2019-2020年高三物理書(shū)聯(lián)版資料 物體的平衡.DOC
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2019-2020年高三物理書(shū)聯(lián)版資料 物體的平衡 一、考點(diǎn) 要求 二、知識(shí)結(jié)構(gòu) 內(nèi) 容 要求 說(shuō)明 力是物體間的相互作用,是物體發(fā)生形變和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因,力是矢量 Ⅱ (1)在地球表面附近可以認(rèn)為重力近似等于萬(wàn)有引力 (2)不要求知道靜摩擦因數(shù) 重力,重心 Ⅱ 形變和彈力,胡克定律 Ⅱ 靜摩擦,最大靜摩擦力 Ⅰ 滑動(dòng)摩擦,滑動(dòng)摩擦定律 Ⅱ 力的合成和分解 Ⅱ 共點(diǎn)力作用下的物體的平衡 Ⅱ 力是物體間的相互作用 力的概念 力的相互性、矢量性、物質(zhì)性 力的三要素、力的圖示 按性質(zhì)分類(lèi):重力、彈力、摩擦力等 力的分類(lèi) 按效果分類(lèi):動(dòng)力、阻力、拉力、壓力、支持力等 產(chǎn)生:由于地球吸引 方向:豎直向下 重力 大?。篏=mg 重心:重心是重力的等效作用點(diǎn),均勻物體的重心 在幾何中心,物體的重心不一定在物體上; 力 物體的平衡 力學(xué)中常見(jiàn) 的三種力 產(chǎn)生:①物體直接接觸;②接觸處物體發(fā)生了彈性形變。 方向:彈力的方向與受力物體的形變方向相反; 彈力 ①在接觸面上產(chǎn)生的彈力的方向與面垂直; ②繩產(chǎn)生的彈力方向沿繩指向繩收縮的方向 大?。簭椓Υ笮∨c形變量有關(guān),形變量越大,彈力越大 作用點(diǎn):接觸面上 產(chǎn)生:①物體接觸且擠壓;②接觸面粗糙;③有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 靜摩擦力 方向:沿接觸面的切線(xiàn),與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。 大小:0≤f≤fm 摩擦力 產(chǎn)生:①接觸且擠壓;②接觸面粗糙;③有相對(duì)滑 動(dòng) 方向:沿接觸面的切線(xiàn),與相對(duì)滑動(dòng)的方向相反 動(dòng)摩擦力 大小: 作用點(diǎn):接觸面上 方法:平行四邊形定則 合成 合力范圍:|F1-F2|≤F≤F1+F2 力 物體的平衡 F1、F2大小不變時(shí),夾角θ越大,合力越小 力的合成與分解 按效果分解 方法:平行四邊形定則 分解 正交分解 已知一個(gè)分力的大小及方向 唯一解的條件 已知兩分力方向 平衡狀態(tài):靜止、勻速運(yùn)動(dòng)(a=0) 共點(diǎn)力的平衡 Fx = 0 平衡條件F合=0或 Fy= 0 三、本章知識(shí)考查特點(diǎn)及高考命題趨勢(shì) 本章內(nèi)容是力學(xué)的基礎(chǔ),也是貫穿于整個(gè)物理學(xué)的核心內(nèi)容。本章從力的基本定義出發(fā),通過(guò)研究重力、彈力、摩擦力,逐步認(rèn)識(shí)力的物質(zhì)性、力的矢量性、力的相互性,并通過(guò)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。物體的受力分析法是物理學(xué)重要的分析方法。由于它的基礎(chǔ)性和重要性,決定了這部分知識(shí)在高考中的重要地位。 高考對(duì)本章的考查重點(diǎn)是: 1、力、物體的平衡為每年高考必考內(nèi)容,以后仍將是高考的熱點(diǎn)。 2、力的合成與分解、共點(diǎn)力的平衡等在高考中或單獨(dú)出現(xiàn)或與動(dòng)力學(xué)、電磁學(xué)等相結(jié)合,或選擇、填空或計(jì)算論述,或易或難,都可能出現(xiàn)。 建議:在復(fù)習(xí)常見(jiàn)的三種力時(shí),應(yīng)當(dāng)多與生活中的事例相結(jié)合,使學(xué)生在感性認(rèn)知的基礎(chǔ)上正確建立這些力的概念。靜摩擦力是一種非?!奥斆鳌钡牧Γ浯笮?、方向、存亡都會(huì)隨其它力的變化而發(fā)生變化。因此分析靜摩擦力,應(yīng)教會(huì)學(xué)生從物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)進(jìn)行分析。對(duì)于彈力的復(fù)習(xí),通過(guò)若干具體實(shí)例的分析、練習(xí),讓學(xué)生掌握各種常見(jiàn)彈力,如拉力、壓力、支持力的方向。特別是輕桿的彈力,當(dāng)桿受力較復(fù)雜時(shí),桿中彈力的方向要具體問(wèn)題具體分析。關(guān)于彈簧的彈力大小,遵守胡克定律,要求定量分析。 在理解和掌握了各種常見(jiàn)力以后,多做一些受力分析的習(xí)題,在練習(xí)中要注意使學(xué)生養(yǎng)成良好的受力分析習(xí)慣,提高受力分析的熟練性、正確性、規(guī)范性。 四、課本預(yù)習(xí)作業(yè) 1、力是 ,一個(gè)物體受到力的作用,一定有另外的物體施加這種作用,前者是 ,后者是 。 2、在國(guó)際單位制中,力的單位 。 3、力不僅有 ,而且有 ,力的大小可以用 來(lái)測(cè)量。 4、力的三要素是指 。 5、力的圖示是指 。 6、力的示意圖是 。 7、力的兩種分類(lèi)方法:一種是根據(jù) 來(lái)分類(lèi),如 等;另一種是根據(jù) 來(lái)分類(lèi), 如 等。 8、重力是由于 而使物體受到的力。也可以說(shuō)是物體的 。它的施力物體是 。 9、重力的大小G與物體的質(zhì)量m成 ,用公式表示為 。在地球表面附近,g= ,表示 。 10、重力的大小可以用 測(cè)出,當(dāng)物體 時(shí)對(duì)彈簧秤的拉力或壓力大小等于物體受到的重力。 11、重力的方向總是 。 12、 叫物體重心,即重力的 。 13、物體的重心位置與 有關(guān),與物體怎樣放置 , 物體,其重心在幾何中心上。 14、薄板的中心位置可以用 求出。 15、 這種力叫彈力。 16、彈力產(chǎn)生條件:(1) (2) 。 17、彈力的方向:彈力的方向與物體的形變方向相反,具體判斷如下: (1)壓力的方向總是 ;支持力的方向總是 。 (2)繩的拉力方向總 。 18、 這種力叫滑動(dòng)摩擦力。 19、滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生條件: (1) 。 (2) 。 (3) 。 20.大小:兩個(gè)物體間的滑動(dòng)摩擦力f的大小跟 正比,也就是滑動(dòng)摩擦力f跟一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體表面的 成正比這叫滑動(dòng)摩擦定律,用公式表示為 。式中N是物體間的 ,μ叫 ,它的數(shù)值跟相互接觸的兩個(gè)物體的 和接觸面的情況(如粗糙程度)有關(guān),與接觸面的大小 。 21、方向:滑動(dòng)摩擦力的方向總沿 ,并且跟 的方向相反。 22、 叫靜摩擦力。 23、靜摩擦力產(chǎn)生條件:(1) ; (2) ;(3) 。 24、靜摩擦力的大小是個(gè)變量,總是隨接觸面切線(xiàn)方向上的外力的變化而變化。但靜摩擦力有一個(gè)最大限度,叫 。即物體處于相對(duì)靜止和相對(duì)滑動(dòng)臨界點(diǎn)受到的摩擦力,所以靜摩擦力的取值范圍為 。 25、方向:靜摩擦力的方向沿 ,且與 相反。 26、 這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。 27、 這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。 28、 叫力的合成。 29、平行四邊形定則: 叫做平行四邊形定則。 30、討論:當(dāng)兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2大小一定時(shí),合力F的大小和方向隨著F1、F2之間的夾角而變化。 (1)當(dāng)夾角θ=0時(shí),力F1、F2在同一條直線(xiàn)上且方向相同,F(xiàn)= ,方向跟兩個(gè)力的方向 ,此時(shí)合力最大。 (2)當(dāng)夾角θ=180時(shí),力F1、F2在同一條直線(xiàn)上且方向相反,F(xiàn)== ,方向跟兩個(gè)力______________________相同,此時(shí)合力最小。 (3)當(dāng)夾角θ=90時(shí),F(xiàn)= 由上述分析可知,合力的大小可在最大值和最小值之間取值,取值范圍為 ≤F≤ 。 31、矢量和標(biāo)量:在物理學(xué)中,把 的物理量叫矢量; 的物理量叫標(biāo)量。 32、兩個(gè)以上的力的合成:求兩個(gè)以上共點(diǎn)力的合力時(shí),可采用逐步合成的方法,連續(xù)運(yùn)用平行四邊形定則。即: 。 33、 ,這幾個(gè)力就叫做那個(gè)力的分力。 34、 叫力的分解。也就是找?guī)讉€(gè)力來(lái)代替原來(lái)的一個(gè)力,而不改變其作用效果。力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,同樣遵守 。 35、若不加任何限制條件,將一個(gè)已知力分解為兩個(gè)分力時(shí)可以有 種分解方式,所以對(duì)力的分解就必須加以限制,否則,力的分解將無(wú)實(shí)際意義。通常對(duì)力的分解 所加的限制是視力的 來(lái)確定的,也就是說(shuō),在實(shí)際中我們是根據(jù)力的 來(lái)分解一個(gè)力。這就要求在力的分解之前必須搞清楚力的 ,也就確定了力的方向,力的大小將是唯一的。 36、在共點(diǎn)力作用下,如果物體保持 或做 ,這個(gè)物體就處于平衡狀態(tài)。 37、物體處于平衡狀態(tài)的條件是 。 38、處于平衡狀態(tài)的物體,如果受到兩個(gè)力的作用,則這兩個(gè)力一定 ;如果三個(gè)共點(diǎn)力作用,其中任意兩個(gè)力的合力必定與另外一個(gè)力 。 39、一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體,在力的作用下如果保持 或做 狀態(tài),我們稱(chēng)這個(gè)物體處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)。 40、從轉(zhuǎn)動(dòng)軸到 距離,叫力臂,力矩是 的乘積,單位是 。 41、有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件是 。 42、作用在物體上的幾個(gè)力的 的情形叫做力矩的平衡。 第二課時(shí) 力 重力 一、考點(diǎn)理解 考點(diǎn)一:力的概念 要對(duì)力有深刻的理解,應(yīng)從以下幾個(gè)方面領(lǐng)會(huì)力的概念。 1、力的本質(zhì) (1)力的物質(zhì)性:力是物體對(duì)物體的作用。提到力必然涉及到兩個(gè)物體:施力物體和受力物體,力不能離開(kāi)物體而獨(dú)立存在。施力物體和受力物體不一定接觸。 (2)力的相互性:施力物體對(duì)受力物體作用的同時(shí),必受到反作用力,即力是成對(duì)出現(xiàn)的,作用力和反作用力同時(shí)存在。作用力和反作用力總是等大、反向、共線(xiàn),屬同性質(zhì)的力,分別作用在兩個(gè)物體上,作用效果不能相互抵消(遵守牛頓第三定律)。 (3)力的矢量性:力有大小、方向,力的運(yùn)算遵守矢量運(yùn)算定則——平行四邊形定則。對(duì)于同一直線(xiàn)上的矢量運(yùn)算,用正負(fù)號(hào)表示同一直線(xiàn)上的兩個(gè)方向,使矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算;這時(shí)符號(hào)只表示力的方向,不代表力的大小,但參與力的合成運(yùn)算。 (4)力作用的獨(dú)立性:幾個(gè)力作用在同一物體上,每個(gè)力對(duì)物體的作用效果均不會(huì)因其它力的存在而受到影響,這就是力的獨(dú)立作用原理。 2、力的作用效果 力對(duì)物體作用有兩種效果:一是使物體發(fā)生形變,二是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)。這兩種效果可各自獨(dú)立產(chǎn)生,也可能同時(shí)產(chǎn)生。通過(guò)力的效果可檢驗(yàn)力的存在。 (1)力作用的瞬時(shí)效果——產(chǎn)生加速度a=F/m。 (2)力的作用在時(shí)間上的積累效果——力對(duì)物體的沖量;I=Ft。 (3)力的作用在空間上的積累效果——力對(duì)物體做的功:W=FScosα。 3、力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn)。完整表述一個(gè)力時(shí),力的三要素缺一不可。當(dāng)兩個(gè)力F1、F2的大小、方向均相同時(shí),我們說(shuō)F1=F2,但是當(dāng)他們作用在不同物體上或作用在同一物體上的不同點(diǎn)時(shí)可以產(chǎn)生不同的效果。 力的大小可用測(cè)力計(jì)測(cè)量,也可通過(guò)定理、定律計(jì)算,在國(guó)際單位制中,力的單位是牛頓,符號(hào)是N。 4、力的圖示和力的示意圖 (1)力的圖示:用一條有向線(xiàn)段表示力的方法叫力的圖示,用帶有標(biāo)度的線(xiàn)段長(zhǎng)短表示力的大小,用箭頭指向表示力的方向,力的作用點(diǎn)用線(xiàn)段的起點(diǎn)表示。 (2)力的示意圖:不需畫(huà)出力的標(biāo)度,只用一帶箭頭的線(xiàn)段示意出力的大小和方向。 5、力的分類(lèi) 力可按性質(zhì)和效果進(jìn)行分類(lèi)。 (1)根據(jù)力的性質(zhì)命名:如重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等。 (2)根據(jù)力的效果命名:如拉力、壓力、動(dòng)力、阻力等。 注意:①根據(jù)效果命名時(shí),不同名稱(chēng)的力,性質(zhì)可能相同。如物體在上升過(guò)程中,重力是阻力;物體下落時(shí),重力為動(dòng)力。 ②同一性質(zhì)的力,效果可能不同,如摩擦力可以是動(dòng)力,也可以是阻力。不同性質(zhì)的力也可以產(chǎn)生相同的效果。例如重力和摩擦力是不同性質(zhì)的力,但它們都可以充當(dāng)動(dòng)力(或阻力),等等。 ③所謂動(dòng)力,其效果是加快物體運(yùn)動(dòng)的;而阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力則叫阻力。 考點(diǎn)二:重力 1、 重力的產(chǎn)生 地球上的一切物體都受到地球的吸引作用,重力就是由于地球的吸收而產(chǎn)生的。重力的施力物體是地球。 2、重力的大小 (1)由G=mg計(jì)算,g為重力加速度,通常在地球表面附近,g取9.8m/s2,表示質(zhì)量是1千克的物體受到的重力是9.8牛頓。 (2)由彈簧秤測(cè)量:物體靜止時(shí)彈簧秤的示數(shù)為重力大小。 3、重力的方向 重力的方向總是豎直向下的,即與水平面垂直,不一定指向地心。重力是矢量。 4、重力的作用點(diǎn)——重心 (1)物體的各部分都受重力作用,但從效果看,我們可以認(rèn)為各部分受到的重力作用都集中于一點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)就是重力的作用點(diǎn),叫做物體的重心。 (2)重心跟物體的質(zhì)量分布、物體的形狀有關(guān),重心不一定在物體上。質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體其重心在物體的幾何中心上。 5、重力和萬(wàn)有引力 重力是地球?qū)ξ矬w萬(wàn)有引力的一個(gè)分力,萬(wàn)有引力的另一個(gè)分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力,同一物體在地球上不同緯度處的向心力大小不同,但由此引起的重力變化不大,一般情況可近似認(rèn)為重力等于萬(wàn)有引力,即:mg≈GMm/R2.另外,除兩極和赤道外,重力的方向并不指向地心。 重力的大小及方向與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),在加速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中,例如:發(fā)生超重和失重的現(xiàn)象時(shí),重力的大小仍是mg。 6、重力的功 (1)重力對(duì)物體所做的功,只與初末位置的高度差有關(guān),與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。 (2)重力功的大小為WG=mgh,物體上升時(shí)的WG取負(fù)值,下降時(shí)取正值。 (3)重力做功等于重力勢(shì)能的減少量,即WG=-△EP=mgh1-mgh2. 二、方法講解 1、在復(fù)習(xí)力的概念時(shí),注意回顧學(xué)過(guò)的各種具體的力,包括電磁學(xué)中常見(jiàn)的各種力;也可以聯(lián)系牛頓第三定律展開(kāi)研究力的相互性;還可以根據(jù)力的作用效果判定力的存在;要注意區(qū)分接觸力和場(chǎng)力等。 2、對(duì)于重力,復(fù)習(xí)時(shí)可以聯(lián)系萬(wàn)有引力定律,并通過(guò)分析物體受地球自轉(zhuǎn)影響,明白mg≈. 三、考點(diǎn)應(yīng)用 例1:下列關(guān)于力的說(shuō)法中,正確的是( ) A.只有相互接觸的兩物體之間才會(huì)產(chǎn)生力的作用 B.力是不能離開(kāi)物體而獨(dú)立存在的,一個(gè)力既有施力物體,又有受力物體 C.一個(gè)物體先對(duì)別的物體施加力后才能受到反作用力 D.物體的施力和受力是同時(shí)的 分析:力是物體間的相互作用,不一定發(fā)生在直接接觸的物體間,直接接觸而發(fā)生的作用叫接觸力,如彈力、摩擦力;通過(guò)場(chǎng)發(fā)生的作用叫場(chǎng)力,如重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等。物體的施力和受力不分先后,總是同時(shí)的。 解答:物體發(fā)生力的作用時(shí),不一定直接接觸,A錯(cuò);力的作用是相互的、同時(shí)的,所以B、D均對(duì),C錯(cuò)。 點(diǎn)評(píng):對(duì)力的正確、深刻認(rèn)識(shí)是解題關(guān)鍵。 例2:設(shè)想地球是質(zhì)量分布均勻的球體,同一物體分別位于赤道、北極和北緯60上某一位置時(shí),物體所受萬(wàn)有引力和重力依次是F1、F2、F3和G1、G2、G3,試比較F1、F2、F3和G1、G2、G3的相對(duì)大小。 分析:無(wú)論物體放于地球表面上的什么位置,物體到地球重心(球心)的距離均等于地球球體半徑R,據(jù)萬(wàn)有引力定律知,物體所受萬(wàn)有引力大小均為F≈(M為地球質(zhì)量),故F1=F2=F3。 當(dāng)物體處于赤道與兩極之間時(shí),物體隨地球自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng),需要的向心力就是由萬(wàn)有引力的一個(gè)分力提供,另一個(gè)分力使物體對(duì)地球表面產(chǎn)生壓緊效果,如圖所示,這個(gè)力就是重力,這時(shí),重力大小小于萬(wàn)有引力,并且物體越靠近赤道,物體隨地球自轉(zhuǎn)所做的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R就越大,所需要的向心力F引=mω2R就越大,相應(yīng)地,物體所受重力越來(lái)越小,故物體位于北極(或南極)時(shí)重力最大(G=F萬(wàn)),物體位于赤道上時(shí)所受重力最小。 解答:無(wú)論物體放在什么位置,,故,物體位于赤道時(shí), ;物體位于兩極時(shí),,所以G1- 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