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1、吉林省長春五中高二物理《力和物體的平衡》復(fù)習(xí)教案 內(nèi)　　　　　容 要求 說　　明 1． 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)發(fā)生變化的原因．力是矢量．力的合成和分解． 2． 萬有引力定律．重力是物體在地球表面附近所受到的地球?qū)λ囊Γ匦模? 3． 形變和彈力．胡克定律． 4． 靜摩擦．最大靜摩擦力． 5． 滑動摩擦，滑動摩擦定律． 6． 共點力作用下物體的平衡． II II II I II II 不要求知道靜摩擦因數(shù) 從2020年高考考試說明中發(fā)現(xiàn)，本章中有兩個變化：1、刪除了“力矩”概念；2、增添了一個實驗“

2、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”．“力矩平衡”是在2002年理綜高考中刪除的，2020年又刪除了“力矩”概念，說明高考更加強調(diào)物理主干知識．增添探索性學(xué)生實驗：研究彈力和彈簧伸長關(guān)系．學(xué)生在得到實驗數(shù)據(jù)后列表、作圖，根據(jù)圖線利用函數(shù)的知識寫出伸長與受力關(guān)系的解析式，這個實驗并不難，但所用的數(shù)據(jù)處理方法卻是科學(xué)研究中常用的，學(xué)生得到的技能很容易遷移到其他場合． 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

3、法是物理學(xué)重要的分析方法，力的合成與分解是解決力學(xué)問題的重要環(huán)節(jié)．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．高考對本章知識的考查重點是：1、三種常見的力，為每年高考必考內(nèi)容，以后也將是頻繁出現(xiàn)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)．從最近的高考中也有體現(xiàn)．2000年上海卷第15題、20題、21題，2000年廣東卷第3題2001年春季全國第1題、2001年全國理綜第18題、2001年上海理綜第13、18小題，2001年上海卷23題、2001年全國卷第12題，2002年上海春季綜合36題、

4、2002年上海春季物理卷第1題、2002年廣東物理試卷第2題、2002年全國理綜第30題；2020年全國19題．單純考查本章內(nèi)容多以選擇、填空為主，難度適中，與其它章節(jié)結(jié)合的則以綜合題出現(xiàn)，也是今后高考的方向． 一、 部分高考試題分析 例1、（2002全國）圖中a、b、c為三個物塊，M、N為兩個輕質(zhì)彈簧，R為跨過光滑定滑輪的輕繩，它們連接如圖并處于平衡狀態(tài)． A．有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài) B．有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài) C．有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài) D．有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于不伸不縮狀態(tài) [分析與解]學(xué)生對一個物體在共點力作用下

5、問題很熟悉，多個相連接物體的平衡問題就涉及到這些連接的條件以及結(jié)合這些條件所做的推理判斷．本題的主要考查目的就是考查學(xué)生結(jié)合彈簧伸可縮而繩子不能有推力這些條件進行推理的能力． 題干中說明M、N是兩個輕質(zhì)彈簧，這就告訴我們彈簧M、N的質(zhì)量比物塊a、b、c小得很多，可以不計．題干中又說明跨過光滑定滑輪的R是一條輕繩，這告訴我們，①R是一條柔軟的繩子，與它相連的物塊a、彈簧N上端之間的作用力一定是拉力而不能是壓力，也就是說R只能拉物塊a、彈簧N，而不能壓它們．當然繩子R拉物塊a、彈簧N的拉力大小要依具體情況而定，有可能等于零．②繩子的質(zhì)量較之物塊a、b、c可以不計，而且繩子與定滑輪之間沒有摩擦力，

6、由此可推出繩子R拉物塊a的拉力大小一定等于繩子R拉彈簧N的拉力．明白了這些之后，就可以判斷哪些選項是正確的．正確答案A、D． 例2、如圖所示，一個半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O點為其球心，碗的內(nèi)表面及碗口是光滑的．一根細線跨在碗口上，線的兩端分別系有質(zhì)量為m1和m2的小球．當它們處于平衡狀態(tài)時，質(zhì)量為m1的小球與O點的連線與水平線的夾角為α=60°兩小球的質(zhì)量比為 A． B． C． D． [分析與解] 本題有多種解法，正弦定理、相似三角形、正交分解等，此處用正弦定理．受力分析如圖，等腰三角OAB中，α=60°故∠OAB=∠OBA=60°則有幾何關(guān)系得：三角形DCA中，∠CDA=30

7、°，∠DCA=120°由正弦定理有： 所以： 正確選項為A． 三、重難點分析 1、 摩擦力 ⑴ 摩擦力是滑動摩擦力與靜摩擦力的統(tǒng)稱，常見的題目中很少明確說明，因此必須根據(jù)題意及物體運動情況來確定．而不少同學(xué)往往把摩擦力都當作滑動摩擦力來理解，造成用來分析靜摩擦． ⑵ 靜摩擦力隨物體的受力情況和運動狀態(tài)而變化的特點，使得不少涉及靜摩擦的物理問題變得較為復(fù)雜． ⑶ 摩擦力是動力還是阻力的問題，摩擦力的方向問題，也常使一些同學(xué)上當． 例3、長直木板的上表面的一端放有一個鐵塊，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動（即木板與水平面的夾角α變大），另一端不動，則鐵塊受到的摩擦力f隨角度α的變化圖線是

8、圖中的（　 ） [分析與解]對鐵塊進行受力分析如圖所示，鐵塊在未滑動前，受靜摩擦力的作用，由平衡條件得 （f按正弦規(guī)律變化） 當滑塊滑動時，受滑動摩擦力作用，有 （f按余弦規(guī)律變化） 一般說來，最大靜摩擦力略比滑動摩擦力大． 正確選項為C． 例4、在原來靜止的升降機的水平地板上放一物體A，右側(cè)連接一形變的輕彈簧而靜止不動，若使升降機勻加速下降，則關(guān)于物體A的運動狀態(tài)及受到的摩擦力的說法，正確的是：（ ） A． 物體A可能相對于升降機保持不動，它所受摩擦力大小保持不變． B． 物體A可能相對于升降機向左運動，它所受的摩擦力方向向左，大小比升降機靜止時

9、要大． C． 物體A可能相對于升降機向左運動，它所受的摩擦力方向向右，大小比升降機靜止時要?。? D． 物體A可能相對于升降機向右運動，它所受的摩擦力方向向左，大小比升降機靜止時要?。? ［分析與解］首先，對題中的已知條件要有正確的認識．當升降機靜止時，物A在水平方向處于二力平衡，靜摩擦力大小等于彈簧的彈力：．但因彈簧是伸長或是壓縮并未告知，所以物A受到的摩擦力的方向可能水平向左，也可能水平向右．另外，物A是否處于將要動的臨界狀態(tài)也不能肯定．對于這些不確定因素，一定要有清醒的認識． 當升降機勻加速下降時，物A處于推倒重來狀態(tài)，地板對它的擠壓力減小，可以判斷物A跟升降機地板的最大靜摩擦力將減

10、?。? 物體A的運動狀態(tài)及受到的摩擦力的大小可能為： （1）升降機靜止時，若摩擦力為非最大值．當升降機勻加速下降時，雖最大靜摩擦力變小，但若仍然不小于彈力F的數(shù)值時，物體仍可保持不動．由于在水平方向無加速度，在該水平方仍保持平衡狀態(tài)，所以：保持不變． （2）升降機加速下降使物體所受擠壓力N減小，使最大靜摩擦力小于彈簧彈力F，物體相對于地板滑動，它所受到的摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，且將隨N的減小而減小．所以升降機加速下降時，物體受到的摩擦力要比升降機靜止時?。? （3）物體A所受摩擦力f方向取決于彈簧的初始狀態(tài)，若彈簧開始處于伸長狀態(tài)，f方向水平向左；開始為壓縮狀態(tài)，f方向水平向右． 綜上所述

11、，選項A、C、D正確． 例5、一質(zhì)量為m的木塊，放在傾角為α的傳送帶上，隨帶一起向下做勻加速運動，加速度為a，試求物體所按的摩擦力f． [分析與解] 靜摩擦力會隨著物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化．本題有三種情況：若a

12、使三力作用點O的位置保持不變． （2）、一個物體受到三個力而平衡，其中一個力的大小和方向是確定的，另一個力的方向始終不改變，而第三個力的大小和方向都可改變，問第三個力取什么方向這個力有最小值，當?shù)谌齻€力的方向與第二個力垂直時有最小值，這個規(guī)律掌握后，運用作圖法或計算法就比較容易了． 例6、 如圖所示，當繩子的懸點A緩慢向右移到A￠點時，關(guān)于繩子AO和BO的張力的合力的變化，正確的是( ) A．數(shù)值不變，方向變化． B．數(shù)值變大，方向不變． C．數(shù)值不變，方向不變． D．數(shù)值不變，方向變化． [分析與解]：向右移時，AO和BO的夾角不但變化，而且兩繩的拉力也在變，因此不能

13、直接用力的合成來判斷，對結(jié)點O受力分析，如圖，其中可推知，的合力必與等大反向，因此，的合力大小和方向均不變．故C正確． 例7、如圖，電燈懸掛于兩干墻之間，要換繩OA，使連接點A上移，但保持O點位置不變，則在A點向上移動的過程中，繩OA的拉力如何變化？ [分析與解] 用力的平行四邊形定則得拉力F1、F2的合力F豎直向上，大小不變，總等于G，拉力F2方向不變，F(xiàn)1與水平方向的夾角逐漸增大，如圖，由平行四邊形定則作出的圖示很容易看出：F1先變小，后變大，F(xiàn)2逐漸減?。? 3、 平衡問題的處理方法： 正確分析物體受力情況是解決力學(xué)問題的前提和關(guān)鍵之一．對物體進行受力分析的步驟是： a、選擇

14、研究對象：把要研究的物體從相互作用的物體群中隔離出來． b、進行受力分析：（1）把已知力圖示出來；（2）分析場力（重力、電場力、磁場力）；（3）分析接觸力（先考慮是否有彈力然后分析是否有摩擦力） 注意事項：（1）物體所受的力都有其施力物體，否則該力不存在；（2）受力分析時，只考慮根據(jù)性質(zhì)命名的力；（3）合力與分力是等效的，不能同時考慮；（4）對于摩擦力應(yīng)充分考慮物體與接觸面是否有相對運動或相對運動趨勢；（5）合理隔離研究對象，整體法、隔離法合理選用，可使問題變得簡單．(6)注意正交分解法和相似三角形方法的靈活選用． 例8、將重為G的物體A放在傾角為30°的斜面上，A與斜面間的摩擦系數(shù)為0

15、.1，那么對A施加一個可能多大的水平力，可使物A保持平衡？（設(shè)A物體受的最大靜摩擦力跟滑動摩擦力大小相等如圖甲所示． [分析與解]：物體所處平衡狀態(tài)有兩種可能：?向上勻速（或向上滑的趨勢）；?向下勻速或向下滑的趨勢，當F最大時，物體沿斜面向上勻速運動如圖乙（1）所示． 當F最小時，物體沿斜面向下勻速運動，如圖乙（2）所示： 盡管物體靜止，但要分析，判斷物體的運動趨勢的可能性，以便確定摩擦力的方向． 例9、如圖所示，一輕桿兩端固結(jié)兩個小球A、B，mA=4mB，跨過定滑輪連接A、B的輕繩 長為L，求平衡時OA、OB分別為多長？ [分析與解]：采用隔離法分別以小球A、B為研

16、究對象并對它們進行受力分析（如圖所示）可以看出如果用正交分解法列方程求解時要已知各力的方向，求解麻煩．此時采用相似三角形法就相當簡單． △AOE（力）∽△AOC（幾何）T是繩子對小球的拉力 4mg/T=x/L1——（1） △BPQ（力）∽△OCB（幾何） mg/T=X/L2——（2） 由（1）（2）解得：L1=L/5；L2=4L/5 例10、如圖甲：彈簧1內(nèi)套一個彈簧2，彈簧1比彈簧2長0.2m它們一端固定，另一端自由．當壓縮組合彈簧時測得力與壓縮量之間的關(guān)系圖線如圖所示，求這兩個彈簧的倔強系數(shù)分別為多大？ [分析與解] 此物理過程，彈簧壓縮測得的力大小就等于彈簧的彈力，并遵守胡

17、克定律． 據(jù)題意，當壓縮量只有0.2m的過程只彈簧1發(fā)生形變 從圖中讀出， ∵ ∴ （圖線的斜率就是K1） 彈簧組合形變量為0.3m時，彈簧1的形變量為彈簧2的形變量，，就有 例11、如圖所示，三角形劈塊放在粗糙的水平面上，劈塊上放一個質(zhì)量為m的物塊，物塊和劈塊切處于靜止狀態(tài)，則粗糙水平面對三角形劈塊： A．有摩擦力作用，方向向左； B．有摩擦力作用，方向向右； C．沒有摩擦力作用； D．條件不足，無法判定． [分析與解]：此題用“整體法”（把整個系統(tǒng)當做一個研究對象來分析的方法）分析．因為物塊和劈塊均處于靜止狀態(tài)，因此把物塊和劈塊看作是一個整體，由于劈塊對地面無相對

18、運動趨勢，故沒有摩擦力存在．(試討論當物塊加速下滑和加速上滑時地面與劈塊之間的摩擦力情況？) 四、設(shè)計性習(xí)題舉例 例12、鴕鳥是當今世界上最大的鳥，有人說它不會飛是因為翅膀退化了，如果鴕鳥長了一副與身體大小成比例的翅膀，它是否就能飛起來呢？這是一個令人極感興趣的問題，試閱讀下列材料并填寫其中的空白處． 飛翔的必要條件是空氣的上舉力f至少與體重平衡，鳥扇動翅膀獲得上舉的力可表示為，式中S為翅膀的面積，v為鳥飛行的速度，c是恒量，鳥類能起飛的條件是，即，取等號時的速率為臨界速率． 我們作一個簡單的幾何相似性假設(shè)，設(shè)鳥的幾何線度為l，質(zhì)量m∝體積∝l3，S∝l2，于是起飛的臨界速度，燕子

19、的滑翔速度最小大約為20km/h，而鴕鳥的體長大約是燕子的25倍，從而跑動起飛的臨界速度為＿＿＿km/h，而實際上鴕鳥的奔跑速度大約只有40km/h，可見，鴕鳥是飛不起來的，我們生活中還可以看到，像麻雀這樣的小鳥，只需從枝頭跳到空中，用翅膀拍打一兩下，就可以飛起來，而像天鵝這樣大的飛禽，則首先要沿著地面或水面奔跑一段，這是因為小鳥的＿＿＿而天鵝的＿＿＿＿＿． [分析與解]　 飛翔的必要條件是空氣的上舉力f至少與體重平衡．上舉力跟鳥相對空氣的速度有關(guān)，速度越大，上舉力也越大，當升力增加到與鳥所受重力相等時，鳥類能起飛 cSv2≥mg，故． 燕子最小的滑翔速率約為20km/h，而鴕鳥的體長l大

20、約是燕子的25倍，因，故鴕鳥起飛的臨界速度為100km/h，而實際上鴕鳥速度約40km/h，可見鴕鳥是飛不起來的，生活中麻雀這樣的小鳥臨界速率小，所以用翅膀拍打一兩下就可起飛，而天鵝的起飛臨界速率大，則首先要沿著地面或水面奔跑一段才能起飛． 例13、在日常生活中有時會碰到這種情況：當載重卡車陷于泥坑中時，汽車駕駛員按如圖所示的方法，用鋼索把載重卡車和大樹拴緊，在鋼索的中央用較小的垂直于鋼索的側(cè)向拉力就可以將載重卡車拉出泥坑，你能否用學(xué)過的知識對這一做法作出解釋． [分析與解]　設(shè)側(cè)向力F作用于鋼索O點，則O點將沿力的方向發(fā)生很小的移動，因此AOB不在一直線上，成一個非常

21、接近180°的角度，而且鋼索也被拉緊，這樣鋼索在B端對卡車有一個沿BO方向的拉力FB，根據(jù)對側(cè)向力F的實際效果分析，可將F分解成沿AO和BO方向上的兩個力F1和F2，其中側(cè)向力F沿BO方向的分力F2在數(shù)值上等于FB，由于AOB是同一根鋼索，故F1=F2，根據(jù)平行四邊形定則畫出如圖的受力情況，由于∠AOB趨近于80°，故即使F較小，F(xiàn)2也非常大，即FB非常大，故能將卡車拉出泥坑． 五、復(fù)習(xí)建議 參看各類高三第一輪復(fù)習(xí)資料，對本章的復(fù)習(xí)都是相對獨立地復(fù)習(xí)高一各知識點的基礎(chǔ)上加深了題目的難度和靈活性．建議聯(lián)系高中階段所學(xué)的所有關(guān)于力和平衡的知識，系統(tǒng)地進行比較，這樣有利于學(xué)生在更高一個層次認識力

22、的概念．比如可以按下表系統(tǒng)比較各類力，再設(shè)計一些相關(guān)例題的練習(xí)． 重力 彈力 滑動摩擦力 靜摩擦力 分子力 電場力 安培力 洛侖洛力 產(chǎn)生原因 大小的影響因素 方向的影響因素 做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系 《力和物體平衡》練習(xí) 1、如圖所示，物體A與B相對靜止，共同沿斜面勻速下滑，則 ( ) A．A、B間無靜摩擦力 B．B受滑動摩擦力，大小為 C．B與斜面間的動摩擦因數(shù) D．斜面受B施加的滑動摩擦力的作用，方

23、向沿斜面向下 2、如圖所示，物體放在水平桌面上，在水平方向上共受三個力作用，即F1、F2和摩擦力作用，物塊處于靜止狀態(tài)，其中F1＝10N，F(xiàn)2＝2N．若撤去F1，則物塊受到的摩擦力是 ( ) A．8N，方向向右 B．8N，方向向左 C．2N，方向向右 D．2N，方向向左 3、如圖，在粗糙的水平面上放一三角形木塊a，若物體b在a的斜面上勻速下滑，則 ( ) A．a(chǎn)保持靜止，而且沒有相對于水平面運動的趨勢 B．a(chǎn)保持靜止，但有相對于水平面向右運動的趨勢 C．a(chǎn)保持靜止，但有相對于水平面向左運動的趨勢 D．因未給出所需數(shù)據(jù)，無法對a是否運動或有無運動趨勢作出判斷

24、4、用一個水平推力F=Kt（K為恒量，t為時間）把一重為G的物體壓在豎直的足夠高的平整墻上，如圖所示，從t=0開始物體所受的摩擦力f隨時間t變化關(guān)系是下圖中的哪一個 （ ） 5、如圖所示，物體受水平力F作用，物體和放在水平面上的斜面都處于靜止，若水平力F增大一些，整個裝置仍處于靜止，則 ( ) A．斜面對物體的彈力一定增大； B．斜面與物體間的摩擦力一定增大； C．水平面對斜面的摩擦力不一定增大； D．水平面對斜面的彈力一定增大； 6、小船用繩牽引，設(shè)水平阻力不變，在小船勻速靠岸的過程中則 (

25、) A．繩子的拉力不斷增大 B．繩子的拉力不變 C．船所受浮力增大 D．船所受浮力不變 7、兩塊相同的豎直木板A、B間有質(zhì)量均為m的四塊相同的木塊，用兩個大小均為F的水平力壓木板，使木板均處于平衡，如圖所示．設(shè)所有接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ.則第2塊對第3塊的摩擦力大小為 ( ) A. 0 B. mg C. μF D. mg/2 8、小球m卡在墻壁與一厚板間處于靜止狀態(tài)，試分析小球的受力狀況． 9、如圖所示，細繩AB、CB下懸掛著重20N的重物P，細繩AC與CB垂直，細繩CD呈水平，AB與豎

26、直方向成30°角，AC與AB之間也是30°角．這時細繩CD所受到的拉力大小是多少？ 10、如圖所示，質(zhì)量為15kg的物體用兩根細繩AO、BO吊掛在天花板下處于平衡狀態(tài)，兩根繩子與豎直方向的夾角分別為37°、53° ．求兩繩的拉力大?。?g取10m/s2) 11、如圖所示，AB兩球用輕繩相連靜止在光滑半圓柱面上，若A的質(zhì)量為m，則B的質(zhì)量為多少？（sin37°=0.6） 12、一個底面粗糙，質(zhì)量為m的劈放在水平面上，劈的斜面光滑且傾角為30°，如圖所示．現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質(zhì)量也為m的小球．繩與斜面夾角為30

27、°，求：（1）當劈靜止時繩子拉力為多大？（2）若地面對劈的最大靜摩擦力等于地面對劈的支持力的K倍，為使整個系統(tǒng)靜止，K值心須滿足什么條件？ 13、如圖所示，重8N的木塊靜止在傾角為30°的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向大小等于3N的力F推木塊，木塊仍靜止，則木塊受到的摩擦力大小為多少？方向怎樣？ 14、如圖所示，小圓環(huán)重G，固定的豎直大環(huán)半徑為R，輕彈簧原長為L（L﹤R）其倔強系數(shù)為K，接觸面光滑，求小環(huán)靜止時彈簧與豎直方向的夾角θ？ 15、如圖所示，光滑的金屬球B放在縱截面為等腰三角形的物體A與豎直墻壁之間，恰好勻速下滑，已知物體A的重力是B的重力的6倍，不計球跟斜面和墻壁之間摩擦，問：物體A與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ是多少？ 參考答案： 1．CD 2．C 3．A 4．B 5．A 6．A 7．A 8．略 9． (N) 10．TAO=120N、TBO=90N 11．mB=3m/4 12． K≥13． 5N、與F夾角127°斜向上 14． 15．