高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试多媒体教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力综合与测试多媒体教学ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了牛顿第三定律，力的合成和分解，共点力的平衡，共点力的平衡问题，即α53°，物体的受力分析等内容，欢迎下载使用。

本章知识可分为四个组成部分。第一部分是三种常见的力,即重力、弹力和摩擦力;第二部分是牛顿第三定律;第三部分是力的合成和分解;第四部分是共点力的平衡。
1.受力平衡的物体处于静止或匀速直线运动状态。2.共点力作用下物体的平衡条件是物体所受的合外力为零;反过来物体受到的合外力为零,它一定处于平衡状态。3.物体运动速度v等于0时,物体所受合外力不一定等于零,物体并不一定保持静止,所以物体并不一定处于平衡状态。
4.分析步骤如下:(1)确定研究对象;(2)对研究对象进行受力分析;(3)当物体受到的力不超过三个时,一般采用三角形法;(4)当物体受到的力超过三个时,一般采用正交分解法。
【例题1】 (2019江西南昌期末)放风筝是春天时大人、小孩都爱玩的一项有趣的体育活动, 手上牵着线拉着风筝迎风向前跑,就可以将风筝放飞到高处。有一小朋友将一只重为7 N的风筝放飞到一定的高度后,便拉住线的下端以一定的速度匀速跑动,线恰能与水平面成37°角保持不变,这时小朋友拉住线的力为15 N,求此时风筝所受到的风力大小和方向。(sin 53°= )答案:20 N,方向与水平方向成53°角
解析:此题主要考查学生理论联系实际的能力,提升学生的分析应用能力,形成科学思维。设风力为F,方向与水平方向成α角,如图所示建立直角坐标系。则水平方向有Fcs α=FTcs 37°竖直方向有Fsin α=FTsin 37°+G
力的合成与分解都遵从平行四边形定则,计算时要先根据要求按照力的平行四边形定则作出力的合成或力的分解的示意图。再根据数学知识解三角形,主要是求解直角三角形。
【变式训练1】 物体A在水平力F=400 N的作用下,沿倾角θ=53°的斜面匀速下滑,如图所示。物体A受的重力G=400 N,求斜面对物体A的支持力和A与斜面间的动摩擦因数μ。(sin 53°=0.8,cs 53°=0.6)
解析:对A进行受力分析,A受到重力、水平作用力F、支持力、摩擦力,共四个力作用,如图所示。根据正交分解可得在沿斜面方向上,Gsin 53°=Fcs 53°+μFN在垂直斜面方向上,FN=Gcs 53°+Fsin 53°
1.对物体进行受力分析时,只分析物体所受的力,不考虑它对其他物体的施力。2.按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序分析物体受到的力,以免漏力。3.正确画出物体受力的示意图,画每个力时不要求严格按比例画出每个力的大小,但方向必须准确。4.明确每一个力的施力物体,防止错画力、多画力或漏画力。
5.受力分析常用的方法——整体法和隔离法。(1)隔离法:若研究对象处在复杂的环境中,则应将所要研究的物体从复杂的周围环境中隔离出来,再分析它受到周围哪些物体的力的作用。(2)整体法:整体法研究系统外的物体对系统整体的作用,不考虑系统内物体间的相互作用。
【例题2】 水平桌面上叠放着木块P和Q,用水平力F推P,使P、Q两木块一起沿水平桌面匀速滑动,如图所示,下列判断正确的是(　　)A.P受两个力,Q受五个力B.P受三个力,Q受六个力C.P受四个力,Q受五个力D.P受四个力,Q受六个力
答案:C解析:在水平推力的作用下,物体P、Q一起匀速滑动,则P受重力、支持力、推力与静摩擦力,Q受重力、地面支持力、P对Q的压力、静摩擦力、地面给Q的滑动摩擦力。因此P受到四个力,Q受到五个力,故C正确。
通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。有时在解答同一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交替使用。
【变式训练2】 (2019福建泉州质量监测改编)如图所示,木块a与b叠放在水平地面上,分别受到水平向右和水平向左、大小均为 F的力的作用,且保持静止状态,则(　　)A.b对a的摩擦力方向向左B.a对b的摩擦力大小为零C.地面对b的摩擦力方向向右D.地面对b的摩擦力大小为F
答案:A解析:以a为研究对象受力分析,外力F水平向右,则b对a有静摩擦力作用,方向水平向左,根据牛顿第三定律可知,a对b的静摩擦力方向水平向右,故A正确,B错误;以a、b整体为研究对象,由于受到水平向右和水平向左、大小均为F的力的作用,两力合力为零,所以b相对于地面没有相对运动趋势,b和地面之间没有摩擦力,故C、D错误。本题考查摩擦力的判断,要注意静摩擦力产生的条件,同时掌握整体法与隔离法的正确应用,提升分析推理能力,形成科学思维。
三、平衡状态下的临界与极值问题
1.临界问题(1)问题界定:物体所处平衡状态将要发生变化的状态为临界状态,涉及临界状态的问题为临界问题。(2)问题特点:①当某物理量发生变化时,会引起其他几个物理量的变化。②注意某现象“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。(3)分析方法:基本方法是假设推理法,即先假设某种情况成立,然后根据平衡条件及有关知识进行论证、求解。
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)分析方法:①解析法:根据物体的平衡条件列出方程,在解方程时,采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值。②图解法:根据物体的平衡条件作出力的矢量图,画出平行四边形或者矢量三角形进行动态分析,确定最大值或最小值。
【例题3】 (2019湖北武汉期末)如图所示,质量均为m的A、B两滑块放在粗糙水平面上,滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数为μ,两轻杆等长,且杆长为l,杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接,杆与水平面间的夹角为θ,在两杆铰合处悬挂一质量为m'的重物C,整个装置处于静止状态。重力加速度为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)求地面对物体A的静摩擦力大小。(2)无论物块C的质量多大,都不能使物块A或B沿地面滑动,则μ至少要多大?
解析:此题考查平衡中的极值问题,要注重数学知识的应用,提升科学思维。(1)将C的重力按照作用效果分解,如图所示。
(2)当A与地面之间的摩擦力达到最大静摩擦力时,Fmax=μ(mg+F1sin θ)由Ff≤Fmax联立解得
求解平衡中的临界问题和极值问题时,首先要正确地进行受力分析和变化过程分析,准确找出临界条件,找出平衡的临界点和极值点。临界条件必须在变化中去寻找,不能停留在一个状态来研究临界问题,而是把某个物理量推向极端,即极大或极小,并依此做出科学的推理分析,结合平衡条件列方程求极值。
解析:物体的受力情况如图所示,由平衡条件得Fsin θ+F1sin θ-mg=0Fcs θ-F2-F1cs θ=0