教科版高中物理必修第一册微专题导学案+课件

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微专题(一)  共点力平衡中的“两类”典型问题 【学习目标】1.能对共点力的平衡的综合性问题进行分析.2.会用整体法与隔离法处理平衡问题，体会整体法和隔离法在解决物体平衡问题中的重要性.3.知道处理物体平衡的临界、极值问题的常用方法．  关键能力·合作探究——突出综合性　素养形成类型一　应用整体法与隔离法处理平衡问题【归纳总结】整体法和隔离法选用的原则 整体法隔离法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力注意问题进行受力分析时不需再考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体说明解决实际问题时常交替使用整体法与隔离法     【典例示范】例1 如图所示，工地的建筑工人用砖夹搬运5块相同的砖，当砖处于平衡状态时，下列说法正确的是(　　)A．砖夹对砖的水平压力越大，1、5两块砖受到砖夹的摩擦力越大B．3受到2施加的摩擦力大小等于自身重力的一半C.4对3的摩擦力方向竖直向下D．1受到2施加的摩擦力与4受到5施加的摩擦力相同素养训练1　用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示．对小球a持续施加一个水平向左的恒力，并对小球b持续施加一个水平向右的同样大小的恒力，最后达到平衡状态．下列选项中表示平衡状态的图可能是(　　)素养训练2　如图所示，在水平粗糙横杆上，有一质量为m的小圆环A，用一轻质细线悬吊一个质量为m的小球B.现用一水平拉力缓慢地拉起球B，使细线与竖直方向成37°角，此时环A仍保持静止．求：(1)此时水平拉力F的大小；(2)横杆对环的支持力的大小；(3)杆对环的摩擦力．      素养训练3　(多选)如图所示，质量均为m的两木块a与b叠放在水平地面上，a、b分别受到两个水平拉力的作用，两力大小均为F，两木块保持静止状态，则(　　)A．a、b之间一定存在静摩擦力B．b与地面之间一定存在静摩擦力C．b与地面之间一定不存在静摩擦力D．地面对b的支持力一定大于2mg   类型二　平衡状态下的临界与极值问题【归纳总结】1.临界问题的特点当某种物理现象(或物理状态)变为另一种物理现象(或另一种物理状态)时的转折状态叫临界状态．可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”．2．常见临界和极值问题的情境及分析方法问题类型情境模型建构分析方法临界问题①轻绳恰好断开②刚好固定在某点涉及当某物理量发生变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体的平衡状态恰好出现的问题假设法解析法图解法极值问题①某力不能超过②两物体恰好脱离涉及在力的变化过程中的最大值或最小值的问题   【典例示范】例2 (多选)如图所示，物体A放在水平桌面上，通过定滑轮悬挂一个重为10 N的物体B，且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为4 N．要使A静止，需加一水平向左的力F1，则力F1的取值可以为(　　)A．4 N      B．6 NC．10 N      D．18 N 例3 如图所示，能承受最大拉力为10 N的细线OA与竖直方向成45°角，能承受最大拉力为5 N的细线OB水平，细线OC能承受足够大的拉力，为使OA、OB均不被拉断，OC下端所悬挂物体的最大重力是多少？   素养训练4　(多选)物体A的质量m＝2 kg，用两根轻绳AB、AC连接到竖直墙上，在物体A上加一力F，若右图中力F和轻绳AB与水平线夹角均为θ＝60°，g取10 m/s2，要使两绳都能绷直，恒力F可能的取值是(　　)A． N      B．10 NC． N      D．20 N 素养训练5　如图所示，拉力F作用在重力为G的物体上，使它沿水平地面匀速前进．若物体与地面的动摩擦因数为μ，当拉力最小时，拉力与地面的夹角θ的正切值为多大？       【思维方法】解决临界、极值问题的技巧     随堂演练·自主检测——突出创新性　素养达标1.如图，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上．若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2>0).由此可求出(　　)A．物块的质量B．斜面的倾角C．物块与斜面间的最大静摩擦力D．物块对斜面的正压力2．如图所示，物体A重40 N，物体B重20 N，A与B，A与地面的动摩擦因数相同，物体B用细绳系住，当水平力F＝32 N时，才能将A匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数．      3．如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为(　　)A．∶4     B．4∶C．1∶2      D．2∶14．如图所示，光滑金属球的重力G1＝40 N，斜面体重G2＝60 N．金属球的左侧紧靠竖直墙壁，右侧置于倾角θ＝37°的斜面体上．已知斜面体处于水平地面上保持静止状态，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(1)金属球对墙壁和斜面体的弹力大小；(2)水平地面对斜面体的摩擦力的大小和方向；(3)水平地面对斜面体的支持力．                     微专题(一)　共点力平衡中的“两类”典型问题关键能力·合作探究类型一　【典例示范】例1　解析：A错：设每块砖的质量为m，选5块砖整体为研究对象，根据平衡条件可得1、5两块砖受到砖夹的摩擦力大小均为2.5mg，与压力无关；B对，C错：隔离3进行受力分析，根据平衡条件可得3受到2施加的摩擦力大小与3受到4施加的摩擦力大小之和等于3的重力，由于对称性，3受到2施加的摩擦力大小等于自身重力的一半，方向向上，所以4对3的摩擦力方向竖直向上；D错：1受到2施加的摩擦力与4受到5施加的摩擦力大小相等，方向相反．答案：B素养训练1　解析：将两球和两球之间的细线看成一个整体，对整体受力分析如图所示，整体达到平衡状态．根据平衡条件可知整体受到a球上方的细线的拉力F线的大小等于a、b的重力大小之和，方向沿竖直方向，故此细线必定沿竖直方向，故A正确．答案：A素养训练2　解析：(1)取小球为研究对象进行受力分析，如图所示，由平衡条件可得：T sin 37°＝F，T cos 37°＝mg联立解得F＝mg.(2)取A、B组成的系统为研究对象，在竖直方向上有N＝2mg，在水平方向上有f＝F＝mg.(3)由(2)可知环受到的摩擦力大小为mg，方向水平向左．答案：(1)mg　(2)2mg　(3)mg　方向水平向左素养训练3　解析：由于两木块静止，对a进行受力分析可知，a受向右的拉力作用而有向右的运动趋势，故a一定受到b对a的静摩擦力作用，选项A正确；对a、b整体分析可知，整体受水平方向上的拉力的合力为零，故b与地面间没有摩擦力，选项B错误，C正确；对a、b整体分析可知，竖直方向不受外力，故地面对b的支持力一定等于2mg，选项D错误．答案：AC类型二　【典例示范】例2　解析：以A为研究对象，右端绳子的拉力F2＝10 N，当F1＝4 N时，静摩擦力为f＝F2－F1＝6 N>4 N，物体不能静止，故A错误；当F1＝6 N时，静摩擦力为f＝F2－F1＝4 N，即达到最大值且方向向左，故B正确；当F1＝10 N时，静摩擦力为f＝F2－F1＝0，故C正确；当F1＝18 N时，由于最大静摩擦力为4 N，4 N<F1－F2＝8 N，所以物体不平衡，将加速向左移动，故D错误．答案：BC例3　解析：如图所示，将重力G按效果分解为FA、FB，则有FA＝F′A＝＝GFB＝F′B＝G tan 45°＝G当FA＝10 N时，物体重力G1＝＝5 N当FB＝5 N时，物体重力G2＝FB＝5 N所以悬挂物体的最大重力为Gmax＝5 N．答案：5 N素养训练4　解析：当力F最小时，AC绳松弛，张力为零，此时小球受到三个力作用．设绳AB的拉力为T，由平衡条件得：竖直方向：mg＝T sin 60°＋Fminsin 60°　①水平方向：T cos 60°＝Fmincos 60°　②由②式得T＝Fmin，代入①式解得：Fmin＝mg＝ N.当力F最大时，AB绳松弛，张力为零，此时小球受到三个力作用，如图所示，根据平衡条件得：Fmax＝＝mg＝ N.所以力F的大小应满足的条件是： N≤F≤ N，选项A、B、D正确．答案：ABD素养训练5　解析：选取物体为研究对象，它受到重力G、拉力F、支持力N和滑动摩擦力f的作用，根据平衡条件有F cos θ－μN＝0，F sin θ＋N－G＝0，解得F＝ .设tan φ＝μ，则cos φ＝，代入上式可得F＝＝＝ ，当θ＝φ时，cos (θ－φ)＝1，此时F取最小值．拉力取最小值Fmin＝时，拉力与地面的夹角tan θ＝tan φ＝μ.答案：tan θ＝μ随堂演练·自主检测1．解析：物块在斜面上处于静止状态，先对物块进行受力分析，确定其运动趋势，列平衡方程可得f.物块受与斜面平行的外力F作用，而在斜面上静止，此时摩擦力的大小和方向将随F的变化而变化．设斜面倾角为θ，由平衡条件F1－mg sin θ－fmax＝0，F2－mg sin θ＋fmax＝0，解得fmax＝.答案：C2．解析：以物体A为研究对象，物体B对物体A的正压力N＝GB，地面对A的支持力：N1＝GA＋N，A受B的滑动摩擦力f＝μN，A受地面的滑动摩擦力f1＝μN1，水平方向：F＝f＋f1，代入数据即可得到μ＝0.4.答案：0.43．解析：将两小球及弹簧B视为整体，进行受力分析有FC＝FA sin 30°，FC＝kxC，FA＝kxA＝＝2∶1＝2∶1故D正确，A、B、C错误．答案：D4．解析：(1)隔离金属球，金属球静止，则它受到的三力平衡(如图所示)．由平衡条件可得墙壁对金属球的弹力为N1＝G1tan θ＝40 N×tan 37°＝30 N，斜面体对金属球的弹力为N2＝＝50 N.由牛顿第三定律可知，金属球对墙壁的弹力大小为30 N，对斜面体的弹力大小为50 N.(2)由斜面体受力平衡可知，地面对斜面体的摩擦力大小为f＝N2sin 37°＝30 N，摩擦力的方向水平向左．(3)对金属球和斜面体整体受力分析，根据竖直方向合力为0，可知N＝G1＋G2＝100 N．