❶ 歷史習題課教案怎麼寫樣品也好。
有兩個你自己看吧 一個是模板一個是實例,你可以整合一下
-------- 教 案
章節標題:習題課
教學目的:復習立體表面的交線的做法
復習軸測圖的作圖方法
教學難點:立體交線
教學重點:立體交線、軸測圖
授課方法:
教案類別: □習題課
復習題問
復問內容 學生姓名 成績
復習正等軸測圖的繪制
作業及預習要求
作業:練習冊
預習:第六章
組織教學:
復習提問:
§3-4章立體及其表面交線
一、本章重點:
1.平面立體和曲面立體投影的畫法,及立體表面點的投影。
2.立體與平面相交其交線的畫法,既求截交線。
3.兩回轉體軸線垂直相交其交線的畫法。
4.立體的尺寸標注。
二、本章難點:
1.圓球和圓環的投影及表面上點的投影。
2.圓錐、圓球被平面截切後,截交線的畫法。
3.求作相貫線。
三、本章要求:
通過本章的學習,要掌握基本體的三面投影畫法,基本體表面點的投影,能夠分析和繪制常見的截交線和兩回轉體軸線相交時的相貫線,掌握立體的尺寸標注的方法。
四、本章內容:
五、習題講解
第五章 軸 測 圖
一、本章重點
正等測與斜二測的畫法
二、本章難點
1.軸測投影的形成以及有關軸測投影的基本概念;
2.回轉體及組合體的正等測畫法;
3.斜二測圖的畫法。
三、本章要求
通過本章的學習,掌握回轉體及組合體正等測與測二測的畫法,了解軸測投影的形成和基本概念。
四、本章內容:
五、教學後記
1學生提出的疑難問題記錄:
2、對本課教學的體會及改進方法
:
第一章習題課
主備人 張永樓
教學目標:1、通過本章學習,認識如何建立運動中的相關概念,並體會用概念去描述相關質點運動的方法。了解質點、位移、速度、加速度等的意義。
2、並學會用計時器測質點的速度和加速度。
3、通過學習思考及對質點的認識,了解物理學中模型和工具的特點,體會其在探索自然規律中的重要作用。如質點的抽象、參考系的選擇、勻速直線運動的特點等。
教學重點:位移、速度、加速度三個基本概念,及對這三個概念的應用。
教學難點:對位移、速度、加速度三個基本概念的理解,掌握其矢量性,解決與這三個概念相關的實際問題。
教學過程:
例1.在研究下列哪些運動時,指定的物體可以看作質點 ( )
A.從廣州到北京運行中的火車 B.研究車輪自轉情況時的車輪.
C.研究地球繞太陽運動時的地球 D.研究地球自轉運動時的地球
解析:物體可簡化為質點的條件是:物體的大小和形狀在所研究的問題中應屬於無關或次要的因素。一般說來,物體平動時或所研究的距離遠大於物體自身的某些幾何尺寸時,便可簡化為質點。
答案:AC
例2.下列說法中正確的是( )
A.平均速度就是速度的平均值
B.瞬時速率是指瞬時速度的大小
C.火車以速度v經過某一段路,v是指瞬時速度
D.子彈以速度v從槍口射,v是平均速度
分析:根據平均速度和瞬時速度的定義進行判斷。
解:平均速度不是速度平均值;瞬時速率就是瞬時速度的大小;火車以速度v經過某一段路,v是指在這段路上的平均速度,子彈以速度v從槍口射出,v是指出槍口時的瞬時速度。
答案B
例3.一同學在使用打點計時器時,紙帶上點不是圓點而是一些短線,這可能的原因是(D )
A.接在直流電源上 B.電源電壓不穩
C.電源頻率不穩 D.打點針壓得過緊
解析:A.接在直流電源上不會打點。A錯。
B.打點與電壓是否穩定無關,點痕重輕與電壓有關。B錯。
C.頻率不同打的點仍為圓點。故C錯。
D.打點針壓得過緊。針和紙接觸時間長,打出一些短線。D正確。
1.下列關於質點的說法中,正確的是 ( D ) A.質點是一個理想化模型,實際上並不存在,所以,引入這個概念沒有多大意義
B.只有體積很小的物體才能看作質點
C.凡輕小的物體,皆可看作質點
D.如果物體的形狀和大小對所研究的問題屬於無關或次要因素時,即可把物體看作質點
2.有關參照物的說法中,正確的是 ( D )
A.運動的物體不能做參照物
B.只有固定在地面上的物體才能做參照物
C.參照物可以不同,但對於同一個物體,運動的描述必須是相同的
D.要研究某一個物體的運動情況,必須先選定參照物
3.第一次世界大戰期間,一名法國飛行員在2000 m高空飛行時,發現臉旁有一個小東西他以為是一隻小昆蟲,敏捷地把它一把抓過來,令他吃驚的是,抓到的竟是一顆子彈。飛行員能抓到子彈,是因為 ( B )
A.飛行員的反應快 B.子彈相對於飛行員是靜止的
C.子彈已經飛得沒有勁了,快要落在地上了 D.飛行員的手有勁
4.下面的幾個速度中表示平均速度的是 ( B ) A.子彈射出槍口的速度是800 m/s,以 790 m/s的速度擊中目標
B.汽車從甲站行駛到乙站的速度是40 km/h
C.汽車通過站牌時的速度是72 km/h
D.小球第3 s末的速度是6 m/s.
5.下列關於打點計時器的說法中正確的是 ……………………………………………(BC )
A.打點計時器使用低壓直流電源
B.打點計時器使用低壓交流電源
C.使用打點計時器打出的紙帶相鄰兩個點的時間間隔為0.02 s
D.使用打點計時器打出的紙帶相鄰兩個點的時間間隔為0.1 s
6.電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,根據打點計時器打出的紙帶,我們可以從紙帶上直接得到的物理量是(AB )
A.時間間隔 B.位移 C.加速度 D.平均速度
7.打點計時器打出的紙帶 ……………………………………………………………( BC )
A.能准確地求出某點的瞬時速度
B.只能粗略地求出某點的瞬時速度
C.能准確地求出某段時間內的平均速度
D.可以任意地利用某段時間內的平均速度代表某點的瞬時速度
8.某物體沿一直線運動,其v-t圖象如圖所示,則下列說法錯誤的是……………………………………………………………………………………( AC )
A.第2 s內和第3 s內速度方向相反
B.第2 s內和第3 s內的速度方向相同
C.第3 s內速度方向發生變化
D.第5 s內速度方向與第1 s內速度方向相反
9下面關於加速度的說法中正確的是…………………(CD )
A.加速度就是物體增加的速度
B.加速度就是速度變化的大小
C.加速度是用來描述速度變化快慢的物理量
D.加速度的方向要由速度變化的方向來定
10.一質點做勻變速運動,初速度大小為2m/s,3s後末速度大小變為4m/s,則下列判斷正確的是…………………………………(BC )
A.速度變化量的大小可能小於2m/s B.速度變化最的大小可能大於2m/s
C.加速度大小可能小於6m/s2 D.加速度大小一定大於6m/s2
11.關於加速度,下述說法中正確的是…………………( ABC )
A.加速度的大小與速度的大小無必然聯系
B.加速度的方向與速度的方向可能相同,也可能相反
C.加速度很大時物體速度可能很小
D.加速度大的物體速度變化一定很大
12.足球守門員在發門球時,將一個靜止的質量為0.4 kg的足球,以10 m/s的速度踢出, 若守門員踢球的時間為0.1s,則足球的平均加速度為___100___________m/s2;足球沿草地作直線運動,速度不斷減小,設加速度大小恆為2m/s2,3s後足球運動到距發球點20 m的後衛隊員處,則此過程中,足球運動的平均速度為______6.7__________m/s,後衛隊員接到球時,足球的速度為____4__m/s
13.某一施工隊執行爆破任務,已知導火索的火焰順著導火索燃燒的速度是0.8 cm/s,為了使點火人在導火索火焰燒到爆炸物以前能夠跑到離點火處120 m遠的安全地方去,導火索需要 0.24 m才行。(假設人跑的速率是4 m/s)
14.計算物體在下列時間段內的加速度:
(1)一輛汽車從車站出發做勻加速直線運動,經10s速度達到108 km/h。
(2)以40 m/s的速度運動的汽車,從某時刻起開始剎車,經8 s停下。
(3)沿光滑水平地面以10 m/s的速度運動的小球,撞牆後以同樣的速率反方向彈回,與牆接觸的時間為0.2 s。
答案:(1)a1=3 m/s2,(2)a2=-5 m/s2,(3)a3=-100 m/s2
15.一個物體做直線運動時的速度圖線如圖 所示,則物體在OA段運動性質是___________,加速度是________m/s2;AB段的運動性質是____________,加速度是________m/s2;BC 段的運動性質是____________,加速度是________m/s2。
答案:勻加速直線運動,6.7,勻速直線運動,0,勻減速直線運動,-10;
❷ 高中物理選修1-1
一、 幾個基本概念:
(1) 機械運動:一個物體相對別的物體的位置發生了改變,即物體發生了機械運動。
① 運動的絕對性:宇宙中任何物體都在運動。
② 運動描述的相對性:物體運動的描述和研究必須是相對於其它物體而言。
(2) 參考系(參照物):
① 為了描述和研究物體的運動而假定不動的其它物體叫參考系(參照物)。
② 描述物體是否運動是相對於參考系而言的,看它相對於參考系位置是否改變。
③ 對同一運動,選擇的參考系不同,描述出來的運動情況可能不同。
④ 參考系的選取是任意的,但應以觀測方便或使運動的描述盡可能簡單為原則。在地面上的物體運動我們通常選取地面作為參考系。
(3) 質點(有質量的點):如果物體的大小和形狀對我們研究的問題沒有影響或影響很小,此時物體的大小和形狀可以忽略,即用一個有質量的點來代替物體。
(4) 直線運動和曲線運動:
① 質點通過的路徑叫質點的軌跡。
② 質點的運動軌跡是直線的叫直線運動;質點的運動軌跡是曲線的叫曲線運動。
(5) 時刻和時間:
① 時刻也稱為時刻點,如:
② 時間也就是時間間隔,如:
(6) 位移和路程:
① 位移指質點始末兩點間的有向線段。矢量(S的物理意義:描述了質點的位置的變化)
② 路程指質點通過的實際路徑的長度。標量
二、 速度和速率(v的物理意義:描述質點的運動快慢的物理量)
(1) 速度:速度的大小等於位移的大小與時間的比值v= s / t,方向為質點的運動方向。
(2) 速率:速率等於路程與時間的比值。標量
單位:m/s 1 km/h = 1/3.6m/s、1 m/s = 3.6 km/h
(3) 勻速直線運動:速度的大小 = 速率。
變速直線運動:
三、 勻速直線運動:
(1) 位移、速度和時間的關系:在任意相等的時間內位移都相等。
(2) 位移 — 時間圖象(S—t圖):表示位移隨時間變化的圖象。
① 勻速直線運動的S - t圖是一條直線。
② <1>從S - t圖中可以直接讀出:
ⅰ任意一段時間內質點的位移
ⅱ質點通過任意一段位移所需要的時間
<2>從S-t圖中可以求出:質點的速度。
v=s/t=tanθ=K斜率,由此可用S -t圖比較和計算速度的大小。
(3) 速度— 時間圖象(v—t圖):表示速度隨時間變化的圖象。
① 勻速直線運動的v-t圖是一條平行於時間軸的直線。
② <1>從v-t圖中可以直接讀出:質點的速度。即與縱軸的交點v0 。
<2>從v-t圖中可以求出:在任意一段時間內的位移。可用求面
積的辦法求位移S = v0 t0= 圖中陰影部分的面積。
※ ① S-t圖、v-t圖、質點的運動軌跡都不是同一回事。
② 位移 — 時間圖象和速度— 時間圖象的區分:縱軸分別是位移和速度。
③ 位移和速度有「正、負」。「正、負」不表示數值的大小,而表示其方向與規定的方向相反。
四、 變速直線運動:
(1) 位移和時間的關系:相等的時間內位移不相等的直線運動。
(2) 速度和時間的關系:隨時間的變化,質點的速度是變化的。(大小或方向改變)
※ 平均速度等於總位移與總時間的比值: =S總t總
① 如果連續相等的時間內的速度分別為v1、v2,則全程的平均速度為: = v1+v2 2
② 如果連續相等的位移內的速度分別為v1、v2,則全程的平均速度為: = 2v1v2v1+v2
五、 勻變速直線運動:
(1) 概念:在變速直線運動中,在任意相等的時間內速度的改變數都相等。或說成勻變速直線運動是加速度不變的運動。(加速度不變即加速度的大小和方向都不變)
(2) 加速度:(a的物理意義:描述物體速度改變快慢的物理量)。矢量
a = vt-v0t 只是加速度的計算式,其中a 與△v、vt、v0均無直接關系。
(3)Ⅰ、勻變速直線運動的規律
① 速度和時間的關系:vt = v0 + at
② 位移的時間的關系:s = v0t + 12 at2
③ 位移的速度的關系:2as = vt2 - v02
採用上述公式計算時要 注意:
<1> 勻加速運動時,a代「正」值
<2> 勻減速運動時,a代「負」值
<3> 勻減速至靜止的情況,首先要判斷減速至靜
止需要的最大時間:tmax = -v0a (此時a為
「負」),比較tmax和題目中要求的時間的大
小,然後用較小的時間來計算一切問題。
④勻變速直線運動的平均速度:
⑤ 勻變速直線運動中點時刻的速度:
⑥ 勻變速直線運動中間位置的速度:
Ⅱ、初速度為零(v0 = 0)的勻變速直線運動的規律:
① 的速度之比:v1 : v2 : v3 … vn = 1 : 2 : 3 … n
② 的位移之比:S1 : S2 : S3 … Sn = 1 : 4 : 9 … n2
③連續相等的時間內的位移之比:SⅠ : SⅡ : SⅢ … SN = 1 : 3 : 5 … (2N-1)
④連續相等的時間內的位移之差是恆量. SⅡ - SⅠ= SⅢ -SⅡ= … =SN - SN -1= aT2
⑤通過 所需的時間之比:t1 : t2 : t3 … tn = 1 : 2 : 3 … n
⑥經連續相等的位移需時間比:tⅠ : tⅡ : tⅢ… tN =1 :( 2 -1) : ( 3 -2 ) … (N -N-1 )
Ⅲ、勻變速直線運動的加速度可用相等的時間間隔T內的位移求出:a = SN -SM(N-M)T2
六、 自由落體運動:
(1) 概念:物體只在重力的作用下從靜止開始自由下落的這種運動。
(2) 自由落體運動的特點: ① 初速度 v0=0 ② 只受到重力作用 ③ 加速度為重力加速度g,其大小不改變,方向始終是豎直向下(第一章所講的g) ④ 是勻加速運動。
(3) 常用到的公式:
① 自由落體運動是初速度為零勻變速運動,設位移(高度)為h,加速度為g,下落時間為t,某段時間或某段位移的末速度為v 。則有:
v = g t v=2gh h = 12 g t2 h = v2 2g t = 2hg t = v g
② 既然是初速度為零勻變速運動,上述的初速度為零勻變速運動的一切規律均適用。
七、 豎直上拋運動:
(1) 概念:物體只在重力的作用下以一定的速度v0向上拋出的物體的運動。
(2) 豎直上拋運動的特點:①初速度 v0≠ 0,初速度方向向上 ②只受到重力作用 ③加速度為重力加速度g,方向始終是豎直向下(g取「負」)④是勻變速運動 ⑤上升到最高點的時間:tmax = -v0g ⑥上上升的最大高度:Smax = -v022g ⑦上升過程和回落到拋出點過程是對稱的兩個過程。 牢記:在豎直上拋運動中g取「負」值
(3) 豎直上拋運動的處理方法:
① 分段法:上升過程是a = g (負),vt=0的勻減速運動;下落過程是自由落體運動。
② 整體法:將全過程看作是初速度為v0 ,加速度為g (負)的勻變速直線運動。但必須要注意方程的矢量性,習慣上取v0的方向為正方向,則vt>0時物體正在上升,vt<0時物體正在下降,vt=0時物體達最高點;S為正時物體處於拋出點上方,S為負時物體處於拋出點下方,S為零時物體回到拋出點。
九、 追及問題和相遇問題:
(1)分析方法:① 解決此類問題一定要分析所需滿足的兩個關系:速度關系、位移關系.
② 分析方法常用:公式法、圖象法
(2)初速度為零的勻加速運動的物體追趕同向的勻速運動的物體:①追上前有最大距離的條件是:兩物體速度相等 ②追上時兩物體的「位移」相等.
(3) 勻減速運動的物體追趕同向的勻速運動的物體:解決此類問題以「公式法」為主,解決時:假設兩物體在t時刻時相遇,可列出兩物體「位移」相等的方程(關於t的一元二次方向),通過此方程,判斷Δ=b2 - 4ac即可解決。
①Δ>0,可相遇兩次;②Δ=0,可相遇一次;③Δ<0,不能相遇。
(4) 勻速運動的物體追趕勻減速運動的物體:判斷是先追上後停還是先停後追上。判斷辦法:由減速運動的初速度和加速度算出停止時間t1;再設t2時間追上,用兩「位移」相等算也時間t2,比較:
①若t1> t2 ,則先追上後停:用兩「位移」相等即可算計出追上的時間t2。
②若t1< t2,,則先停後追上:先算出停止時間內兩物體的位移,再求出停止時兩物體之間的距離,此距離由勻速運動單獨完成,算出時間t3,追上時間為t= t1+ t3。
十、 打點計時器測量勻變速直線運動的加速度:電磁打點計時器需4-6V的交流電(電火花打點計時器需200V的交流電),頻率為50Hz;實際點間的時間間隔為0.02s,通常計數點間的時間間隔為0.1s。①常用逐差法計算加速度 ②用勻變速運動的中點時刻的速度等於平均速度計算各點的速度。
第一章 力 物體的平衡
考綱要求
1.力是物體間的相互作用,是物體發生形變和物體運動狀態變化的原因。力是矢量。力的合成和分解。 Ⅱ
2.重力是物體在地球表面附近所受到的地球對它的引力。重心。 Ⅱ
3.形變和彈力,胡克定律。 Ⅱ
4.靜摩擦,最大靜摩擦力。 Ⅰ
5.滑動摩擦,滑動摩擦定律。 Ⅱ
6.共點力作用下物體的平衡。 Ⅱ
知識網路:
單元切塊:
按照考綱的要求,本章內容可以分成三部分,即:力的概念、三個性質力;力的合成和分解;共點力作用下物體的平衡。其中重點是對摩擦力和彈力的理解、熟練運用平行四邊形定則進行力的合成和分解。難點是受力分析。
§1 力的概念 三個性質力
教學目標:
1.理解力的概念;
2.掌握重力、彈力、摩擦力的產生、大小和方向
3.掌握受力分析的基本方法和基本技能
教學重點:彈力、摩擦力,受力分析
教學難點:受力分析
教學方法:講練結合,計算機輔助教學
教學過程:
一、力的概念:力是物體對物體的作用
(1)力不能離開物體而獨立存在,有力就一定有「施力」和「受力」兩個物體。二者缺一不可。
(2)力的作用是相互時
(3)力的作用效果:①形變;②改變運動狀態
(4)力的圖示(課件演示)
力的分類
1.按性質分
重力(萬有引力)、彈力、摩擦力、分子力、電場力、磁場力 ……(按現代物理學理論,物體間的相互作用分四類:長程相互作用有引力相互作用、電磁相互作用;短程相互作用有強相互作用和弱相互作用。宏觀物體間只存在前兩種相互作用。)
2.按效果分
壓力、支持力、拉力、動力、阻力、向心力、回復力 ……
3.按產生條件分
場力(非接觸力)、接觸力。
二、重力:由於地球的吸引而使物體受到的力。
(1)方向;總是豎直向下
(2)大小:G=mg
注意:重力是萬有引力的一個分力,另一個分力提供物體隨地球自轉所需的向心力,在兩極處重力等於萬有引力。由於重力遠大於向心力,一般情況下近似認為重力等於萬有引力。
(3)重心:重力的等效作用點。重心的位置與物體的形狀及質量的分布有關。重心不一定在物體上。質量分布均勻、形狀規則的物體,重心在幾何中心上.薄板類物體的重心可用懸掛法確定。
三、彈力
1.彈力的產生條件
彈力的產生條件是兩個物體直接接觸,並發生彈性形變。
2.彈力的方向
⑴壓力、支持力的方向總是垂直於接觸面。
⑵繩對物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。
⑶桿對物體的彈力不一定沿桿的方向。如果輕直桿只有兩個端點受力而處於平衡狀態,則輕桿兩端對物體的彈力的方向一定沿桿的方向。
【例1】 如圖所示,光滑但質量分布不均勻的小球的球心在O點,重心在P點,靜止在豎直牆和桌邊之間。試畫出小球所受彈力。
解析:由於彈力的方向總是垂直於接觸面,在A點,彈力F1應該垂直於球面,所以沿半徑方向指向球心O;在B點彈力F2垂直於牆面,因此也沿半徑指向球心O。
點評:注意彈力必須指向球心,而不一定指向重心。又由於F1、F2、G為共點力,重力的作用線必須經過O點,因此P和O必在同一豎直線上,P點可能在O的正上方(不穩定平衡),也可能在O的正下方(穩定平衡)。
【例2】 如圖所示,重力不可忽略的均勻桿被細繩拉住而靜止,試畫出桿所受的彈力。
解析:A端所受繩的拉力F1沿繩收縮的方向,因此沿繩向斜上方;B端所受的彈力F2垂直於水平面豎直向上。
點評:由於此直桿的重力不可忽略,其兩端受的力可能不沿桿的方向。
桿受的水平方向合力應該為零。由於桿的重力G豎直向下,因此桿的下端一定還受到向右的摩擦力f作用。
【例3】 圖中AC為豎直牆面,AB為均勻橫梁,其重為G,處於水平位置。BC為支持橫梁的輕桿,A、 B、C三處均用鉸鏈連接。試畫出橫梁B端所受彈力的方向。
解析:輕桿BC只有兩端受力,所以B端所受壓力沿桿向斜下方,其反作用力輕桿對橫梁的彈力F沿輕桿延長線方向斜向上方。
【例4】畫出圖中物體A所受的力(P為重心,接觸面均光滑)
解析:判斷彈力的有無,可以採用拆除法:「拆除」與研究對象(受力物體)相接觸的物體(如題中的繩或接觸面),如果研究對象的運動狀態不發生改變,則不受彈力,否則將受到彈力的作用。各圖受力如下圖所示。
3.彈力的大小
對有明顯形變的彈簧,彈力的大小可以由胡克定律計算。對沒有明顯形變的物體,如桌面、繩子等物體,彈力大小由物體的受力情況和運動情況共同決定。
⑴胡克定律可表示為(在彈性限度內):F=kx,還可以表示成ΔF=kΔx,即彈簧彈力的改變數和彈簧形變數的改變數成正比。
⑵ 「硬」彈簧,是指彈簧的k值較大。(同樣的力F作用下形變數Δx較小)
⑶幾種典型物體模型的彈力特點如下表。
項目 輕繩 輕桿 彈簧
形變情況 伸長忽略不計 認為長度不變 可伸長可縮短
施力與受力情況 只能受拉力或施出拉力 能受拉或受壓可施出拉力或壓力 同桿
力的方向 始終沿繩 不一定沿桿 沿彈簧軸向
力的變化 可發生突變 同繩 只能發生漸變
【例5】如圖所示,兩物體重力分別為G1、G2,兩彈簧勁度系數分別為k1、k2,彈簧兩端與物體和地面相連。用豎直向上的力緩慢向上拉G2,最後平衡時拉力F=G1+2G2,求該過程系統重力勢能的增量。
解析:關鍵是搞清兩個物體高度的增量Δh1和Δh2跟初、末狀態兩根彈簧的形變數Δx1、Δx2、Δx1/、Δx2/間的關系。
無拉力F時 Δx1=(G1+G2)/k1,Δx2= G2/k2,(Δx1、Δx2為壓縮量)
加拉力F時 Δx1/=G2/k1,Δx2/= (G1+G2) /k2,(Δx1/、Δx2/為伸長量)
而Δh1=Δx1+Δx1/,Δh2=(Δx1/+Δx2/)+(Δx1+Δx2)
系統重力勢能的增量ΔEp= G1Δh1+G2Δh2
整理後可得:
四、摩擦力
1.摩擦力產生條件
摩擦力的產生條件為:兩物體直接接觸、相互擠壓、接觸面粗糙、有相對運動或相對運動的趨勢。這四個條件缺一不可。
兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件。(沒有彈力不可能有摩擦力)
2.滑動摩擦力大小
⑴在接觸力中,必須先分析彈力,再分析摩擦力。
⑵只有滑動摩擦力才能用公式F=μFN,其中的FN表示正壓力,不一定等於重力G。
【例6】如圖所示,用跟水平方向成α角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運動,木塊和天花板間的動摩擦因數為μ,求木塊所受的摩擦力大小。
解析:由豎直方向合力為零可得FN=Fsinα-G,因此有:f =μ(Fsinα-G)
3.靜摩擦力大小
⑴必須明確,靜摩擦力大小不能用滑動摩擦定律F=μFN計算,只有當靜摩擦力達到最大值時,其最大值一般可認為等於滑動摩擦力,既Fm=μFN
⑵靜摩擦力的大小要根據物體的受力情況和運動情況共同確定,其可能的取值范圍是
0<Ff ≤Fm
【例7】 如圖所示,A、B為兩個相同木塊,A、B間最大靜摩擦力Fm=5N,水平面光滑。拉力F至少多大,A、B才會相對滑動?
解析:A、B間剛好發生相對滑動時,A、B間的相對運動狀態處於一個臨界狀態,既可以認為發生了相對滑動,摩擦力是滑動摩擦力,其大小等於最大靜摩擦力5N,也可以認為還沒有發生相對滑動,因此A、B的加速度仍然相等。分別以A和整體為對象,運用牛頓第二定律,可得拉力大小至少為F=10N
點評:研究物理問題經常會遇到臨界狀態。物體處於臨界狀態時,可以認為同時具有兩個狀態下的所有性質。
4.摩擦力方向
⑴摩擦力方向和物體間相對運動(或相對運動趨勢)的方向相反。
⑵摩擦力的方向和物體的運動方向可能成任意角度。通常情況下摩擦力方向可能和物體運動方向相同(作為動力),可能和物體運動方向相反(作為阻力),可能和物體速度方向垂直(作為勻速圓周運動的向心力)。在特殊情況下,可能成任意角度。
【例8】 小車向右做初速為零的勻加速運動,物體恰好沿車後壁勻速下滑。試分析下滑過程中物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的關系。
解析:物體受的滑動摩擦力始終和小車的後壁平行,方向豎直向上,而物體相對於地面的速度方向不斷改變(豎直分速度大小保持不變,水平分速度逐漸增大),所以摩擦力方向和運動方向間的夾角可能取90°和180°間的任意值。
點評:由上面的分析可知:無明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動力。就是說:彈力、靜摩擦力的大小和方向都無法由公式直接計算得出,而是由物體的受力情況和運動情況共同決定的。
五、物體的受力分析
1.明確研究對象
在進行受力分析時,研究對象可以是某一個物體,也可以是保持相對靜止的若干個物體。在解決比較復雜的問題時,靈活地選取研究對象可以使問題簡潔地得到解決。研究對象確定以後,只分析研究對象以外的物體施予研究對象的力(即研究對象所受的外力),而不分析研究對象施予外界的力。
2.按順序找力
先場力(重力、電場力、磁場力),後接觸力;接觸力中必須先彈力,後摩擦力(只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力)。
3.只畫性質力,不畫效果力
畫受力圖時,只能按力的性質分類畫力,不能按作用效果(拉力、壓力、向心力等)畫力,否則將出現重復。
4.需要合成或分解時,必須畫出相應的平行四邊形(或三角形)
在解同一個問題時,分析了合力就不能再分析分力;分析了分力就不能再分析合力,千萬不可重復。
【例9】 如圖所示,傾角為θ的斜面A固定在水平面上。木塊B、C的質量分別為M、m,始終保持相對靜止,共同沿斜面下滑。B的上表面保持水平,A、B間的動摩擦因數為μ。⑴當B、C共同勻速下滑;⑵當B、C共同加速下滑時,分別求B、C所受的各力。
解析:⑴先分析C受的力。這時以C為研究對象,重力G1=mg,B對C的彈力豎直向上,大小N1= mg,由於C在水平方向沒有加速度,所以B、C間無摩擦力,即f1=0。
再分析B受的力,在分析 B與A間的彈力N2和摩擦力f2時,以BC整體為對象較好,A對該整體的彈力和摩擦力就是A對B的彈力N2和摩擦力f2,得到B受4個力作用:重力G2=Mg,C對B的壓力豎直向下,大小N1= mg,A對B的彈力N2=(M+m)gcosθ,A對B的摩擦力f2=(M+m)gsinθ
由於B、C 共同加速下滑,加速度相同,所以先以B、C整體為對象求A對B的彈力N2、摩擦力f2,並求出a ;再以C為對象求B、C間的彈力、摩擦力。
這里,f2是滑動摩擦力N2=(M+m)gcosθ, f2=μN2=μ(M+m)gcosθ
沿斜面方向用牛頓第二定律:(M+m)gsinθ-μ(M+m)gcosθ=(M+m)a
可得a=g(sinθ-μcosθ)。B、C間的彈力N1、摩擦力f1則應以C為對象求得。
由於C所受合力沿斜面向下,而所受的3個力的方向都在水平或豎直方向。這種情況下,比較簡便的方法是以水平、豎直方向建立直角坐標系,分解加速度a。
分別沿水平、豎直方向用牛頓第二定律:
f1=macosθ,mg-N1= masinθ,
可得:f1=mg(sinθ-μcosθ) cosθ N1= mg(cosθ+μsinθ)cosθ
點評:由本題可以知道:①靈活地選取研究對象可以使問題簡化;②靈活選定坐標系的方向也可以使計算簡化;③在物體的受力圖的旁邊標出物體的速度、加速度的方向,有助於確定摩擦力方向,也有助於用牛頓第二定律建立方程時保證使合力方向和加速度方向相同。
【例10】 小球質量為m,電荷為+q,以初速度v向右沿水平絕緣桿滑動,勻強磁場方向如圖所示,球與桿間的動摩擦因數為μ。試描述小球在桿上的運動情況。
解析:先分析小球的受力情況,再由受力情況確定其運動情況。
小球剛沿桿滑動時,所受場力為:重力mg方向向下,洛倫茲力Ff=qvB方向向上;再分析接觸力:由於彈力FN的大小、方向取決於v和 的大小關系,所以須分三種情況討論:
⑴ v> ,在摩擦力作用下,v、Ff、FN、f都逐漸減小,當v減小到等於 時達到平衡而做勻速運動;⑵ v< ,在摩擦力作用下,v、Ff逐漸減小,而FN、f逐漸增大,故v將一直減小到零;⑶ v= ,Ff=G, FN、f均為零,小球保持勻速運動。
【例11】 一航天探測器完成對月球的探測任務後,在離開月球的過程中,由靜止開始沿著與月球表面成一傾斜角的直線飛行,先加速運動,再勻速運動。探測器通過噴氣而獲得推動力。以下關於噴氣方向的描述中正確的是
A.探測器加速運動時,沿直線向後噴氣
B.探測器加速運動時,豎直向下噴氣
C.探測器勻速運動時,豎直向下噴氣
D.探測器勻速運動時,不需要噴氣
解析:探測器沿直線加速運動時,所受合力F合方向與運動方向相同,而重力方向豎直向下,由平行四邊形定則知推力方向必須斜向上方,因此噴氣方向斜向下方。勻速運動時,所受合力為零,因此推力方向必須豎直向上,噴氣方向豎直向下。選C
附:
知識要點梳理 閱讀課本理解和完善下列知識要點
(一)、力的概念
1.力是 。
2.力的物質性是指 。
3.力的相互性是 ,施力物體必然是受力物體,力總是成對的。
4.力的矢量性是指 ,形象描述力用 。
5.力的作用效果是 或 。
6.力可以按其 和 分類。
舉例說明:
(二)、重力
1.概念:
2.產生條件:
3.大小: G = mg (g為重力加速度,它的數值在地球上的 最大, 最小;在同一地理位置,離地面越高,g值 。一般情況下,在地球表面附近我們認為重力是恆力。
4.方向: 。
5.作用點—重心:質量均勻分布、有規則形狀的物體重心在物體的 ,物體的重心 物體上(填一定或不一定)。
質量分布不均或形狀不規則的薄板形物體的重心可採用 粗略確定。
(三)、彈力
1.概念:
2.產生條件(1) ;
(2) 。
3.大小:(1)與形變有關,一般用平衡條件或動力學規律求出。
(2)彈簧彈力大小胡克定律: f = kx
式中的k被稱為 ,它的單位是 ,它由 決定;式中的x是彈簧的 。
4.方向:與形變方向相反。
(1)輕繩只能產生拉力,方向沿繩子且指向 的方向;
(2)堅硬物體的面與面,點與面接觸時,彈力方向 接觸面(若是曲面則是指其切面),且指向被壓或被支持的物體。
(3)球面與球面之間的彈力沿半徑方向,且指向受力物體。
(四)、摩擦力
1.產生條件:(1)兩物體接觸面 ;②兩物體間存在 ;
(2)接觸物體間有相對運動( 摩擦力)或相對運動趨勢( 摩擦力)。
2.方向:(1)滑動摩擦力的方向沿接觸面和 相反,與物體運動方向 相同。
(2)靜摩擦力方向沿接觸面與物體的 相反。可以根據平衡條件或牛頓運動定律判斷。
3.大小:
(1)滑動摩擦力的大小: f = μN 式中的N是指 ,不一定等於物體的重力;式中的μ被稱為動摩擦因數,它的數值由 決定。
(2)靜摩擦力的大小: 0< f靜 ≤ fm 除最大靜摩擦力以外的靜摩擦力大小與正壓力 關,最大靜摩擦力近似等於滑動摩擦力,與正壓力成 比;靜摩擦力的大小應根據平衡條件或牛頓運動定律來進行計算。