2019-2020年高一物理第9周教学设计（重力、弹力、摩擦力）.doc

2019-2020年高一物理第9周教学设计（重力、弹力、摩擦力）课题第二章复习第一讲 重力、弹力、摩擦力课时1课时考点、知识点 重力、弹力、摩擦力学习目标1.掌握重力的大小、方向及重心概念.2.掌握弹力的有无、方向的判断及大小的计算的基本方法.3.掌握胡克定律4.会判断摩擦力的有无和方向.5.会计算摩擦力的大小重、难点重点 三种性质力的产生及大小、方向；难点： 弹力的有无、方向的判断；静摩擦力的有无和方向及大小的分析学习环节和内容学生活动建议教师活动建议调整记录一、 基础知识回顾1重力(1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力(2)大小：Gmg.(3)g的特点在地球上同一地点g值是一个不变的常数g值随着纬度的增大而增大g值随着高度的增大而减小(4)方向：竖直向下(5)重心相关因素：物体的几何形状；物体的质量分布位置确定：质量分布均匀的规则物体，重心在其几何中心；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定2弹力(1)形变：物体形状或体积的变化叫形变(2)弹力定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用产生条件：物体相互接触；物体发生弹性形变(3)胡克定律内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比表达式：Fkx.k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度 3.摩擦力（1）定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力（2）产生条件接触面粗糙；接触处有挤压作用；两物体间有相对运动或相对运动的趋势（3）方向：与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反（4）大小滑动摩擦力：FFN；静摩擦力：0FfFmax.考点分析考点一弹力的大小、有无及方向的判断1弹力有无的判断方法(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态2弹力方向的判断方法(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向3弹力的分析与计算首先分析物体的运动情况，然后根据物体的运动状态，利用共点力平衡的条件或牛顿第二定律求弹力重点归纳1、几种典型接触弹力的方向确认：弹力弹力的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上，指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体2、含弹簧类弹力问题的分析与计算中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有如下几个特性：(1)弹力遵循胡克定律Fkx，其中x是弹簧的形变量(2)轻：即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零(3)弹簧既能受拉力，也能受压力(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能受拉力，不能受压力(4)由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们产生的弹力立即消失3滑轮模型与死结模型问题的分析（1）跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等（2）死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张力不一定相等（3）同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向典型案例下面图中，静止的小球A分别与一个或两个接触面接触，设各接触面光滑，则A受到两个弹力的是： （ ）【答案】C针对练习1如图所示，用平行于斜面体A斜面的轻弹簧将物块P拴接在挡板B上，在物块P上施加沿斜面向上的推力F，整个系统处于静止状态。下列说法正确的是： （ ）A物块P与斜面之间一定存在摩擦力B弹簧的弹力一定沿斜面向下C地面对斜面体A的摩擦力水平向左D若增大推力，则弹簧弹力一定减小【答案】C【解析】对P分析，P沿斜面方向受到重力沿斜面向下的分力，向上的推力，如果，则弹簧弹力为零，摩擦力为零，若弹簧弹力不为零，并且弹力，重力沿斜面向下的分力，向上的推力，三个力的合力不为零，则受摩擦力，如果三个力的合力为零，则不受摩擦力，所以摩擦力可能存在，也可能不存在，弹力可能没有也可能向上，或者向下，若增大推力，弹簧的弹力可能变大，也可能不变，还可能变小，ABC错误；将P和弹簧以及斜面看做一个整体，整体受到斜向右上的推力，即有一个水平向右的作用力，故地面对斜面体A的摩擦力水平向左。针对练习2在如图所示的四幅图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链连接，下列关于受力的说法正确的是： （ ）A、甲图中的AB杆表现为拉力，BC杆表现为拉力B、乙图中的AB杆表现为拉力，BC杆表现为支持力C、丙图中的AB、BC杆均表现为拉力D、丁图中的AB、BC杆均表现为支持力【答案】C考点二静摩擦力方向的判断1假设法：静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反，利用“假设法”可以判断出物体相对运动趋势的方向2状态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律，可以判断静摩擦力的方向3利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断，此法关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力的方向重点归纳应用“状态法”解题时应注意的问题状态法是分析判断静摩擦力有无及方向、大小的常用方法，用该方法可以不必分析物体相对运动的趋势，使模糊不清的问题明朗化，复杂的问题简单化在使用状态法处理问题时，需注意以下两点：(1)明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向(2)静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系，可能相同，也可能相反，还可能成一定的夹角4摩擦力的突变问题当物体的受力情况发生变化时，摩擦力的大小和方向往往会发生变化，有可能会导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化该类问题常涉及摩擦力的突变问题，在分析中很容易发生失误在解决此类问题时应注意以下两点：(1)如题干中无特殊说明，一般认为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力(2)由于此类问题涉及的过程较为复杂，采用特殊位置法解题往往比采用过程分析法解题更为简单典型案例（多选）如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平面上，三条细绳结于O点。一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P，一条绳连接小球Q，P、Q两物体处于静止状态，另一条绳OA在外力F的作用下使夹角，现缓慢改变绳OA的方向至，且保持结点O位置不变，整个装置始终处于静止状态。下列说法正确的是： （ ）A绳OA的拉力先减小后增大 B斜面对物块P的摩擦力的大小可能先减小后增大 C地面对斜面体有向右的摩擦力D地面对斜面体的支持力等于物块P和斜面体的重力之和【答案】AB针对练习1如图所示，斜面体A上的物块P，用平行于斜面体的轻弹簧拴接在挡板B上，在物块P上施加水平向右的推力F，整个系统处于静止状态，下列说法正确的是： （ ）A物块P与斜面之间一定存在摩擦力 B轻弹簧一定被拉长C地面对斜面体A一定存在摩擦力 D若增大推力F，则弹簧弹力一定减小【答案】C针对练习2如图，物块A、B静置在水平地面上，某时刻起，对B施加一沿斜面向上的力F，力F从零开始随时间均匀增大，在这一过程中，A、B均始终保持静止，则： （ ）A地面对A的支持力不变B地面对A的支持力减小C物体B受到的摩擦力逐渐增大D物体B受到的摩擦力逐渐减小【答案】B【解析】设斜面的倾角为，以A、B整体为研究对象，因为A、B始终保持静止，由平衡条件得 (mAmB)gFNFsin，又F均匀增大，故支持力FN减小，选项B正确，C错误；对于B，当FmAgsin时，fBmAgsinF，fB随着F的增大而减小，当FmAgsin时，fBFmAgsin，fB随着F的增大而增大，选项C、D错误。考点三摩擦力大小的计算计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力 (1)滑动摩擦力由公式FFN计算，应用此公式时要注意以下两点：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；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小无关(2)静摩擦力的计算它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关，跟接触面相互挤压力FN无直接关系，因此它具有大小、方向的可变性，变化性强是它的特点对具体问题，要具体分析研究对象的运动状态，根据物体所处的状态(平衡、加速等)，由力的平衡条件或牛顿运动定律求解最大静摩擦力Fmax：是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力它的数值与FN成正比，在FN不变的情况下，Fmax比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，而静摩擦力可在0Fmax间变化重点归纳1、在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析2、受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的3、摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，即摩擦力不一定是阻力4、摩擦力认识的三个误区认为滑动摩擦力的大小与接触面积大小、物体速度大小有关不能认识到摩擦力性质、方向、大小会发生突变而产生错误认为静止的物体只能受到静摩擦力，运动的物体只能受到滑动摩擦力5、对摩擦力的进一步理解误区一：有弹力就有摩擦力，有摩擦力就有弹力从产生摩擦力的条件可知：有弹力存在仅仅是产生摩擦力的一个条件虽有弹力存在，但两物体间若没有“相对运动或相对运动的趋势”，则不会产生摩擦力，反之，若两物体间有摩擦力，则一定有弹力误区二：摩擦力的大小一定与正压力成正比若摩擦力是滑动摩擦力，根据FfFN可知，两物体间的滑动摩擦力确实与正压力成正比但对静摩擦力而言，它是一个被动力，随着使物体产生“相对运动趋势”的外力的变化而变化，与正压力大小无关，正压力只可影响最大静摩擦力的大小(同学们自己举例说明)误区三：摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反摩擦力的方向应与“相对运动”或“相对运动趋势”的方向相反，与物体的运动方向有可能相反也有可能相同即摩擦力可以是阻力，也可以是动力误区四：摩擦力的方向与物体运动方向一定在同一直线上常见的多数摩擦力的方向与物体运动方向在同一直线上，但不是所有情境下的摩擦力均如此如图所示，一人站在扶梯上，随扶梯斜向上加速上升；人沿扶梯斜向上运动，而人所受摩擦力却是水平方向，与运动方向并不共线故两物体间摩擦力的方向应理解为“与两物体接触面相切，和物体间相对运动或相对运动趋势的方向相反”，而与物体的运动方向无关典型案例在水平桌面上有一个质量为M且倾角为的斜面体。一个质量为m的物块，在平行于斜面的拉力F作用下，沿斜面向下做匀速运动。斜面体始终处于静止状态。已知物块与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。下列结论正确的是： （ ）A斜面对物块的摩擦力大小是FB斜面对物块的摩擦力大小是mgC桌面对斜面体的摩擦力大小是FcosD桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g【答案】C针对练习1如图所示，甲、乙、丙三个质量相同的物体分别在不同外力的作用下沿水平地面做匀速直线运动，地面与物体间的动摩擦因数均相同。下列判断正确的是： （ ）A三个物体所受的摩擦力大小相等 B丙物体所受的摩擦力最大C乙物体所受的摩擦力最大 D甲物体所受的摩擦力最大【答案】B【解析】设拉力与水平方向的夹角为，因为三个物体相对地面做匀速直线运动，所以受到的摩擦力为滑动摩擦力，对于A图，在竖直方向上有，故受到的摩擦力为，对于B图，在竖直方向上，故受到的摩擦力为，C图，在竖直方向上有，故受到的摩擦力为，所以，故B正确。针对练习2如图所示，重6 N的木块静止在倾角为30的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向大小等于4 N的力推木块，木块仍能保持静止，下列关于木块所受的摩擦力大小的说法，正确的是： （ ）A4 N B3 N C5 N D6 N【答案】C学生活动：1回忆 2训练【点评】判断弹力有无的常用方法（1）“条件法”：根据弹力产生的两个条件接触和发生弹性形变直接判断（2）“状态法”：根据研究对象的运动状态进行分析，判断物体是否需要弹力，才能保持现在的运动状态【点评】本题关键是灵活地选择研究对象进行受力分析，然后根据共点力平衡条件分析，注意物体P与斜面体间的静摩擦力、弹簧弹力方向的不确定性，不难。【点评】要注意明确杆带有铰链，则施力方向只能是沿杆方向；然后再根据三力平衡即可明确作用力的性质。【点评】本题是物体的平衡问题；解题时采用隔离法和整体法研究两个物体的平衡问题，灵活选择研究对象；摩擦力的方向及大小变化尤其为难点。【点评】难度中等。考查整体法与隔离法的灵活应用，同时掌握静摩擦力的分析方法。本题中P受力较多，受否受到静摩擦力的作用难以确定，同时也引起弹簧弹力存在的的不确定性。对于摩擦力及弹簧弹力这类被动力，要先分析物体受到的其它力的情况，进而推断出这些被动力的大小及方向。【点评】难度中等。本题关键在于研究对象的选择，两个物体所处的状态完全相同时，常常运用整体法和隔离法解决问题，整体法往往能化繁为简，解题收到奇效。本题中对于B所受的摩擦力的讨论要根据其所具有的运动趋势分两种情况进行。【点评】本题要注意m受到的是滑动摩擦力；而地面对斜面体的摩擦力为静摩擦力；要注意明确两种摩擦力的计算方法不相同；同时要注意灵活选择研究对象，做好受力分析。【点评】在计算摩擦力时，首先需要弄清楚物体受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力，如果是静摩擦力，其大小取决于与它反方向上的平衡力大小，与接触面间的正压力大小无关，如果是滑动摩擦力，则根据公式去计算【点评】本题是关于物体的平衡以及力的合成问题；解题的难点在于物体受到的力不在一个平面内，需要将重力按照作用效果进行分析，根据静摩擦力的产生特点和共点力平衡条件列式求解静摩擦力此题是中等题.宜宾市一中xx级xx物理教研组（第九周）教学设计课题第二章复习第二讲 力的合成与分解课时1课时考点、知识点力的合成和分解学习目标1.会用平行四边形定则、三角形法则进行力的合成与分解.2.会用正交分解法进行力的合成与分解重、难点重点： 力的平行四边形定则、正交分解法难点： 力的效果分解，正交分解法。学习环节和内容学生活动建议教师活动建议调整记录一、 基础知识回顾1合力与分力(1)定义：如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同，这一个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力(2)逻辑关系：合力和分力是一种等效替代关系2共点力：作用在物体上的力的作用线或作用线的反向延长线交于一点的力3力的合成的运算法则 (1)平行四边形定则：求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以用表示F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形，平行四边形的对角线(在两个有向线段F1、F2之间)就表示合力的大小和方向，如图甲所示(2)三角形定则：求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的线段首尾顺次相接地画出，把F1、F2的另外两端连接起来，则此连线就表示合力的大小和方向，如图乙所示4矢量和标量(1)矢量：既有大小又有方向的量相加时遵循平行四边形定则(2)标量：只有大小没有方向的量求和时按算术法则相加5力的分解(1)概念：求一个力的分力的过程(2)遵循的原则：平行四边形定则或三角形定则(3)分解的方法按力产生的实际效果进行分解正交分解法二、 考点分析考点一力的合成方法及合力范围的确定1共点力合成的方法(1)作图法(2)计算法：根据平行四边形定则作出示意图，然后利用解三角形的方法求出合力2合力范围的确定(1)两个共点力的合力范围：|F1F2|FF1F2，即两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小当两个力反向时，合力最小，为|F1F2|；当两个力同向时，合力最大，为F1F2.(2)三个共点力的合成范围最大值：三个力同向时，其合力最大，为FmaxF1F2F3.最小值：以这三个力的大小为边，如果能组成封闭的三角形，则其合力的最小值为零，即Fmin0；如果不能，则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值，即FminF1|F2F3|(F1为三个力中最大的力)特别提醒1.二个分力一定时，夹角越大，合力越小2合力一定，二等大分力的夹角越大，二分力越大3合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力的大小重点归纳共点力的合成（1）力的运算法则（2）合力范围的确定两个共点力的合力范围：|F1F2|FF1F2.三个共点力的合成范围最大值：三个力同向时，其合力最大，为FmaxF1F2F3.最小值：以这三个力的大小为边，如果能组成封闭的三角形，则其合力的最小值为零，即Fmin0；如果不能，则合力的最小值为FminF1|F2F3|(F1为三个力中最大的力)（3）共点力的合成方法作图法)计算法（4）解答共点力的合成问题时的两点注意(1)合成力时，要正确理解合力与分力的大小关系合力与分力的大小关系要视情况而定，不能形成合力总大于分力的思维定势(2)三个共点力合成时，其合力的最小值不一定等于两个较小力的和与第三个较大的力之差典型案例如图甲所示,在广州亚运会射箭女子个人决赛中,中国选手程明获得亚军。创造了中国女子箭手在亚运个人赛历史上的最好成绩。那么射箭时,若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100N,对箭产生的作用力为120 N,其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示,对箭产生的作用力如图中F所示。弓弦的夹角应为(cos53=0.6) ：（）A.53 B.127 C.143 D.106【答案】D针对练习1如图所示是某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图，一根绳绕过两个定滑轮和一个动滑轮，两端各挂着一个相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎(图中是用手指代替颈椎做实验)，整个装置在同一竖直平面内如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是： （ ）只增加绳的长度只增加重物的重量只将手指向下移动只将手指向上移动ABC D【答案】A【解析】对动滑轮受力分析，受重力、两个对称的拉力，拉力等于悬挂物体的重量mg，如图：由题可知，由平衡条件得：，而且拉力。针对练习2（多选）两个力F1和F2间的夹角为，两个力的合力为F以下说法正确的是：（）A、若F1和F2大小不变，角越小，合力F就越大B、合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大C、合力F可能比分力F1和F2中的任何一个力都小D、如果夹角不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就必然增大【答案】AC【解析】若F1和F2大小不变，角越小，合力F越大，故A正确；由力的合成方法可知，两力合力的范围|F1-F2|F合F1+F2，所以合力有可能大于任一分力，也可能小于任一分力，还可能与两个分力都相等，也可能比分力F1和F2中的任何一个力都小，故B错误、C正确；如果夹角不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F可以先减小后增大，也可以一直增加，故D错误。考点二力的分解方法1力的效果分解法(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向；(2)再根据两个实际分力的方向画出平行四边形；(3)最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小2按问题的需要进行分解 (1)已知合力F和两个分力的方向，可以唯一地作出力的平行四边形，对力F进行分解，其解是唯一的(2)已知合力F和一个分力的大小与方向，力F的分解也是唯一的 (3)已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小，对力F进行分解，则有三种可能(F1与F的夹角为)如图所示：F2Fsin 时无解F2Fsin 或F2F时有一组解Fsin F2F时有两组解重点归纳下表是高中阶段常见的按效果分解力的情形.实例分解思路拉力F可分解为水平分力F1Fcos 和竖直分力F2Fsin 重力分解为沿斜面向下的力F1mgsin 和垂直斜面向下的力F2mgcos重力分解为使球压紧挡板的分力F1mgtan 和使球压紧斜面的分力F2重力分解为使球压紧竖直墙壁的分力F1mgtan 和使球拉紧悬线的分力F2小球重力分解为使物体拉紧AO线的分力F2和使物体拉紧BO线的分力F1，大小都为F1F2拉力分解为拉伸AB的分力F1Ftan 和压缩BC的分力F2典型案例（多选）如图所示，斜面体B静置于水平桌面上一质量为M的木块A从斜面底端开始以初速度v0上滑，然后又返回出发点，此时速度为v，且vv0.在上述过程中斜面体一直静止不动，以下说法正确的是： （ ）A桌面对B的静摩擦力的大小保持不变B桌面对B始终有水平向左的静摩擦力C物体A受到的摩擦力大小不变DA上滑时比下滑时桌面对B的支持力大【答案】BC针对练习1（多选）如右图所示，重量为G的小球静止在斜面上，下列关于重力的两个分力说法正确的是：（）A. F1的大小等于小球对挡板的压力大小B. F2是物体对斜面的正压力，大小为C. F1是物体所受重力的一个分力，大小为GtanD. 由于重力的存在，物体同时受G、F1、F2的作用【答案】AC针对练习2（多选）将10N的力分解为两个分力F1、F2，则F1、F2的值可能是下列哪些情况：（）AF1=12N，F2=16N BF1=10N，F2=10N CF1=6N，F2=3N DF1=5N，F2=6N【答案】ABD【解析】二力合成时合力大小的范围为|F1F2|FF1F2可知ABD对。考点三正交分解法1定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法2建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上)；在动力学中，以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系3分解方法：物体受到多个作用力F1、F2、F3，求合力F时，可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解，如图所示x轴上的合力：FxFx1Fx2Fx3y轴上的合力：FyFy1Fy2Fy3合力大小：F合力方向：与x轴夹角为，则重点归纳力的效果分解法、正交分解法、合成法都是常见的解题方法，一般情况下，物体只受三个力的情形下，力的效果分解法、合成法解题较为简单，在三角形中找几何关系，利用几何关系或三角形相似求解；而物体受三个以上力的情况多用正交分解法，但也要视题目具体情况而定（1）力的正交分解是在物体受三个或三个以上的共点力作用下求合力的一种方法，分解的目的是为了更方便地求合力，将矢量运算转化为代数运算（2）一般情况下，应用正交分解法建立坐标系时，应尽量使所求量(或未知量)“落”在坐标轴上，这样解方程较简单典型案例如图所示，质量为m的物体置于倾角为的固定斜面上物体与斜面之间的动摩擦因数为，先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力F2作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次的推力之比为：（）Acos sin Bcos sin C1tan D1tan 【答案】B针对练习1如图，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，若端跨过位于O/点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体；OO/段水平，长为度L；绳子上套一可沿绳滑动的轻环。现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升L。则钩码的质量为：（）ABC D【答案】D针对练习2在竖直墙壁间有质量分别是m和2m的半圆球A和圆球B，其中B球球面光滑，半球A与左侧墙壁之间存在摩擦。两球心之间连线与水平方向成30的夹角，两球能够一起以加速度a匀加速竖直下滑，已知，（g为重力加速度），则半球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为：（）A、 B、 C、 D、【答案】A【解析】隔离光滑均匀圆球Q，对Q受力分析如图所示，可得：，解得：，对两球组成的整体有：，联立解得：，故A正确回顾训练 归纳总结【点评】求合力的方法计算法可以根据平行四边形定则作出力的示意图，然后由几何关系求解对角线，其长度即为合力大小(1)相互垂直的两个力的合成(即90)：F合，F合与F1的夹角的正切值tan ，如图所示(2)两个等大的力的合成：平行四边形为菱形，利用其对角线互相垂直平分的特点可解得F合2Fcos，如若120，则合力大小等于分力大小。【点评】本题关键是对动滑轮受力分析，对动滑轮受力分析，受重力、两个对称的拉力，大小等于悬挂物体的重量，根据三力平衡条件分析，同时结合力的合成的平行四边形法则进行分析讨论。【点评】本题考查对合力与分力关系的理解能力合力与分力是等效的，合力的范围在两个分力之差与之和之间二力合成时，夹角越大，合力越小由力的合成方法可知，二力合成时，夹角越大，合力越小，两力合力的范围|F1-F2|F合F1+F2；一个合力与几个分力共同作用的效果相同，合力可以大于分力，可以小于分力，也可以等于分力【点评】此题考查了物体的平衡以及力的分解问题；解题时要对物体正确受力分析、熟练应用平衡条件是正确解题的关键；解题时要注意受力分析的顺序，先对A受力分析，然后再对B受力分析；此题是中等题.【点评】本题考查力的分析及牛顿第三定律，要求能正确做出受力分析，知道合力和分力的关系，但要注意本题中不能将分力作为物体的受力【点评】合力和分力的大小关系(1)两分力大小不变时，合力F随的增大而减小，随的减小而增大(2)当0时，F有最大值，FmaxF1F2；当180时，F有最小值，Fmin|F1F2|，合力大小的范围为|F1F2|FF1F2.(3)合力F既可以大于，也可以等于或小于任意一个分力【点评】此题是关于对物体的平衡及正交分解法的考查；解题时以物体为研究对象，分析受力情况，作出力图，根据平衡条件运用正交分解法求解F1与F2的大小，再求它们的比值。【点评】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解【点评】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解。宜宾市一中xx级xx物理教研组（第九周）教学设计课题第二章复习第三讲 实验复习课时1课时考点、知识点探究弹簧弹力与弹簧伸长之间的关系、验证力的平行四边形定则学习目标1.学会用列表法、图象法等处理实验数据.2.探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系3. 知道什么是等效替代法.4.能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵守平行四边形定则重、难点重点：掌握图像处理问题的基本方法难点： 实验的误差分析学习环节和内容学生活动建议教师活动建议调整记录实验一：探究弹簧弹力与弹簧伸长之间的关系一、 复习目标1.学会用列表法、图象法等处理实验数据.2.探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系二、基础知识回顾基本实验要求1实验原理弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大2实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸3实验步骤(1)安装实验仪器(见实验原理图)(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据(3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同(5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数规律方法总结1实验数据处理方法(1)列表法将测得的F、x填入设计好的表格之中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差范围内是相等的(2)图象法以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线(3)函数法弹力F与弹簧伸长量x满足Fkx的关系2注意事项 (1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度(2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据(3)观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点(4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位3误差分析(1)钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差(2)画图时描点及连线不准确也会带来误差.4用图象法处理实验数据图象法是一种重要的实验数据处理方法图象具有既能描述物理规律，又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高.作图的规则：(1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸若弹簧原长较长，则横坐标起点可以不从零开始选择(2)作图线时，尽可能使直线通过较多所描的点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去)(3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义要理解斜率和截距的意义可以解决什么问题典型案例在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图1对弹簧甲进行探究，然后把原长相同的弹簧甲和弹簧乙并联起来按图2进行探究。在弹性限度内，将质量为的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图1、图2中弹簧的长度、如下表所示。已知重力加速度，要求尽可能多的利用测量数据，计算弹簧甲的劲度系数（结果保留两位有效数字）。由表中数据（填“能”或“不能”）计算出弹簧乙的劲度系数。【答案】49，能针对练习1某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都在竖直方向。弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.4035.3537.4039.30图为该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值(填“L0”或“Lx”)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)【答案】Lx 4.9 ；10 针对练习2在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图1所示。所用的每隔钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测量相应的弹簧的总长度（1）某同学通过以上实验测量后把6组实验数据描点在坐标系图2中，请作出F-L图线（2）由此图线可得出该弹簧的原长=_cm，劲度系数k=_N/m（3）试根据该同学以上的实验情况，帮组他设计一个记录实验数据的表格（不必填写其实验测得的具体数据）（4）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较优点在于：_缺点在于：_【答案】（1）如图所示（2）5cm、（3）如图所示（4）优点在于：可以避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点在于：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差 (3)试根据该同学以上的实验情况，记录实验数据的表格为：(4)优点在于：可以避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点在于：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差.实验二：验证力的平行四边形定则一、 复习目标1. 知道什么是等效替代法.2.能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵守平行四边形定则二、基础知识回顾基本实验要求1实验原理互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F在实验误差允许范围内是否相等2实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺3实验步骤(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.如实验原理图所示(3)用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F. (4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F和细绳的方向(5)比较F与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相等规律方法总结1正确使用弹簧测力计(1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止(2)使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围(3)被测力的方向应与轴线方向一致 (4)读数时应正对、平视刻度2注意事项(1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同(2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60100之间为宜(3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些细绳套应适当长一些，便于确定力的方向(4)统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些3误差分析(1)误差除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等(2)减小误差的办法：实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行.典型案例某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N.(2)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对应的字母)A应测量重物M所受的重力B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板平面平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法【答案】(1)3.6 (2)D (3)减小弹簧测力计B的拉力；减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)【解析】（3）当弹簧测力计A超出其量程，则说明弹簧测力计B与重物这两根细线的力的合力已偏大，又由于挂重物的细线力的方向已确定，所以要么减小重物的重量，要么改变测力计B拉细线的方向，或改变弹簧测力计B拉力的大小，从而使测力计A不超出量程。针对练习1一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则如图（a），在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶_时电子秤的示数F；如图（b），将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、_和电子秤的示数F1；如图（c），将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上手握电子秤沿着中L2的方向拉开细线L2，使_和三根细线的方向与中重合，记录电子秤的示数F2；在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示，若_，则平行四边形定则得到验证【答案】静止(或稳定、平衡、不动) ；三细线的方向(至少记录L1、L3的方向)；结点O的位置；F与F的图示重合（或基本重合）（F大小与F相等，方向相同）针对练习2在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某小组利用如图甲所示的装置完成实验，橡皮条的一端C固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点（1）（多选）则下列叙述正确的是（）A该实验中CO的拉力是合力，AO和BO的拉力是分力B两次操作必须将橡皮条和绳的结点拉到相同位置C实验中AO和BO的夹角应尽可能大D在实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度线E. 实验中，只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置。（2）对数据处理后得到如图乙所示的图线，则F与F两力中，方向一定沿CO方向的是_（3）本实验采用的科学方法是_【答案】（1）BD（2）F （3）等效替代回顾训练 归纳总结【点评】根据弹簧形变量的变化量，结合胡克定律求出弹簧甲的劲度系数，通过弹簧并联时的弹力的变化量和形变量的变化量可以求出弹簧并联的劲度系数，再根据，计算弹簧乙的劲度系数。【点评】此题是研究弹簧的劲度系数的实验；注意弹簧测力计的原理是在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比对于实验问题，我们要利用图想法分析测量数据求解可以减少误差.【点评】实验中需要测量多组弹力的大小和弹簧的长度，根据要求设计出表格作出F-L的关系图线当弹簧弹力为零时，弹簧处于原长，结合图线得出弹簧的原长，根据图线的斜率求出劲度系数的大小误差分析【点评】（1）确定出弹簧测力计的分度值，从而读出弹簧秤的读数；（2）在该实验中，由于P、O的位置确定，则A弹簧的拉力大小和方向一定，合力又一定，则弹簧B的拉力大小和方向也一定，不需进行多次实验（3）验证力的平行四边形定则的实验原理是：理论值与实际值的对比，合力的理论值使用作图法，需要记录两分力的大小和方向；实际值的测量则使用等效替代，需要测量结点O的位置及力的大小，另外实际值与测量值比较方法，是在同一点作出两力的图示，比较是否近似重合。【点评】通过作出力的图示来验证“力的平行四边形定则”，重点是如何准确作出力的图示，明确实验原理是解答实验问题的关键.，对关键的实验步骤及注意事项应该熟记并理解掌握.【点评】操作不忘“三”“二”“一”。用两个弹簧秤拉橡皮条时的“三记录”（记录两弹簧秤示数、两细绳方向和结点O的位置），用一个弹簧秤拉橡皮条时的“二记录”（记录弹簧秤示数和细绳方向）及“一注意”（结点O的位置必须在同一位置）等