haihongyuan.com
海量文库 文档专家
全站搜索:
您现在的位置:首页 > 幼儿教育 > 育儿理论经验育儿理论经验

教师相互作用力

发布时间:2013-12-13 13:32:25  

第二章 相互作用

第 1 课时 力、重力、弹力

基础知识归纳

1.力的概念

(1)力的概念:力是.

(2)力的基本特征:

①物质性:力不能 脱离物体 而独立存在.

②相互性:力的作用是 相互 的.

③矢量性:既有大小,又有方向,其运算法则为 平行四边形定则 .

④独立性:一个力作用在某一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 . ⑤同时性:物体间的相互作用总是 同时 产生, 同时 变化, 同时 消失.

(3)力的作用效果:使物体发生或使物体的运动状态发生改变(即产生).

(4)力的表示

可用力的图示或力的示意图表示,其中力的图示包含力的 大小 、 方向 和作用点三要素.

(5)力的分类

①按 性质 分:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等.

②按 效果 分:压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等.

③按研究对象分:内力和外力.

【说明】:性质不同的力可能有相同的效果,效果不同的力也可能是性质相同的。

2.重力

(1)重力的产生:由于.地球周围的物体,无论与地球接触与否,运动状态如何,都要受到地球的吸引力,因此任何物体都要受到重力的作用.

(2)方向:总是.

(3)大小:.

(4)重心:重力的等效作用点.重心的位置与和有关.重心在物体上. 质量分布均匀、形状规则 的物体的重心在几何中心上.薄板类物体的重心可用 悬挂法 确定.

3.弹力

(1)定义:发生弹性形变的物体,对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力.

(2)产生条件:两物体;两者缺一不可,并且弹力和形变同时,同时 消失 .

(3)方向:与的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体.

(4)大小:弹簧类物体在F=.非弹簧类弹力大小应由或力学规律 求解.

『题型解析』

【例1】甲、乙两拳击动员竞技,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,但是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此时的受力物体是空气

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:力的作用是相互,同时存在着施力物体与受力物体,只要有力产生必然存在着施力物体与受力物体,甲运动员击空了,但在其击拳过程中,其拳头、胳膊与躯干的相互作用系统内由于相互作用而产生力,故选C.

【例2】关于力的叙述中正确的是( C )

A.只有相互接触的物体间才有力的作用

B.物体受到力作用,运动状态一定改变

C.施力物体一定受力的作用

D.竖直向上抛出的物体,物体竖直上升,是因为竖直方向受到升力的作用

【例3】关于力的说法中正确的是( D )

A.力可以离开施力物体或受力物体而独立存在

B.对于力只需要说明其大小,而无需说明其方向

C.一个施力物体只能有一个受力物体

D.一个受力物体可以有几个施力物体

【例4】关于力的分类,下列叙述中正确的是( B )

A.根据效果命名的同一名称的力,性质一定相同

B.根据效果命名的不同名称的力,性质可能相同

C.性质不同的力,对于物体的作用效果一定不同

D.性质相同的力,对于物体的作用效果一定相

【例1】关于重力的说法正确的是( C )

A物体重力的大小与物体的运动状态有关,当物体处于超重状态时重力大,当物体处于失重状态时,物体的重力小。 B重力的方向跟支承面垂直

C重力的作用点是物体的重心

D重力的方向是垂直向下

★解析:物体无论是处于超重或失重状态,其重力不变,只是视重发生了变化,物体的重力随在地球上的纬度变化而变化,所以 A错.重力的方向是竖直向下,不可说为垂直向下,垂直往往给人们一种暗示,与支承面垂直,重力的方向不一定很支承面垂直,如斜面上的物体所受重力就不跟支承面垂直.所以DB错.重心是重力的作用点,所以c对.

【例2】下面关于重力、重心的说法中正确的是( D )

A.风筝升空后,越升越高,其重心也升高

B.质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上

C.舞蹈演员在做各种优美动作的时,其重心位置不断变化

D.重力的方向总是垂直于地面

【例3】下列说法中正确的是( D )

A.自由下落的石块速度越来越大,说明石块所受重力越来越大

B.在空中飞行的物体不受重力作用

C.一抛出的石块轨迹是曲线,说明石块所受重力的方向始终在改变

D.将石块竖直向上抛出,在先上升后下落的整个过程中,石块所受重力的大小和方向都保持不变

【例4】一个物体重力为2N,在下列情况下它所受的重力仍是2N的是( ABD )

A.将它竖直向上抛起

B.将它放到水里,它被浮起来

C.将它放到月球或木星上

D.将它放到高速行驶的列车上

重点难点突破

一、弹力有无的判断方法

1.根据弹力产生的条件直接判断

根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力.此方法多用来判断形变较明显的情况.

2.利用假设法判断

对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,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,则此处一定存在弹力.

如要判断图2-1-2中静止在光滑水平面上的球是否受到斜面对它的弹力作用,可先假设有弹

力FN2与斜面间虽接触,但并不挤压,故不存在弹力FN2.

3.根据“物体的运动状态分析”分析弹力

运动定律等,求解物体间的弹力

由运动状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依据物体的运动状态,由二力平衡或牛顿

【例1】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.

【解析】以A、B两物体及轻杆为研究对象,当它们沿斜面匀速下滑时,有(mA+mB)gsin θ-μ(mA+mB)gcos θ=0 解得μ=tan θ

再以B为研究对象,设轻杆对B的弹力为F,则

mBgsin θ+F-μmgcos θ=0

将μ=tan θ代入上式,可得F=0,即细杆上没有弹力.

【思维提升】本题在解答过程中,是假设弹力存在,并假设弹力的方向,然后根据假设的前提条件去定量计算,从而判断弹力是否存在.

二、弹力方向的判断方法

1.根据物体产生形变的方向判断

物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反,与自身(受力物体)形变方向相同.

2.根据物体的运动状态判断

由状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态符合,依据物体的运动状态,由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程,确定弹力方向.

3.

2.弹力的方向

【例1】如图甲所示,小车沿水平面向右做加速直线运动,车上固定的硬杆和水平面的夹角为θ,杆的顶端固定着一个质量为m的小球.当车运动的加速度逐渐增大时,杆对小球的作用力(F1至F4变化)的受力图形(OO′沿杆方向)可能是图乙中的 ( )

【解析】小球所受重力与杆对小球的作用力的合力水平向右,画出平行四边形或三角形

如图,可知只有C图正确. 【答案】C

【思维提升】杆对球的弹力方向与球的运动状态有关,并不一定沿杆的方向,我们在解

题时一定要注意.思考一下:小车的加速度怎样时,杆对球的的弹力才沿杆的方向?(a=gcot θ,水平向右).

【拓展1】如图所示,滑轮本身的质量可忽略不计,滑轮轴O安装在一根轻木杆B上,

一根轻绳AC绕过滑轮,绳与滑轮间的摩擦不计,A端固定在墙上,且绳保持水平,C端下面

挂一个重物,BO与竖直方向夹角θ=45°,系统保持平衡.若保持滑轮的位置不变,改变θ的大

小,则滑轮受到木杆的弹力大小变化的情况是 ( D )

A.只有角θ变小,弹力才变小 B.只有角θ变大,弹力才变大

C.不论角θ变大或变小,弹力都变大 D.不论角θ变大或变小,弹力都不变

【解析】绳A和绳C的拉力大小与方向均不变,所以其合力不变,对滑轮而言,杆的作用力必与两绳拉力的合

力平衡,所以杆的弹力大小与方向均不变,D正确.

【例2】画出图2-1-2中小球或杆受到的弹力.除(2)中的地面外,其他各接触面均光滑,O为圆心.

图2-1-2 【解析】根据不同接触面上弹力的特点,作图如图2-1-3所示.

【点拨】准确掌握不同接触面上弹力方向的特点,是解决这类题的关键. 图2-1-3 O O O

F1 F2 F1 F2 F1 F2

F2 F1

三、弹力大小的计算方法

1.胡克定律:弹簧弹力大小的计算.

弹簧弹力的计算从物体的形变特征入手,通过分析形变情况,利用胡克定律求解.

2.牛顿运动定律法:其他弹力大小的计算.

弹力是被动力,其大小与物体所受的其他力的作用以及物体的运动状态有关.所以解决这类问题时要从弹力产生

的原因入手,通过分析物体的受力情况和运动状态,利用平衡条件或牛顿运动定律求解.

【例3】如图所示,物块质量为M,与甲、乙两弹簧相连接,乙弹簧下端与地面连接,甲、

乙两弹簧质量不计,其劲度系数分别为k1和k2,起初甲处于自由伸长状态.现用手将弹簧甲上端

( )

A.(k1+k2)Mg/3k1k2 B.2(k1+k2)Mg/3k1k2

C.4(k1+k2)Mg/3k1k2 D.5(k1+k2)Mg/3k1k2

【解析】问题中强调的是“大小”变为原来的1/3,没有强调乙是处于压缩状还是拉伸状.

若乙处于压缩状,ΔF=2F0/3;若乙处于拉伸状,ΔF′=4F0/3,F0=Mg.两弹簧串接,受力的变化相等,由胡克定律,ΔF=kΔx、Δx甲=ΔF/k1、Δx乙=ΔF/k2、两弹簧长度总变化Δx=Δx甲+Δx乙.所以B、C正确.

【答案】BC

【思维提升】要注意弹簧的形变有拉伸和缩短两种情况.处理弹簧伸长、缩短问题,变抽象为具体的另一方法是

恰当比例地、规范地画出弹簧不受力情况的原长情形图,画出变化过程状态图,进行对比观察,在图中找到不变的A缓缓上提,使乙产生的弹力的大小变为原来的1/3,则手提甲的上端A应向上移动

因素或位置不动的端点(弹簧的上端或下端).将一切变化的因素或变化的端点与不变的因素或不动的端点对比“看齐”,从而确定变化的量. 【例4】.如图2-1-18所示,A、B是两个物块的重力分别为3N、4N,弹簧的重力不计,整个装置沿竖直向方向处于静止状态,这时弹簧的弹力F = 2N,则天花板受到的拉力F1和地板受到的压力F2有可能是(AD) A.F1=1N,F2=6N B.F1=5N,F2=6N C.F1=1N,F2=2N D.F1=5N,F2=2N

【解析】弹簧的弹力为2N,有两种可能:一是弹簧处于拉伸状态,由A、B受力平衡可知D正确;二是弹簧处于压缩状态,同理可知A正确.【答案】AD

3.

图2-1-18

【例 2】如图2-1-5所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,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( ) A.小车静止时,F=mgsinθ,方向沿杆向上 B.小车静止时,F=mgcosθ,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/sinθ

图2-1-5

D.小车向左以加速度a运动时,F?α=arctan(a/g)

【解析】小车静止时,由物体的平衡条件知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,设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为α,如图2-1-6(1)所示. 根据牛顿第二定律有Fsinα=ma,Fcosα=mg,两式相除得tanα=a/g. 只有当球的加速度a=gtanθ时,杆对球的作用力才沿杆的方向, 此时才有F=ma/sinθ.小车向左以加速度a运动,根据牛顿第二定律知 小球所受重力mg和杆对球的作用力F的合力大小为ma,方向水平向左. 根据力的合成知三力构成图2-1-6(2)所示的矢量三角形,F?(ma)2?(mg)2, 方向斜向左上方,与竖直方向的夹角为α=arctan(a/g). 【答案】D

【点拨】杆对物体的弹力方向与物体的运动状态有关,并不一定沿杆的方向,速度a=gtanθ

图2-1-6

时,杆对球的作用力才沿杆的方向,这点同学们在解题时一定要注意.

(2)

易错门诊

【例4】如图所示,一根质量不计的横梁A端用铰链固定在墙壁上,B端用细绳悬挂在墙

壁上的C点,使得横梁保持水平状态.已知细绳与竖直墙壁之间的夹角为60°,当用另一段轻

绳在B点悬挂一个质量为M=6 kg的重物时,求轻杆对B点的弹力和绳BC的拉力各为多大?

(g取10 m/s2)

【错解】设杆对B点的弹力为F1,根据平行四边形定则作F2、G的合力F3,则F1与F3

为平衡力,两者大小相等、方向相反,如图所示.

因为∠F2BG=120°,所以F1=F2=F3=G=60 N

【错因】绳的拉力特点掌握不好,认为两段轻绳在B点相连,其拉力大小相等,所以绳BC的拉力F2等于重物的重力Mg.要能区分两类模型:①绳与杆的一端连接为结点,如本题,此时BC绳的拉力不等于重力;②绳跨过光滑滑轮,如图,此时BC绳的拉力等于重力.

【正解】设杆对B点的弹力为F1,绳BC对B点的拉力为F2,由于B点静止,B点所受的向下的拉力大小恒定为重物的重力,根据受力平衡的特点,杆的弹力F1与绳BC对B点的拉力F2的合力一定竖直向上,大小为Mg,如图所示.

根据以上分析可知弹力F1与拉力F2的合力大小

F=G=Mg=60 N

由几何知识可知F1=Ftan 60°=60 N

FF2==120 N sin 30?

即轻杆对B点的弹力为60N,绳BC的拉力为120 N.

【思维提升】求解有关弹力问题时,一定要注意对物理模型的理解和应用.

网站首页网站地图 站长统计
All rights reserved Powered by 海文库
copyright ©right 2010-2011。
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit326@126.com