物理必修ⅰ沪科版牛顿第三定律.ppt

1,1,知道力的概念及重力,2,知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律,3,弹力产生的条件、方向的判断、大小的计算及胡克定律的应用,2,4,通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力,5,通过实验，理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件，区分矢量与标量，用力的合成与分解分析日常生活中的问题,3,纵观近几年的高考题，这部分知识必定出现，大部分是和其他的知识综合出题，主要涉及摩擦力和弹簧的弹力单独出题时往往以摩擦力为主所以，弹力中的胡克定律的应用和摩擦力的各类问题是这部分的重点和难点,在复习中应弄清摩擦力产生的条件，动、静摩擦力方向的判断，动、静摩擦力和最大静摩擦力大小的计算方法，弄清动、静摩擦力和最大静摩擦力的区别和联系力的合成与分解和共点力的平衡，是整个高中物理学习的基础，在复习时应引起足够的重视应熟练掌握矢量合成法则,平行四边形定则和三角形定则；受力分析时，要灵活运用整体法和隔离法；明确力的各种分解方法,若发生相对运动，则说明物体原来虽相对静止却有相对运动的趋势；,B受到A给它的向右的静摩擦力，其大小也等于F.,(1)对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体平衡条件来确定弹力大小,图中A与B及A与墙之间有挤压，都产生弹力，竖直墙给A的弹力与墙垂直指向左方，B给A的弹力沿两球球心连线指向A.,1知道力的概念及重力,【案例4如图所示，小车A上放着一木块B.,此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向,而A物体若受到B物体给它的摩擦力，则A、B不可能相对地面静止，故A、B之间没有摩擦力的作用,此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向,拉伸时沿收缩的方向，压缩时沿伸长的方向,力是矢量，既有大小，又有方向，力可以用带箭头的线段表示，线段的长短表示力的大小，箭头的方向表示力的方向，箭首(或箭尾)画在力的作用点上，线段所在直线叫做力的作用线,它们的受力示意图如下图所示,假设接触面光滑，则此时物体发生相对运动的方向即为原来相对运动趋势的方向，从而可确定静摩擦力的方向,(1)若车厢和小球做匀速直线运动，则小球A受力平衡，所以后车厢壁对小球无弹力；,假设接触面光滑，则此时物体发生相对运动的方向即为原来相对运动趋势的方向，从而可确定静摩擦力的方向,4,5,1,力的概念,(1),力是,对,的作用物体之间的力是,的,(2),力是改变物体,或使物体发生,的原因,(3),力的三要素：,物体,物体,相互,运动状态,形变,力的大小,、,力的方向,、,力的作用点,6,2,力的基本特征,依赖性,力不能脱离物体而独立存在,相互性,物体间力的作用是,相互,的，施力物体同时也是,受力,物体,矢量性,力是矢量，既有大小，又有方向，力可以用带,箭头,的线段表示，线段的,长短,表示力的大小，,箭头的方向,表示力的方向，箭首,(,或箭尾,),画在力的作用点上，线段所在直线叫做力的,作用线,独立性,一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体是否受到其他力的作用,无关,7,3.,重力与重心,(1),由于,而使物体受到的力叫重力地球上的一切物体，不管是静止的还是运动的，都将受到地球的，因此都受重力的作用重力的方向,，,建筑工人利用重垂线检查墙角砌得是否竖直，就是利用的这一原理,(2),物体各部分,，这个点就是物体的重心对于质量分布均匀且有规则几何形状的物体，其重心在,同时，物体的重心,(,填,“,一定,”“,不一定,”,或,“,一定不,”,),在物体上，例如：,地球的吸引,竖直向下,受到的重力视为集中作用在一点,物体的几何中心,不一定,用铁丝弯成的圆环、篮球等,8,4,弹力,(1),定义：物体发生弹性形变时，由于要,，会对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力,(2),产生条件：两个物体必须直接,；,两个物体的接触处发生弹性,(3),弹力的方向：总是与物体形变的趋向,，压力、支持力的方向都与物体的接触面,，绳子拉力的方向总是沿着绳子指向绳子,的方向,(4),弹簧的弹力：在弹性限度内，弹簧的弹力和弹簧伸长,(,或缩短,),的长度,其表达式为,F,kx,，称为,式中,k,称为弹簧的,，其大小与弹簧的材料有关，单位是,.,恢复原状,接触,形变,相反,垂直,收缩,成正比,定律,胡克,劲度系数,N/m,9,5,静摩擦力,(1),产生：两个相互接触且有挤压的物体，有,时产生的摩擦力,(2),产生条件：相互接触且,；,有,；接触面粗糙,(3),大小：随外力的变化而变化，即只与外力有关而与正压力无关计算时只能根据物体所处的状态,(,平衡或加速,),，由平衡条件或牛顿运动定律求解,(4),方向：总是与物体的,方向相反,相对,相对运动趋势,相对,运动趋势,相互挤压,运动趋势,10,6,滑动摩擦力,(1),产生：两个相互接触且有挤压的物体发生,时产生的摩擦力,(2),产生条件：相互接触且,；有,运动；接触面粗糙,(3),大小：滑动摩擦力大小与,成正比，即：,f,N,，,N,指接触面的压力，并不总是等于物体的重力；,是动摩擦因数，与相互接触的两个物体的材料有关，还跟接触面的情况,(,如粗糙程度,),有关,(4),方向：跟接触面相切，并跟物体,相反,相对,相互挤压,相对滑动方向,滑动,11,1,直接判断,对于形变较明显的情况，由形变情况直接判断,2,利用,“,假设法,”,判断,对形变不明显的情况，可假设与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力,12,例如：如图所示，有一球放在光滑水平面,AC,上，并和光滑斜面,AB,接触，球静止，分析球所受的弹力,可用,“,假设法,”,，即假设去掉,AB,面，球仍然能够保持原来的静止状态，则可以判断出球与,AB,面的接触处没有弹力；假设去掉,AC,面，则球将向下运动，故在与,AC,面的接触处球受到弹力，其方向垂直于,AC,面向上,13,3,根据物体所处的状态判断,静止,(,或匀速直线运动,),的物体都处于受力平衡状态，这可以作为判断某个接触面上弹力是否存在的依据,例如：如图所示，小球,A,在车厢内随车厢一块向右运动，可根据小球的运动状态分析车厢后壁对球,A,的弹力的情况：,14,(1),若车厢和小球做匀速直线运动，则小球,A,受力平衡，所以后车厢壁对小球无弹力；2),若车厢和小球向右做加速运动，则由牛顿第二定律可知，后车厢壁对小球的弹力水平向右,它们的受力示意图如下图所示,(2)产生条件：两个物体必须直接 ；,(1)小车在水平路面上做匀速直线运动；,力是矢量，既有大小，又有方向，力可以用带箭头的线段表示，线段的长短表示力的大小，箭头的方向表示力的方向，箭首(或箭尾)画在力的作用点上，线段所在直线叫做力的作用线,(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小也无关,图中在接触的面间发生形变，属于“面与面”接触，B对A的弹力垂直于斜面斜向右下，地面对A的弹力垂直于地面向上,滑动摩擦力的大小用公式fN来计算,(2)产生条件：两个物体必须直接 ；,中不能正确判定两个弹力的方向其原因是不能确定中A、B两球是否有相互的挤压及不能确定中物体的接触面,【即时巩固2】(届运河中学测试)如图所示，重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止，试画出杆所受的弹力,1静摩擦力的有无及方向的确定方法,若要使物块在平行于斜面向上的拉力F的作用下沿斜面匀速上滑，由平衡条件有：Fmgsinmgcos0故Fmgsinmgcos，若tan，则mgsinmgcos，即F2mgsin，故C项正确；,3弹力产生的条件、方向的判断、大小的计算及胡克定律的应用,【即时巩固4】如图所示，地面上静止叠放着A、B两个物体，力F分别作用于A、B两物体上时，A、B相对地面静止试分别分析A、B受到的摩擦力的情况,(3)因为刹车时B相对车有向右运动的趋势，故B受的静摩擦力方向向左,若没有发生相对运动，则说明没有静摩擦力,假设接触面光滑，则此时物体发生相对运动的方向即为原来相对运动趋势的方向，从而可确定静摩擦力的方向,C若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上,15,【案例1】(届聊城测试)如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的边长将它们以速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是(),A若不计空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下,B若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下,C若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上,D若不计空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上,16,【,解析,】,若不计空气阻力，则,A,、,B,整体的加速度等于重力加速度，物体,B,的加速度也等于重力加速度，因此,A,对,B,没有作用力，同理，,B,对,A,也没有作用力，故选项,A,、,D,错；若考虑空气阻力，则上升过程中，,A,、,B,整体的加速度大于重力加速度，则,B,的加速度大于重力加速度，故,A,对,B,有向下的压力，选项,B,对；在下降过程中，,A,、,B,整体的加速度小于重力加速度，则,B,的加速度小于重力加速度，故,A,对,B,有向上的压力，根据力的相互性，,B,对,A,有向下的压力，故选项,C,错,.,【,答案,】,B,17,【,误区警示,】,本题易误选,A,、,C.,原因是没有正确判断物体的加速度与重力加速度的大小关系，从而导致不能正确判断,A,、,B,间相互作用力的情况,18,【,即时巩固,1】,如图所示，细绳竖直拉球，小球和光滑斜面接触，并处于平衡状态，则小球受到的力有,(,),A,重力、绳的拉力,B,重力、绳的拉力、斜面的弹力,C,重力、斜面的弹力,D,绳的拉力、斜面的弹力,19,【,解析,】,假设绳没有拉力，则小球不会平衡，所以小球受绳的拉力；假设斜面对小球有弹力，则小球不会平衡，故斜面对小球无弹力,【,答案,】,A,20,1,条件,物体之间存在挤压,(,或拉伸,),，要恢复原状，产生弹力由此知产生弹力的条件：一是物体间相接触，二是产生能够恢复原状的形变,2,机理,当甲、乙两物体之间存在挤压,(,或拉伸,),时，甲物体产生了形变，它由于具有恢复原状的趋势而对与它接触的乙物体产生一个弹力，这个弹力的方向指向甲物体恢复原状的方向，且垂直于接触面同理，乙物体要恢复原状，对和它接触的甲物体也有弹力作用,21,类型,方向的判定,举例,接触方式,面与面,与接触面垂直,点与面,与接触面垂直且过,“,点,”,点与点,与公共切面垂直,22,轻绳,沿绳收缩,的方向,轻杆,拉伸时沿收缩的方向，压缩时沿伸长的方向,对于弹力不沿杆时，应具体分析,23,4.,弹力的大小,弹力的大小与物体形变量有关，形变量越大，弹力越大,(1),对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体平衡条件来确定弹力大小,(2),对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律计算,24,胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力,F,的大小跟弹簧伸长,(,或缩短,),的长度,x,成正比，数学表达式是：,F,kx,.,还可以表示成,F,k,x,.,其中,k,叫做弹簧的劲度系数，其数值等于弹簧发生单位长度形变时产生的弹力大小，是用来描述弹簧的基本性质的物理量,劲度系数跟弹簧的长度、弹簧的材料、弹簧的粗细都有关系，对于一个确定的弹簧来说，它的劲度系数是一定的在国际单位制中，劲度系数,k,的单位是,N/m.,25,【,案例,2】,如图所示各图中,A,是否受弹力作用？若有，指明弹力方向，并作弹力的示意图,(,图中各物体静止，、图中各接触面均光滑,),26,【,解析,】,首先要明确有哪些物体与,A,物体接触，各接触处是否有相互挤压，由此可判断在接触处是否产生弹力及弹力的方向,图中,A,与,B,之间无挤压，,A,、,B,之间无弹力作用，但,A,与地面之间有弹力作用，,A,受地面弹力方向垂直于地面向上,图中,A,与碗上边缘有挤压，,A,在此点受弹力作用，属于,“,点与线,”,接触，弹力方向与,A,杆垂直，指向左上方；,A,下端与碗底挤压产生形变，,A,在此点受弹力作用，属于,“,点与弧,”,接触，弹力垂直于切面方向指向球心,27,图中,A,与,B,及,A,与墙之间有挤压，都产生弹力，竖直墙给,A,的弹力与墙垂直指向左方，,B,给,A,的弹力沿两球球心连线指向,A,.,图中在接触的面间发生形变，属于“面与面”接触，,B,对,A,的弹力垂直于斜面斜向右下，地面对,A,的弹力垂直于地面向上,它们的受力示意图如下图所示,28,【,答案,】,如图所示,【,误区警示,】,该题易出现的问题是：中认为,B,对,A,有弹力的作用；中不能正确判定两个弹力的方向其原因是不能确定中,A,、,B,两球是否有相互的挤压及不能确定中物体的接触面,29,【即时巩固2】(届运河中学测试)如图所示，重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止，试画出杆所受的弹力,30,【,答案,】,受力如图所示,31,32,33,【,即时巩固,3】,如图所示，两木块的质量分别为,m,1,和,m,2,，两轻质弹簧的劲度系数分别为,k,1,和,k,2,，上面的木块压在上面的弹簧上,(,但不拴接,),，整个系统处于平衡状态现缓慢地向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离,34,35,1,静摩擦力的有无及方向的确定方法,(1),假设法，即假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动,若发生相对运动，则说明物体原来虽相对静止却有相对运动的趋势；假设接触面光滑，则此时物体发生相对运动的方向即为原来相对运动趋势的方向，从而可确定静摩擦力的方向,若没有发生相对运动，则说明没有静摩擦力,36,(2),根据摩擦力产生的效果来判断其方向：如可以平衡其他力，可以做动力，可以做阻力，可以提供向心力等；再根据平衡条件和牛顿定律来计算其大小用牛顿第二定律判断，关键是先判断物体的运动状态,(,即加速度方向,),，再利用牛顿第二定律,(,F,ma,),确定合力的方向，然后进行受力分析，判定静摩擦力的方向,右图中，物块,A,和,B,在外力,F,作用,下一起沿水平面向右以加速度,a,做,匀加速直线运动时，摩擦力提供,A,物体的加速度为,a,，摩擦力的大小为,ma,，方向水平向右,37,(3),利用牛顿第三定律来判断,此法关键是抓住,“,摩擦力是成对出现的,”,，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向,38,【,案例,4】,如图所示，小车,A,上放着一木块,B,.,在下列情况下，,A,、,B,均相对静止，请分析以下几种情况木块,B,所受的摩擦力,(1),小车在水平路面上做匀速直线运动；,(2),小车突然向右起动；,(3),向右运动的小车突然刹车,39,【,解析,】,(1),由于木块随着小车一起匀速直线运动，木块与车相对静止，但木块相对车没有运动趋势，故木块不受静摩擦力作用,(2),采用,“,假设法,”,分析：当车向右起动时，如果,A,、,B,接触面光滑，,A,将相对于,B,向右运动，所以,B,相对于,A,有向左运动的趋势，故,B,受静摩擦力方向向右,(3),因为刹车时,B,相对车有向右运动的趋势，故,B,受的静摩擦力方向向左,【,答案,】,(1),不受摩擦力,(2),受向右的静摩擦力,(3),受向左的静摩擦力,40,【,即时巩固,4】,如图所示，地面上静止叠放着,A,、,B,两个物体，力,F,分别作用于,A,、,B,两物体上时，,A,、,B,相对地面静止试分别分析,A,、,B,受到的摩擦力的情况,41,【,解析,】,(1),F,作用于,A,物体，,A,相对,B,有向右的运动趋势，,B,相对,A,有向左的运动趋势，故,A,受到向左的静摩擦力，其大小等于,F,.,B,受到,A,给它的向右的静摩擦力，其大小也等于,F,.由于,A,、,B,相对地而静止，,B,有向右运动的趋势，因此,B,受到地面给它的向左的静摩擦力，大小也等于,F,.,(2),F,作用于,B,物体上，,B,相对地面有向右的运动趋势，故,B,受到地面给它的向左的静摩擦力，大小等于,F,.,而,A,物体若受到,B,物体给它的摩擦力，则,A,、,B,不可能相对地面静止，故,A,、,B,之间没有摩擦力的作用,【,答案,】,见解析,42,1,静摩擦力大小的计算,根据物体所受外力及所处的状态,(,平衡或变速,),，可分为两种情况：,(1),物体处于平衡状态,(,静止或匀速,),时，利用力的平衡条件来判断其大小,(2),物体有加速度时，若只有摩擦力，则,fma,，例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度；若除摩擦力外，物体还受其他力，则,F,合,ma,，先求合力再求摩擦力这种与运动状态有关的特点，区别于滑动摩擦力,43,2,滑动摩擦力的计算,滑动摩擦力的大小用公式,f,N,来计算,应用此公式时要注意以下几点：,(1),为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；,N,为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力,(2),滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小也无关,44,3,摩擦力的效果,摩擦力可以是动力，也可以是阻力,受静摩擦力作用的物体不一定静止，受滑动摩擦力作用的物体不一定运动,4,最大摩擦力,最大静摩擦力并不是物体实际受到的力，物体实际受到的静摩擦力小于最大静摩擦力；最大静摩擦力与接触面间的压力成正比；一般情况下，为了处理问题的方便，最大静摩擦力可按近似等于滑动摩擦力处理,45,46,【,答案,】,B,47,【即时巩固5】(北京理综)如图所示，将质量,为m的滑块放在倾角为的固定斜面上滑块与斜面之间的动摩擦因数为.若滑块与斜面之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则(),48,A,将滑块由静止释放，如果,tan,，滑块将下滑,B,给滑块沿斜面向下的初速度，如果,tan,，滑块将减速下滑,C,用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果,tan,，拉力大小应是,2,mg,sin,D,用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果,tan,，拉力大小应是,mg,sin,49,【,解析,】,对处于斜面上的物块受力分析，要使物块沿斜面下滑则,mg,sin,mg,cos,，故,tan,，故,A,、,B,错误；若要使物块在平行于斜面向上的拉力,F,的作用下沿斜面匀速上滑，由平衡条件有：,F,mg,sin,mg,cos,0,故,F,mg,sin,mg,cos,，若,tan,，则,mg,sin,mg,cos,，即,F,2,mg,sin,，故,C,项正确；若要使物块在平行于斜面向下的拉力,F,作用下沿斜面向下匀速滑动，由平衡条件有：,F,mg,sin,mg,cos,0,，则,F,mg,cos,mg,sin,，若,tan,，则,mg,sin,mg,cos,，即,F,0,，故,D,项错误,【,答案,】,C,