高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力教案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力教案设计，共54页。教案主要包含了重力，力的图示和示意图，弹力，胡克定律等内容，欢迎下载使用。
一、重力
1．定义：由于地球的吸引而使物体受到的力．
2．方向：竖直向下．
3．大小：G＝mg，g是自由落体加速度．
4．作用点——重心
(1)重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心．
(2)决定因素：①物体的形状；②物体的质量分布．
(3)对形状不规则的物体，可以应用二力平衡的知识通过实验来确定其重心位置．如薄板状物体的重心位置可以通过悬挂法来确定．
二、力的图示和示意图
1．力的图示：用有向线段来表示力．
(1)有向线段的长短(严格按标度画)表示力的大小；
(2)箭头表示力的方向．
(3)箭尾(或箭头)表示力的作用点．
2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小．
三、弹力
1．形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化．
2．弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．
3．弹力的方向
(1)压力和支持力的方向：都跟接触面垂直．
(2)绳子的拉力的方向：沿着绳子而指向绳子收缩的方向．
四、胡克定律
1．弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状的形变．
2．弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能(填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度．
3．内容：弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比，即F＝kx.
4．劲度系数：式中k叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m.是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量．
技巧点拨
一、力的图示和力的示意图
力的图示与力的示意图的画法
二、重力与重心
1．重力的大小
(1)重力的大小G＝mg，只与质量m和重力加速度g有关，与物体的运动状态无关．
(2)重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，在赤道处，g最小，在两极处，g最大(同一高度)；海拔越高，g越小，海拔越低，g越大．
2．重力的方向：竖直向下．竖直向下是指与水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心．
3．重力的作用点——重心
(1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受到重力作用．重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布有关．质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心．重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．
(2)重心位置的确定方法：对于薄板状物体的重心，可以应用二力平衡的知识通过悬挂法确定．
三、弹力
1．弹力的产生必须同时具备两个条件
(1)两物体直接接触；
(2)两物体接触处发生弹性形变．
2．弹力的方向
(1)支持力和压力的方向：总是垂直于接触面，并指向被支持或被压的物体上．
(2)绳子的拉力方向：总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向．
3．弹力有无的判断
(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断．
(2)对于形变不明显的情况，可利用假设法进行判断．
①假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态，则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用．
②假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，
则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力．
如图，接触面光滑，若A处有弹力，则无法使球处于静止状态，故A处无弹力．
四、胡克定律
1．胡克定律F＝kx的理解
(1)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度．
(2)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关．
2．F－x图像是一条过原点的倾斜直线(如图6所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.
图6
3．胡克定律的推论：ΔF＝kΔx.弹簧弹力的变化量ΔF跟弹簧形变量的变化量Δx成正比．
4．胡克定律的适用条件：弹簧在弹性限度内发生形变．
例题精练
1．（2020秋•吉林期末）下列说法正确的是（ ）
A．物体的重心位置一定在物体上
B．重力仅有受力物体，没有施力物体
C．同一个物体放在北极时所受的重力大于放在赤道时所受的重力
D．放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体所受的重力
【分析】重力在物体上的作用点，叫做物体的重心，形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上，重心只是重力在作用效果上的作用点，重心并不是物体上最重的点；重心的位置可以在物体之外；任何一个力都离不开受力物体和施力物体；地面的重力加速度随纬度的增大而增大，在地球的赤道处受到的重力小于两极处受到的重力；通过分析压力和重力的施力物体和受力物体，可得知压力与重力的区别。
【解答】解：A、物体的重心的位置与物体的形状和质量的分布有关，重心不一定在物体上，例如圆环的重心就不在圆环上，故A错误；
B、任何一个力都有施力物体，重力的施力物体是地球，故B错误；
C、地面的重力加速度随纬度的增大而增大，故同一个物体，在地球的赤道处受到的重力小于在北极处受到的重力，故C正确；
D、物体对水平地面的压力的施力物体是物体，受力物体是水平地面；重力的施力物体是地球，受力物体是物体，压力与重力的施力物体和受力物体都不同，所以物体对水平地面的压力不是重力，故D错误。
故选：C。
【点评】本题利用我们身边常见的物体考查学生对重心概念的理解与掌握，要注意地球上的物体受到地球的吸引而受到重力作用，重力总是竖直向下的，物体所受重力G＝mg，重力加速度g随纬度的增大而增大，随高度的增大而减小，知道水平面上的物体对水平面的压力和物体所受的重力的区别。
2．（2021春•龙凤区校级期中）关于重力和弹力的下列说法中，不正确的是（ ）
A．挂在电线下的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变产生的
B．绳对物体的拉力方向总是沿绳方向的，且一定指向绳收缩的方向
C．质量均匀分布、几何形状规则的物体的重心必与其几何中心重合
D．轻杆的弹力方向总是沿杆方向，但可以沿杆向外
【分析】解答本题应掌握：弹力是由于施力物体发生形变后想要恢复原状而对和它接触的物体产生的力；要明确弹力的方向与形变方向之间的关系。
【解答】解：A、挂在电线下的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变产生的，要恢复原状，从而对灯产生弹力，故A正确；
B、绳子对物体的拉力方向总是沿绳子收缩的方向，故B错误；
C、质量均匀分布、几何形状规则的物体的重心必与其几何中心重合，故C正确；
D、轻杆对物体的弹力方向，与轻杆与物体的接触点、接触面有关，不一定沿杆的方向；故D错误；
因选错误的
故选：D。
【点评】本题考查弹力产生的原因，知道是由于发生形变的物体想要恢复原状而对与它接触的物体产生弹力。一定要区分施力物体和受力物体。
随堂练习
1．（2020秋•工农区校级期末）如图所示是皮带传动示意图，右侧轮是主动轮，左侧轮是从动轮，两轮水平放置。当主动轮顺时针匀速转动时，重10N的物体同传送带一起运动，若物体与传送带间最大静摩擦力为5N，则物体所受传送带的摩擦力的大小和图中传送带上P、Q两处所受的摩擦力的方向是（ ）
A．5 N，向下、向上B．0，向下、向上
C．0，向上、向上D．0，向下、向下
【分析】物体与传送带速度相同，都是匀速运动，两者没有相对运动也没有相对运动趋势，故物体在这段不受摩擦力．
O1为主动轮，即轮子带着传送带运动，故传送带相对轮子由向后运动的趋势，可知此处摩擦向下；
O2为从动轮，即轮子是在传送带的带动下运动的，故可知摩擦力向下．
【解答】解：物体与传送带速度相同，都是匀速运动，两者没有相对运动也没有相对运动趋势，故物体在这段不受摩擦力；又O1为主动轮，即轮子带着传送带运动，故传送带相对轮子有向上运动的趋势，可知此处传送带受到的摩擦力向下；O2为从动轮，即轮子是在传送带的带动下运动的，传送带相对轮子有向上运动的趋势，故可知Q处传送带所带的摩擦力向下。
故选：D。
【点评】摩擦力方向判定就是要判定物体间的相对运动，这点涉及到的主动轮和从动轮是个难点，这个要分清主动轮是轮子带动皮带，从动轮是皮带带动轮子，这样就可以判定相对运动，进而确定摩擦力方向．
2．（2019秋•益阳期末）2019年10月1日国庆大阅兵成为全球关注的焦点，关于飞行中战机的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A．战机向前运动的推力无施力物体
B．战机在北京上空匀速飞行，它不受重力作用
C．战机受到的重力方向竖直向下，而不一定指向地心
D．由于地球对战机的引力而产生重力，而战机对地球不产生吸引力
【分析】力是物体间的相互作用，离开施力物体的力是不存在的；战机在飞行过程中受重力作用，重力竖直向下，重力的施力物体是地球。
【解答】解：A、力是物体间的相互作用，没有施力物体的力是不存在的，战机向前运动的推力有施力物体，故A错误；
B、战机在北京上空匀速飞行，受到重力作用，故B错误；
C、战机受到的重力竖直向下，在北京重力不指向地心，故C正确；
D、物体间力的作用是相互的，由于地球对战机的引力而产生重力，战机对地球产生吸引力，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了重力问题，掌握基础知识是解题的前提，掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与积累。
3．（2021春•泸县校级月考）下列对公式的理解正确的是（ ）
A．由公式μ＝可知，动摩擦因数是两个力的比值，没有单位
B．由公式a＝可知，物体运动的时间越短，则加速度越大
C．由公式＝可知，物体运动位移越大，则平均速度越大
D．由公式k＝可知，弹簧的劲度系数与所受弹力成正比
【分析】根据所给公式所表示的意义来确定，定义式中的各物理量不是决定关系，必须其中一个物理量不变，其变化成正比关系。
【解答】解：A、公式μ＝可知，动摩擦因数是两个力的比值，没有单位，它的数值跟相互接触的两个物体的材料，粗糙程度有关，故A正确；
B、公式a＝是加速度的定义式，其大小可以用公式计算，但加速度的决定值由合外力、质量有关，故B错误；
C、公式是平均速度的定义式，时间一定的情况下，运动的位移越大，平均速度越大，故C错误；
D、公式k＝，在弹性限度内，当弹簧变化量一定时，弹簧的劲度系数与所受弹力成正比，弹簧劲度系数与弹簧的材料，横截面积，长度有关，故D错误；
故选：A。
【点评】本题主要考查了物理量的定义式，可以由其计算，但在其中一个物理量确定的情况下，其余两个物理量成正比例关系，其本质不是决定关系，有各自对应的决定物理量。
4．（2021春•浙江期中）下面关于弹力的说法正确的是（ ）
A．轻杆对物体的弹力方向，一定沿杆方向
B．压力和支持力的方向总是垂直于接触面
C．形变大的物体，产生的弹力一定比形变小的物体大
D．两个物体不相互接触，也可能产生弹力作用
【分析】轻杆对物体的弹力的方向不一定沿杆的方向，弹力的方向与施力物体形变的方向相反；弹力产生的条件有两个：一是两个物体必须直接接触，二是发生弹性形变。
【解答】解：A、轻杆对物体的弹力的方向不一定沿杆的方向，与物体的状态有关，故A错误；
B、压力和支持力的方向总是垂直于接触面而指向受力物体的，故B正确；
C、在弹性限度内，形变大的物体产生的弹力不一定比形变小的物体产生的弹力大，还与劲度系数的大小有关，如果形变大的物体的劲度系数小，其产生的弹力可能比形变小的物体产生的弹力大小，故C错误；
D、根据弹力产生的条件可知，只有相互接触的物体间才能产生弹力作用，若没有直接接触，则不会产生弹力，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查弹力的产生条件以及弹力方向的判断，同时要注意明确轻杆的形变可以沿任意方向，故弹力可以沿任意方向。
知识点二：摩擦力
一、滑动摩擦力
1．定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力．
2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反．
3．大小
(1)滑动摩擦力的大小跟接触面上压力的大小成正比，还跟接触面的粗糙程度、材质等有关．
(2)公式：Ff＝μFN.
(3)动摩擦因数μ：它的值跟两接触面的材料和粗糙程度有关．动摩擦因数μ＝eq \f(Ff,FN)，Ff在接触面内且与相对运动方向相反，FN与接触面垂直．
二、静摩擦力
1．定义：相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动时，这时的摩擦力叫作静摩擦力．
2．方向：总是沿着接触面，跟物体相对运动趋势的方向相反．
3．最大静摩擦力：静摩擦力有一个最大值Fmax，在数值上等于物体即将开始运动时的拉力．
4．静摩擦力的大小：两物体之间实际产生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即0