F2两个力的合力范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2,判断可知选项C正确。
答案:C探究三当堂检测探究一探究二12343.两个大小相等的共点力F1、F2,当它们间的夹角为90°时,合力大小为20 N,那么当它们之间的夹角为120°时,合力的大小为( )答案:B 探究三当堂检测探究一探究二12344. 如图所示,物体受到大小相等的两个拉力作用,每个拉力都是20 N,夹角是60°,求这两个力的合力。解析:由于两个力大小相等,所以作出的平行四边形是菱形,可用计算法求得合力F,如图所示,则
?
F=2F1cos 30°= F1=34.64 N
两个力大小相等,故方向沿F1、F2夹角的平分线向右。
答案:大小为34.64 N,方向沿F1、F2夹角的平分线向右课件39张PPT。5 力的分解填一填练一练一、力的分解(见课本第64页)
1.定义:求一个力的分力叫作力的分解。
2.力的分解原则:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则。把一个已知力F作为平行四边形的对角线,那么,与力F共点的平行四边形的两个邻边,就表示力F的两个分力。
3.力的分解依据:
(1)一个力可以分解为两个力,若没有限制,同一个力可以分解为
无数对大小、方向不同的分力。
(2)在实际问题中,要依据力的作用效果分解。填一填练一练二、矢量相加的法则(见课本第65、66页)
1.矢量:既有大小,又有方向,合成时遵守平行四边形定则或三角形定则的物理量。
2.标量:只有大小,没有方向,求和时按照算术运算法则相加的物理量。
3.三角形定则:把两个矢量首尾相接,从第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端的有向线段就表示合矢量的大小和方向。三角形定则与平行四边形定则实际上是一样的。(如图)填一填练一练填一填练一练(多选)生活中拉链在很多衣服上应用,图中是衣服上拉链的一部分,当我们拉拉链的时候,拉头与拉链接触处呈三角形,使很难直接分开的拉链拉开,关于其中的物理原理,以下说法正确的是( )
A.拉开拉链的时候,三角形的物体增大了拉拉链的拉力
B.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为两个较大的分力
C.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为方向不同的两个分力
D.以上说法都不正确填一填练一练解析:拉头与拉链的接触处呈三角形,拉力分解为两个分力,如图所示,分力的大小大于拉力,且分力的方向不同,选项B、C正确,A、D错误。
答案:BC探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析对力的分解的讨论 ?
如图,一个力F,如果没有限制条件,能分解为多少对分力?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析力分解时有解或无解,关键看代表合力的对角线与给定
的代表分力的有向线段是否能构成平行四边形(或三角形),若能,即有解;若不能,则无解。具体情况有以下几种:探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题1】已知两个共点力的合力为50 N,分力F1的方向与合力F的方向成30°角,分力F2的大小为30 N。则( )
A.F1的大小是唯一的 B.F2的方向是唯一的
C.F2有两个可能的方向 D.F2可取任意方向
解析:由于F2=30 N>Fsin 30°=25 N,故由力的矢量三角形定则可知,F1可有两个值,F2有两个可能的方向,如图所示,故C对,A、B、D均错。
答案:C探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析变式训练1 把竖直向下的90 N的力分解为两个力,一个力在水平方向上且大小为120 N,另一个分力的大小为 ( )?
A.30 N B.90 N
C.120 N D.150 N
?
解析:由题意,根据平行四边形定则作出力的分解示意图如图所示,根据勾股定理得 ,故选项A、B、C错误,D正确。
答案:D探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析力的效果分解 ?
如图所示,取一根细线,将细线的一端系在左手中指上,另一端系上一个重物。用一支铅笔的一端顶在细线上的某一点,使铅笔保持水平,铅笔的另一端置于手掌心,细线的下段竖直向下。重物竖直向下拉细线的力产生什么作用效果?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析1.根据一条对角线可以作出无数个平行四边形,即有无数组解,但在实际分解时,一般要按力的实际作用效果分解,具体思路是探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析2.按实际效果分解的几个实例: 探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题2】 如图所示,一个质量为m=2 kg的均匀球体,放在倾角θ=37°的光滑固定斜面上,并被斜面上一个竖直的挡板挡住。求球体对挡板和斜面的压力。(g取10 N/kg)探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析解析:球的重力产生了两个效果:使球垂直压紧斜面和使球垂直压紧挡板。如图所示,将球的重力G分解为垂直于斜面的分力F1和垂直于挡板的分力F2,则答案:对挡板压力大小为15 N,方向向左;对斜面压力大小为25 N,方向垂直斜面向下探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析变式训练2?如图所示,在用轻杆制成的三角形支架B点用一根细绳挂一个重力为120 N的重物G,已知θ=30°,求横梁BC和斜梁AB所受力的大小(A、C处为光滑铰链连接)。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析解析:竖直绳对B点的拉力大小等于物体的重力大小G,该力产生两个效果:拉AB的力FAB和压BC的力FBC,如图所示。由几何关系可得探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析力的正交分解法 ?
如图所示,人拉物块向前加速运动,请思考:
(1)物块受几个力?根据平行四边形定则求这几个力的合力简便吗?
(2)用正交分解法求合力时,如何建立坐标系让计算时简单?探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析把力沿着两个经选定的互相垂直的方向分解叫力的正交分解法,在多个共点力作用下,运用正交分解法的目的是用代数运算公式来解决矢量的运算。在力的正交分解法中,分解的目的是求合力,尤其适用于物体受多个力的情况,力的正交分解的方法和步骤如下:探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析【例题3】 在同一平面内共点的四个力F1、F2、F3、F4的大小依次为19 N、40 N、30 N和15 N,方向如图所示,求它们的合力(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析解析:如图甲建立直角坐标系,把各个力分解到两个坐标轴上,并求出x轴和y轴上的合力Fx和Fy,有
Fx=F1+F2cos 37°-F3cos 37°=27 N
Fy=F2sin 37°+F3sin 37°-F4=27 N即合力的大小约为38.2 N,方向与F1方向成45°夹角斜向上。
答案:合力的大小约为38.2 N,方向与F1方向成45°夹角斜向上探究一探究二探究三当堂检测问题导引名师精讲典例剖析探究三当堂检测探究一探究二123451.(多选)将一个力F分解为两个分力F1和F2,则下列说法中正确的是( )
A.F是物体实际受到的力
B.F1和F2两个力在效果上可以取代力F
C.物体受到F1、F2和F三个力的作用
D.F是F1和F2的合力
解析:物体实际受到的力是F,按照合力与分力的等效替代关系,两个分力F1和F2在效果上与F相同,但不是物体实际受到的力。
答案:ABD探究三当堂检测探究一探究二123452.(多选)将力F分解为两个不为零的力,下列情况具有唯一解的是( )
A.已知两个分力的方向,并且不在同一直线上
B.已知一个分力的大小和另一分力的方向
C.已知两个分力的大小
D.已知一个分力的大小和方向
解析:力F分解为不共线的唯一一对分力的条件为已知两个分力的方向或已知同一个分力的大小和方向,选项A、D正确。已知一个分力的大小和另一个分力的方向或已知两个分力的大小,力F一般可分解为两对分力,选项B、C错误。
答案:AD探究三当堂检测探究一探究二123453.如图所示,大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形(顶角为直角),下列四个图中,这三个力的合力最大的是( )
?
解析:A选项中把F1平移到F2和F3的箭尾处,F1和F2构成的平行四边形的对角线正好和F3重合,即合力的大小为F3,方向与F3同向,则F1、F2、F3三个力的合力为2F3;同样的方法,B选项中把F3平移,可以求得合力为零;C选项中把F2平移,可以求得合力为2F1;D选项中把F3平移,可以求得合力为2F2,又因为图中的线段的长短表示力的大小,所以位于斜边上的F1最大。
答案:C探究三当堂检测探究一探究二123454.已知竖直平面内有一个大小为10 N的力作用于O点,该力与x轴正方向之间的夹角为30°,与y轴正方向之间的夹角为60°,现将它分解到x轴和y轴方向上,则( )解析:画出坐标系及受力情况,如图所示,已知两分力方向,作出平行四边形,由三角形关系得Fx=Fcos 30°=5 N,Fy=Fsin 30°=5 N。答案:B 探究三当堂检测探究一探究二123455.如图所示,直角三角形轻支架ABC的边长AB=20 cm,BC=15 cm,在A点通过细绳悬挂一个重30 N的物体,则AB杆受拉力大小为多少?AC杆受压力大小为多少?探究三当堂检测探究一探究二12345解析:将细绳的拉力分解为杆AB的拉力F1和杆AC的压力F2,如图所示,由相似三角形得答案:40 N 50 N
