人教版高中物理必修第一册第3章相互作用——力本章整合课件

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第三章本章整合突破一　弹力与摩擦力的分析与计算1.弹力(或摩擦力)有无的判断2.弹力的计算(1)弹簧的弹力:根据胡克定律或力平衡条件计算。(2)非弹簧的弹力:根据力平衡条件计算。3.判断摩擦力方向应注意的问题(1)在判断摩擦力方向时,弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键。(2)相对运动(趋势)是指物体相对于它所接触的物体的运动(趋势),不一定是相对于地面的运动(趋势)。(3)摩擦力的方向与相对运动(趋势)方向相反,不是与运动(趋势)方向相反。(4)具体判断时,可灵活运用假设法、状态分析法或相互作用分析法进行判断。4.计算摩擦力大小应注意的问题(1)在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还是滑动摩擦力。两者的计算方式完全不同。(2)滑动摩擦力有具体的计算公式,而静摩擦力要借助其他方式(如利用二力平衡条件)求解。(3)滑动摩擦力Ff=μF压中正压力F压并不总是等于物体的重力,要具体问题具体分析。【例1】 (2023辽宁沈阳高一月考)如图所示,质量为m的木块在质量为m'的长木板上,受到向右的拉力F的作用而向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。下列说法正确的是(　　)A.一定有μ1≤μ2B.当F>μ2(m+m')g时,木板便会开始运动C.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+m')gD.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动D 解析 根据题意可得,地面对木板的滑动摩擦力为Ff2=μ2(m'+m)g,木块对木板的滑动摩擦力为Ff1=μ1mg,木板刚好要运动时,此时木板依然保持静止,有Ff1=Ff2, μ1mg=μ2(m'+m)g, μ1>μ2,故A错误;无论F为多大,当木块滑动时,木板受到木块的摩擦力大小不变,木板不可能运动,故B错误,D正确;当木块滑动时,木板受到木块的摩擦力大小为Ff1,而木板静止不动,其所受地面给木板的摩擦力为静摩擦力,大小也为Ff1,故C错误。突破二　物体的受力分析1.受力分析的方法:整体法与隔离法 2.受力分析时需要注意的问题(1)只分析所受的力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)合力与分力不能同时出现进行受力分析时,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。(4)力与物体的运动状态满足牛顿运动定律分析物体受力时,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。【例2】 (2023山东新泰高一期中)如图所示,一个质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端连接在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30°,重力加速度为g,则(　　)A.滑块受到四个力作用B.弹簧一定处于压缩状态C.斜面对滑块的支持力可能为零D.斜面对滑块的摩擦力大小一定等于D 解析 弹簧可能处于原长状态,滑块只受重力、支持力和静摩擦力三个力作用而处于平衡状态,故A、B错误;将滑块所受重力沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解,根据共点力平衡条件可知,斜面对滑块的静摩擦力的大小一定等于mgsin 30°= ,斜面对滑块的支持力不可能为零,故C错误,D正确。突破三　力平衡中的临界、极值问题1.临界问题(1)问题界定:当某物理量变化时,会引起其他物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”的问题。物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”的状态称为临界状态。(2)问题特点:问题中常常用“刚好”“刚能”“恰好”等描述。(3)常见的临界状态有①两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0(主要体现为两物体间的弹力为0);②绳子断与不断的临界条件为绳中拉力达到最大值;绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中拉力为0;③存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大。2.极值问题(1)问题界定:物体平衡的极值问题,一般指在力的变化过程中涉及力的最大值和最小值的问题。(2)问题特点:问题中常出现求“最大值、最小值”“某某范围”满足“某某条件”的描述。极值问题与临界问题往往联系在一起。【例3】 (2023广东广州高一期末)如图所示,斜面与水平面的夹角为37°,物体A质量为2 kg,与斜面间的动摩擦因数为0.5。sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 N/kg,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(1)求A受到斜面的支持力的大小。(2)若要使A在斜面上静止,求物体B质量的最大值和最小值。解析 (1)对A进行受力分析如图所示根据正交分解可知y轴方向合力为零,有FN=mAgcos 37°代入数据可得FN=2 kg×10 N/kg×0.8=16 N所以A受到斜面的支持力为16 N。(2)根据题意,物体A与斜面之间的最大静摩擦力Ffmax=Ff=μFN=0.5×16 N =8 N,当物体受到的摩擦力等于最大静摩擦力且方向沿斜面向上时,拉力FT最小,根据受力平衡有FT1+Ffmax=mAgsin 37°,当物体受到的摩擦力等于最大静摩擦力且方向沿斜面向下时,拉力FT最大,根据受力平衡有FT2=Ffmax+mAgsin 37°,同时B物体也处于平衡状态,由受力分析有FT1=mB1g,FT2=mB2g联立并代入数据可得FT1=4 N,FT2=20 N物体B质量的最小值为mB1=0.4 kg,最大值为mB2=2 kg。答案 (1)16 N　(2)2 kg　0.4 kg