2019-2020年高三物理書聯(lián)版資料 物體的平衡.DOC

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2019-2020年高三物理書聯(lián)版資料 物體的平衡 一、考點 要求 二、知識結(jié)構(gòu) 內(nèi) 容 要求 說明 力是物體間的相互作用，是物體發(fā)生形變和物體運動狀態(tài)變化的原因，力是矢量 Ⅱ （1）在地球表面附近可以認為重力近似等于萬有引力 （2）不要求知道靜摩擦因數(shù) 重力，重心 Ⅱ 形變和彈力，胡克定律 Ⅱ 靜摩擦，最大靜摩擦力 Ⅰ 滑動摩擦，滑動摩擦定律 Ⅱ 力的合成和分解 Ⅱ 共點力作用下的物體的平衡 Ⅱ 力是物體間的相互作用 力的概念 力的相互性、矢量性、物質(zhì)性 力的三要素、力的圖示 按性質(zhì)分類：重力、彈力、摩擦力等 力的分類 按效果分類：動力、阻力、拉力、壓力、支持力等 產(chǎn)生：由于地球吸引 方向：豎直向下 重力 大?。篏=mg 重心：重心是重力的等效作用點，均勻物體的重心 在幾何中心，物體的重心不一定在物體上； 力 物體的平衡 力學(xué)中常見 的三種力 產(chǎn)生：①物體直接接觸；②接觸處物體發(fā)生了彈性形變。 方向：彈力的方向與受力物體的形變方向相反； 彈力 ①在接觸面上產(chǎn)生的彈力的方向與面垂直； ②繩產(chǎn)生的彈力方向沿繩指向繩收縮的方向 大?。簭椓Υ笮∨c形變量有關(guān)，形變量越大，彈力越大 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作用點：接觸面上 產(chǎn)生：①物體接觸且擠壓；②接觸面粗糙；③有相對運動趨勢 靜摩擦力　 方向：沿接觸面的切線，與相對運動趨勢方向相反。 大?。?≤f≤fm 摩擦力 產(chǎn)生：①接觸且擠壓；②接觸面粗糙；③有相對滑 動 方向：沿接觸面的切線，與相對滑動的方向相反 動摩擦力 大?。? 作用點：接觸面上 方法：平行四邊形定則 合成 合力范圍：|F1-F2|≤F≤F1+F2 力 物體的平衡 F1、F2大小不變時，夾角θ越大，合力越小 力的合成與分解 按效果分解 方法：平行四邊形定則 分解 正交分解 　　　　　　　　已知一個分力的大小及方向 唯一解的條件 　　　　　已知兩分力方向 平衡狀態(tài)：靜止、勻速運動（a=0） 共點力的平衡 Fx = 0 平衡條件F合=0或 Fy= 0 三、本章知識考查特點及高考命題趨勢 本章內(nèi)容是力學(xué)的基礎(chǔ)，也是貫穿于整個物理學(xué)的核心內(nèi)容。本章從力的基本定義出發(fā)，通過研究重力、彈力、摩擦力，逐步認識力的物質(zhì)性、力的矢量性、力的相互性，并通過受力分析，分析物體所處的狀態(tài)或從物體所處的平衡狀態(tài)，分析物體的受力情況。物體的受力分析法是物理學(xué)重要的分析方法。由于它的基礎(chǔ)性和重要性，決定了這部分知識在高考中的重要地位。 高考對本章的考查重點是： 1、力、物體的平衡為每年高考必考內(nèi)容，以后仍將是高考的熱點。 2、力的合成與分解、共點力的平衡等在高考中或單獨出現(xiàn)或與動力學(xué)、電磁學(xué)等相結(jié)合，或選擇、填空或計算論述，或易或難，都可能出現(xiàn)。 建議：在復(fù)習(xí)常見的三種力時，應(yīng)當(dāng)多與生活中的事例相結(jié)合，使學(xué)生在感性認知的基礎(chǔ)上正確建立這些力的概念。靜摩擦力是一種非?！奥斆鳌钡牧?，其大小、方向、存亡都會隨其它力的變化而發(fā)生變化。因此分析靜摩擦力，應(yīng)教會學(xué)生從物體的運動狀態(tài)和應(yīng)用牛頓運動定律來進行分析。對于彈力的復(fù)習(xí)，通過若干具體實例的分析、練習(xí)，讓學(xué)生掌握各種常見彈力，如拉力、壓力、支持力的方向。特別是輕桿的彈力，當(dāng)桿受力較復(fù)雜時，桿中彈力的方向要具體問題具體分析。關(guān)于彈簧的彈力大小，遵守胡克定律，要求定量分析。 在理解和掌握了各種常見力以后，多做一些受力分析的習(xí)題，在練習(xí)中要注意使學(xué)生養(yǎng)成良好的受力分析習(xí)慣，提高受力分析的熟練性、正確性、規(guī)范性。 四、課本預(yù)習(xí)作業(yè) 1、力是 ，一個物體受到力的作用，一定有另外的物體施加這種作用，前者是 ，后者是 。 2、在國際單位制中，力的單位 。 3、力不僅有 ，而且有 ，力的大小可以用 來測量。 4、力的三要素是指 。 5、力的圖示是指 。 6、力的示意圖是 。 7、力的兩種分類方法:一種是根據(jù) 來分類，如 等；另一種是根據(jù) 來分類, 如 等。 8、重力是由于 而使物體受到的力。也可以說是物體的 。它的施力物體是 。 9、重力的大小G與物體的質(zhì)量m成 ，用公式表示為 。在地球表面附近，g= ，表示 。 10、重力的大小可以用 測出，當(dāng)物體 時對彈簧秤的拉力或壓力大小等于物體受到的重力。 11、重力的方向總是 。 12、 叫物體重心，即重力的 。 13、物體的重心位置與 有關(guān)，與物體怎樣放置 ， 物體，其重心在幾何中心上。 14、薄板的中心位置可以用 求出。 15、 這種力叫彈力。 16、彈力產(chǎn)生條件：（1） （2） 。 17、彈力的方向：彈力的方向與物體的形變方向相反，具體判斷如下： （1）壓力的方向總是 ;支持力的方向總是 。 （2）繩的拉力方向總 。 18、 這種力叫滑動摩擦力。 19、滑動摩擦力產(chǎn)生條件： （1） 。 （2） 。 （3） 。 20.大小：兩個物體間的滑動摩擦力f的大小跟 正比，也就是滑動摩擦力f跟一個物體對另一個物體表面的 成正比這叫滑動摩擦定律，用公式表示為 。式中N是物體間的 ，μ叫 ，它的數(shù)值跟相互接觸的兩個物體的 和接觸面的情況（如粗糙程度）有關(guān)，與接觸面的大小 。 21、方向：滑動摩擦力的方向總沿 ，并且跟 的方向相反。 22、 叫靜摩擦力。 23、靜摩擦力產(chǎn)生條件：(1) ; (2) ;(3) 。 24、靜摩擦力的大小是個變量，總是隨接觸面切線方向上的外力的變化而變化。但靜摩擦力有一個最大限度，叫 。即物體處于相對靜止和相對滑動臨界點受到的摩擦力，所以靜摩擦力的取值范圍為 。 25、方向：靜摩擦力的方向沿 ，且與 相反。 26、 這個力就叫做那幾個力的合力。 27、 這幾個力叫做共點力。 28、 叫力的合成。 29、平行四邊形定則： 叫做平行四邊形定則。 30、討論：當(dāng)兩個共點力F1、F2大小一定時，合力F的大小和方向隨著F1、F2之間的夾角而變化。 (1)當(dāng)夾角θ=0時，力F1、F2在同一條直線上且方向相同，F(xiàn)= ，方向跟兩個力的方向 ，此時合力最大。 (2)當(dāng)夾角θ=180時，力F1、F2在同一條直線上且方向相反，F(xiàn)== ，方向跟兩個力______________________相同，此時合力最小。 (3)當(dāng)夾角θ=90時，F(xiàn)= 由上述分析可知，合力的大小可在最大值和最小值之間取值，取值范圍為 ≤F≤ 。 31、矢量和標(biāo)量：在物理學(xué)中，把 的物理量叫矢量； 的物理量叫標(biāo)量。 32、兩個以上的力的合成：求兩個以上共點力的合力時，可采用逐步合成的方法，連續(xù)運用平行四邊形定則。即： 。 33、 ，這幾個力就叫做那個力的分力。 34、 叫力的分解。也就是找?guī)讉€力來代替原來的一個力，而不改變其作用效果。力的分解是力的合成的逆運算，同樣遵守 。 35、若不加任何限制條件，將一個已知力分解為兩個分力時可以有 種分解方式，所以對力的分解就必須加以限制，否則，力的分解將無實際意義。通常對力的分解 所加的限制是視力的 來確定的，也就是說，在實際中我們是根據(jù)力的 來分解一個力。這就要求在力的分解之前必須搞清楚力的 ，也就確定了力的方向，力的大小將是唯一的。 36、在共點力作用下，如果物體保持 或做 ，這個物體就處于平衡狀態(tài)。 37、物體處于平衡狀態(tài)的條件是 。 38、處于平衡狀態(tài)的物體，如果受到兩個力的作用，則這兩個力一定 ；如果三個共點力作用，其中任意兩個力的合力必定與另外一個力 。 39、一個有固定轉(zhuǎn)動軸的物體，在力的作用下如果保持 或做 狀態(tài)，我們稱這個物體處于轉(zhuǎn)動平衡狀態(tài)。 40、從轉(zhuǎn)動軸到 距離，叫力臂，力矩是 的乘積，單位是 。 41、有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件是 。 42、作用在物體上的幾個力的 的情形叫做力矩的平衡。 第二課時 力 重力 一、考點理解 考點一：力的概念 要對力有深刻的理解，應(yīng)從以下幾個方面領(lǐng)會力的概念。 1、力的本質(zhì) （1）力的物質(zhì)性：力是物體對物體的作用。提到力必然涉及到兩個物體：施力物體和受力物體，力不能離開物體而獨立存在。施力物體和受力物體不一定接觸。 （2）力的相互性：施力物體對受力物體作用的同時，必受到反作用力，即力是成對出現(xiàn)的，作用力和反作用力同時存在。作用力和反作用力總是等大、反向、共線，屬同性質(zhì)的力，分別作用在兩個物體上，作用效果不能相互抵消（遵守牛頓第三定律）。 （3）力的矢量性：力有大小、方向，力的運算遵守矢量運算定則——平行四邊形定則。對于同一直線上的矢量運算，用正負號表示同一直線上的兩個方向，使矢量運算簡化為代數(shù)運算；這時符號只表示力的方向，不代表力的大小，但參與力的合成運算。 （4）力作用的獨立性：幾個力作用在同一物體上，每個力對物體的作用效果均不會因其它力的存在而受到影響，這就是力的獨立作用原理。 2、力的作用效果 力對物體作用有兩種效果：一是使物體發(fā)生形變，二是改變物體的運動狀態(tài)（即產(chǎn)生加速度）。這兩種效果可各自獨立產(chǎn)生，也可能同時產(chǎn)生。通過力的效果可檢驗力的存在。 （1）力作用的瞬時效果——產(chǎn)生加速度a=F/m。 （2）力的作用在時間上的積累效果——力對物體的沖量；I=Ft。 （3）力的作用在空間上的積累效果——力對物體做的功：W=FScosα。 3、力的三要素：大小、方向、作用點。完整表述一個力時，力的三要素缺一不可。當(dāng)兩個力F1、F2的大小、方向均相同時，我們說F1=F2，但是當(dāng)他們作用在不同物體上或作用在同一物體上的不同點時可以產(chǎn)生不同的效果。 力的大小可用測力計測量，也可通過定理、定律計算，在國際單位制中，力的單位是牛頓，符號是N。 4、力的圖示和力的示意圖 （1）力的圖示：用一條有向線段表示力的方法叫力的圖示，用帶有標(biāo)度的線段長短表示力的大小，用箭頭指向表示力的方向，力的作用點用線段的起點表示。 （2）力的示意圖：不需畫出力的標(biāo)度，只用一帶箭頭的線段示意出力的大小和方向。 5、力的分類 力可按性質(zhì)和效果進行分類。 （1）根據(jù)力的性質(zhì)命名：如重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等。 （2）根據(jù)力的效果命名：如拉力、壓力、動力、阻力等。 注意：①根據(jù)效果命名時，不同名稱的力，性質(zhì)可能相同。如物體在上升過程中，重力是阻力；物體下落時，重力為動力。 ②同一性質(zhì)的力，效果可能不同，如摩擦力可以是動力，也可以是阻力。不同性質(zhì)的力也可以產(chǎn)生相同的效果。例如重力和摩擦力是不同性質(zhì)的力，但它們都可以充當(dāng)動力（或阻力），等等。 ③所謂動力，其效果是加快物體運動的；而阻礙物體運動的力則叫阻力。 考點二：重力 1、 重力的產(chǎn)生 地球上的一切物體都受到地球的吸引作用，重力就是由于地球的吸收而產(chǎn)生的。重力的施力物體是地球。 2、重力的大小 （1）由G=mg計算,g為重力加速度，通常在地球表面附近，g取9.8m/s2，表示質(zhì)量是1千克的物體受到的重力是9.8牛頓。 （2）由彈簧秤測量：物體靜止時彈簧秤的示數(shù)為重力大小。 3、重力的方向 重力的方向總是豎直向下的，即與水平面垂直，不一定指向地心。重力是矢量。 4、重力的作用點——重心 （1）物體的各部分都受重力作用，但從效果看，我們可以認為各部分受到的重力作用都集中于一點，這個點就是重力的作用點，叫做物體的重心。 （2）重心跟物體的質(zhì)量分布、物體的形狀有關(guān)，重心不一定在物體上。質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體其重心在物體的幾何中心上。 5、重力和萬有引力 重力是地球?qū)ξ矬w萬有引力的一個分力，萬有引力的另一個分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力，同一物體在地球上不同緯度處的向心力大小不同，但由此引起的重力變化不大，一般情況可近似認為重力等于萬有引力，即：mg≈GMm/R2.另外，除兩極和赤道外，重力的方向并不指向地心。 重力的大小及方向與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，在加速運動的系統(tǒng)中，例如：發(fā)生超重和失重的現(xiàn)象時，重力的大小仍是mg。 6、重力的功 （1）重力對物體所做的功，只與初末位置的高度差有關(guān)，與物體的運動路徑無關(guān)。 （2）重力功的大小為WG=mgh，物體上升時的WG取負值，下降時取正值。 （3）重力做功等于重力勢能的減少量，即WG=-△EP=mgh1-mgh2. 二、方法講解 1、在復(fù)習(xí)力的概念時，注意回顧學(xué)過的各種具體的力，包括電磁學(xué)中常見的各種力；也可以聯(lián)系牛頓第三定律展開研究力的相互性；還可以根據(jù)力的作用效果判定力的存在；要注意區(qū)分接觸力和場力等。 2、對于重力，復(fù)習(xí)時可以聯(lián)系萬有引力定律，并通過分析物體受地球自轉(zhuǎn)影響，明白mg≈. 三、考點應(yīng)用 例1：下列關(guān)于力的說法中，正確的是（ ） A．只有相互接觸的兩物體之間才會產(chǎn)生力的作用 B．力是不能離開物體而獨立存在的，一個力既有施力物體，又有受力物體 C．一個物體先對別的物體施加力后才能受到反作用力 D．物體的施力和受力是同時的 分析：力是物體間的相互作用，不一定發(fā)生在直接接觸的物體間，直接接觸而發(fā)生的作用叫接觸力，如彈力、摩擦力；通過場發(fā)生的作用叫場力，如重力、電場力、磁場力等。物體的施力和受力不分先后，總是同時的。 解答：物體發(fā)生力的作用時，不一定直接接觸，A錯；力的作用是相互的、同時的，所以B、D均對，C錯。 點評：對力的正確、深刻認識是解題關(guān)鍵。 例2：設(shè)想地球是質(zhì)量分布均勻的球體，同一物體分別位于赤道、北極和北緯60上某一位置時，物體所受萬有引力和重力依次是F1、F2、F3和G1、G2、G3，試比較F1、F2、F3和G1、G2、G3的相對大小。 分析：無論物體放于地球表面上的什么位置，物體到地球重心（球心）的距離均等于地球球體半徑R，據(jù)萬有引力定律知，物體所受萬有引力大小均為F≈（M為地球質(zhì)量），故F1=F2=F3。 當(dāng)物體處于赤道與兩極之間時，物體隨地球自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運動，需要的向心力就是由萬有引力的一個分力提供，另一個分力使物體對地球表面產(chǎn)生壓緊效果，如圖所示，這個力就是重力，這時，重力大小小于萬有引力，并且物體越靠近赤道，物體隨地球自轉(zhuǎn)所做的勻速圓周運動的半徑R就越大，所需要的向心力F引=mω2R就越大，相應(yīng)地，物體所受重力越來越小，故物體位于北極（或南極）時重力最大（G=F萬），物體位于赤道上時所受重力最小。 解答：無論物體放在什么位置，，故，物體位于赤道時， ；物體位于兩極時，，所以G1mgsinα?xí)r，物體具有向上運動趨勢，靜摩擦力方向向下，故B對；當(dāng)F=mgsinα?xí)r，=0，故C對。當(dāng)F v2，A受到了B所施加向右的滑動摩擦力 C．若v1 < v2，B受到了A所施加向右的滑動摩擦力 D．若v1 > v2，B受到了A所施加向左的滑動摩擦力 4、如圖所示，物體質(zhì)量為m，靠在粗糙的豎直墻上，物體與墻間的動摩擦因數(shù)為μ，要使物體沿著墻勻速滑動，則外力F的大小可能是（ ） A． B． C. D． 5、如圖甲所示，粗糙長木板的一端固定在鉸鏈上，木塊放在木板上，開始木板成水平位置。當(dāng)木板向上轉(zhuǎn)動，θ角逐漸增大的過程，摩擦力f的大小隨θ角變化最有可能的是圖乙中的（ ） 6、如圖，在傾角30的粗糙斜面上有一重為G的物體，若用與斜面底邊平行的水平恒力推它，恰好能使它做勻速直線運動，物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為（ ） A． B． C． D． 第五課時 受力分析 一、考點理解 受力分析的要點： 1、受力分析的步驟 （1）明確研究對象——即確定受力物體。 （2）隔離物體分析——將研究對象從周圍物體中隔離出來，進而分析周圍有哪些物體對它施加力。 （3）畫出受力圖示——邊分析邊將力一一畫在受力圖上，準確標(biāo)明各力的方向。 （4）分析受力順序——先重力、后彈力、再摩擦力、然后再分析其他的作用力。 2、受力分析的三個判斷依據(jù) （1）“條件”判據(jù)：即根據(jù)力的產(chǎn)生條件來判斷物體是否受到某個力的作用。 （2）“效果”判據(jù)：即根據(jù)力的作用效果來判斷物體是否受到某個力的作用。 （3）“相互作用”判據(jù)：即根據(jù)力的作用的相互性來判斷物體是否受到某個力的作用。 二、方法講解 研究物體的運動，正確地分析物體的受力是關(guān)鍵。所謂受力分析就是把研究對象在給定物理環(huán)境中所受到的力全部找出來，并畫出相應(yīng)受力圖。 1、受力分析的依據(jù) （1）依據(jù)各種力的產(chǎn)生條件和性質(zhì)特點，每種力的產(chǎn)生條件提供了其存在的可能性，由于力的產(chǎn)生原因不同，形成不同性質(zhì)的力，這些力又可歸結(jié)為場力和接觸力，接觸力（彈力和摩擦力）的確定是難點，兩物體直接接觸是產(chǎn)生彈力、摩擦力的必要條件，彈力產(chǎn)生原因是物體發(fā)生形變，而摩擦力的產(chǎn)生除物體間相互擠壓外，還要發(fā)生相對運動或相對運動趨勢。 （2）依據(jù)作用力和反作用力的同時存在，受力物體和施力物體同時存在。一方面物體所受的每個力都有施力物體和它的反作用力，找不到施力物體的力和沒有反作用力的力是不存在的；另一方面，依據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系，可靈活變換研究對象，由作用力判斷出反作用力。 （3）依據(jù)物體所處的運動狀態(tài)：有些力存在與否或者力的方向較難確定，要根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用物體的平衡條件或牛頓運動定律判斷。 例：如圖所示，斜面小車M靜 止在光滑水平面上，一邊緊貼墻 壁。若再在上面加一物體m， 且M、m相對靜止，試分析小車受哪幾個力的作用？ 分析：對M和m整體分析，它們必受到重力和地面支持力，由于小車靜止，由平衡條件知墻面對小車必?zé)o作用力。以小車為研究對象，如圖所示，它受四個力：重力Mg，地面的支持力，m 對它的壓力N2和靜摩擦力f，由于m靜止，可知f和的合力必豎直向下。 說明：M與墻有接觸，但是否有擠壓，應(yīng)由M和m的狀態(tài)決定。若m沿M加速下滑，加速度為a，則墻對M就有彈力作用，彈力N3水平，大小N3= 2、受力分析的步驟 （1）明確研究對象——即確定受力物體。 （2）隔離物體分析——將研究 對象從周圍物體中隔離出來，進而分析周圍有哪些物體對它施加力。 （3）畫出受力圖示——邊分析邊將力一一畫在受力圖上，準確標(biāo)明各力的方向。 （4）分析受力順序——先重力、后彈力、再摩擦力、然后再分析其他的作用力。 注意： ①為防止丟力，在分析接觸力時應(yīng)繞研究對象觀察一周，對每個接觸點要逐一分析。②不能把作用在其它物體上的力錯誤地認為通過力的傳遞作用在研究對象上。③正確畫出受力示意圖。畫圖時標(biāo)清力的方向，對不同的力標(biāo)示出不同的符號。 3、注意 （1）不要把研究對象所受的力與它對其它物體的作用力相混淆。譬如以A為研究對象，則要找出“甲對A”、“乙對A”……的力，而“A對甲”、“A對乙”……的力就不是A所受的力。 （2）對于作用在物體上的每一個力，都必須明確其來源，即每一個力都應(yīng)找出施力物體，不能無中生有。 （3）只分析“性質(zhì)力”，不分析 “效果力”，不能把兩者混淆重復(fù)分析。例如：有人認為在豎直面內(nèi)做圓周運動的物體運動到最高點時受到了重力、繩的拉力和向心力共三個力的作用。實際上向心力是效果力，是由重力和繩拉力的合力來提供的，不屬某一性質(zhì)的力，這樣的分析是重復(fù)的分析。 （4）合力和分力不能重復(fù)地列為物體所受的力，不能把分力列為物體所受的一個力，又如分析斜面上的物體受力時，不能把重力和“下滑力”并列為物體所受的力，因為下滑力是重力的一個分力。 （5）畫完受力圖后應(yīng)對分析結(jié)果作一番檢查，看能否使研究對象處于題目所給的運動狀態(tài)（靜止或加速）之中，否則，必是出現(xiàn)了多力或漏力的現(xiàn)象。 三、考點應(yīng)用 例1：如圖所示，物體A重為GA=10N，物體B重