高考物理第一輪總復(fù)習(xí)教案

第5講重力彈力摩擦力教學(xué)目標(biāo)知道重力、彈力、摩擦力產(chǎn)生的條件，認(rèn)識其規(guī)律，會判斷其方向.理解胡克定律和動摩擦因數(shù).重點﹕彈力和摩擦力的產(chǎn)生及判斷，會計算彈力及摩擦力.難點﹕摩擦力的“突變”.知識梳理一、力的概念：力是物體對物體的作用。1.力的基本特征（1）力的物質(zhì)性：力不能脫離物體而獨立存在。（2）力的相互性：力的作用是相互的。（3）力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向。（4）力的獨立性：力具有獨立作用性。特別需要指出的是：力是物體對物體的作用，它是不能離開物體而獨立存在的，當(dāng)一個物體受到力的作用時，則必定有另一個物體來產(chǎn)生這一作用力,不存在沒有受力物體或施力物體的“力”。同時，被作用的物體也會產(chǎn)生一個大小相等、方向相反的反作用力去作用于另一物體。2.力的分類：根據(jù)產(chǎn)生力的原因即根據(jù)力的性質(zhì)命名有重力、彈力、分子力、電場力、磁場力等；根據(jù)力的作用效果命名即效果力如拉力、壓力、向心力、回復(fù)力等。(提問：效果相同，性質(zhì)一定相同嗎？性質(zhì)相同效果一定相同嗎？大小方向相同的兩個力效果一定相同嗎？)3.力的效果（1）加速度或改變運動狀態(tài)（2）形變二、重力重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。（注意：重力是萬有引力的一個分力，另一個分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，在兩極處重力等于萬有引力。由于重力遠(yuǎn)大于向心力，一般情況下近似認(rèn)為重力等于萬有引力。）1.重力的大?。褐亓Υ笮〉扔趍g，g是常數(shù)，通常等于10N/kg。2.重力的方向：豎直向下。3.重力的作用點——重心：重力總是作用在物體的各個點上，但為了研究問題簡單，我們認(rèn)為一個物體的重力集中作用在物體的一點上，這一點稱為物體的重心．（重力的等效作用點）注：物體重心的位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)：①質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體的重心在物體的幾何中心。②不規(guī)則物體的重心可用懸掛法求出重心位置。三、彈力發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對跟它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。（彈性形變是產(chǎn)生彈力的必要條件，如果物體只是接觸而沒有互相擠壓，就不會產(chǎn)生彈力。反過來，如果已知兩個物體之間沒有彈力，則可以判斷此兩個物體之間沒有發(fā)生擠壓。）1.彈力產(chǎn)生的條件：（1）物體直接相互接觸；（2）物體發(fā)生彈性形變。2.彈力的方向：跟物體恢復(fù)原狀的方向相同。（1）壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面指向被壓或被支持的物體。（2）繩對物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。（3）桿對物體的彈力不一定沿桿的方向。如果輕直桿只有兩個端點受力而處于平衡狀態(tài)，則輕桿兩端對物體的彈力的方向一定沿桿的方向。3.彈力的大小：對有明顯形變的彈簧，彈力的大小可以由胡克定律計算。對沒有明顯形變的物體，如桌面、繩子等物體，彈力大小由物體的受力情況和運動情況共同決定。胡克定律可表示為（在彈性限度內(nèi)）：F=kx，還可以表示成ΔF=kΔx，即彈簧彈力的改變量和彈簧形變量的改變量成正比。4.作用點：接觸面或重心四、滑動摩擦力一個物體在另一個物體表面上存在相對滑動的時候，要受到另一個物體阻礙它們相對滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力。1.產(chǎn)生條件：（1）接觸面是粗糙；（2）兩物體接觸面上有壓力；（3）兩物體間有相對滑動。2.方向：總是沿著接觸面的切線方向，且與相對運動方向相反。3.大小：與正壓力成正比，即Fμ=μFN，其中的FN表示正壓力，正壓力不一定等于重力G.注：只有滑動摩擦力才能用此公式.五、靜摩擦力當(dāng)一個物體在另一個物體表面上有相對運動趨勢時，所受到的另一個物體對它的力，叫做靜摩擦力。1.產(chǎn)生條件：（1）接觸面是粗糙的；（2）兩物體接觸面上有壓力；（3）兩物體有相對運動的趨勢．2.方向：沿著接觸面的切線方向，且與相對運動趨勢方向相反。3.方向的判定：由靜摩擦力方向跟接觸面相切，跟相對運動趨勢方向相反來判定；由物體的平衡條件來確定靜摩擦力的方向；由動力學(xué)規(guī)律來確定靜摩擦力的方向。4.大小：由受力物體所處的運動狀態(tài)、根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律來計算。其可能的取值范圍是0＜Ff≤Fm。題型講解1.概念理解關(guān)于力的概念，下列哪些說法是正確的（）A．力是使物體產(chǎn)生形變和速度的原因B．一個力必定聯(lián)系著兩個物體，其中每個物體既是受力物體又是施力物體C．只要兩個力的大小相同，它們產(chǎn)生的效果一定相同D．兩個物體相互作用，其相互作用力可以是不同性質(zhì)的力【答案】B2.彈力（1）一有固定斜面的小車在水平面上做直線運動，小球通過細(xì)繩與車頂相連。小球某時刻正處于圖示狀態(tài)。設(shè)斜面對小球的支持力為N，細(xì)繩對小球的拉力為T，關(guān)于此時刻小球的受力情況，下列說法正確的是A.若小車向左運動，N可能為零B.若小車向左運動，T可能為零C.若小車向右運動，N不可能為零D.若小車向右運動，T不可能為零【解析】對小球受力分析，當(dāng)FN俄日0時，小球的合外力水平向右，加速度向右，故小車可能向右加速運動或向左減速運動，A對C錯.當(dāng)FT為0時，小球的合外力水平向左，加速度向左，故小車可能向右減速運動或向左加速運動，B對D錯.【答案】AB（2）S1和S2表示勁度系數(shù)分別為k1和k2的兩根彈簧，k1＞k2；a和b表示質(zhì)量分別為ma和mb的兩個小物塊，ma＞mb。將兩彈簧與物塊按圖方式懸掛起來.現(xiàn)要求兩根彈簧的總長度最大，則應(yīng)使（）A．S1在上，a在上B．S1在上，b在上C．S2在上，a在上D．S2在上，b在上【解析】整體考慮，上面彈簧所受拉力始終為(ma+mb)g,當(dāng)S2在上時，由于k2＜k1,所以S2長度最大。下面彈簧S1所受的拉力最大為mag＞mbg，因此，a應(yīng)在下?！敬鸢浮緿3.摩擦力（1）

長直木板的上表面的一端放有一鐵塊，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，如圖示所示，寫出木板轉(zhuǎn)動過程中摩擦力與角α的關(guān)系式,并分析隨著角α的增大、摩擦力怎樣變化？(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)(α＜90°)【解析】：本題的關(guān)鍵是明確是靜摩擦還是動摩擦；根據(jù)平衡條件或牛頓運動定律來求靜摩擦，根據(jù)滑動摩擦力公式求動摩擦.物體受力分析如圖所示①轉(zhuǎn)動較小角度時，壓力FＮ=FN′=mgcosα較大，最大靜摩擦力較大，而重力沿斜面向下的分力mgsinα較小，因此，鐵塊受靜摩擦力作用，由力的平衡條件知，靜摩擦力F靜=mgsinα,α增大，F(xiàn)靜增大.②隨著α增大，壓力FＮ=FN′=mgcosα減小，最大靜摩擦力減小，而重力沿斜面向下的分力mgsinα增大，因此，當(dāng)角α超過某一值時，鐵塊受滑動摩擦力作用，由F滑=μFN知，F(xiàn)滑=μmgcosα，α增大，F(xiàn)滑減小.綜合①②知，α增大時，摩擦力先增大后減小.（2）兩剛性球a和b的質(zhì)量分別為和、直徑分別為個(>)。將a、b球依次放入一豎直放置、內(nèi)徑為的平底圓筒內(nèi)，如圖所示。設(shè)a、b兩球靜止時對圓筒側(cè)面的壓力大小分別為和，筒底所受的壓力大小為．已知重力加速度大小為g。若所以接觸都是光滑的，則A．B．C．D．【解析】對兩剛性球a和b整體分析，豎直方向平衡可知F＝（＋）g、水平方向平衡有＝?！敬鸢浮緼（3）如圖所示，將質(zhì)量為m的滑塊放在傾角為的固定斜面上?；瑝K與斜面之間的動摩擦因數(shù)為。若滑塊與斜面之間的最大靜摩擦力合滑動摩擦力大小相等，重力加速度為g，則A．將滑塊由靜止釋放，如果＞tan，滑塊將下滑B．給滑塊沿斜面向下的初速度，如果＜tan，滑塊將減速下滑C．用平行于斜面向上的力拉滑塊向上勻速滑動，如果=tan，拉力大小應(yīng)是2mgsinD．用平行于斜面向下的力拉滑塊向下勻速滑動，如果=tan，拉力大小應(yīng)是mgsin【解析】對處于斜面上的物塊受力分析，要使物塊沿斜面下滑則mgsinθ>μmgcosθ，故μ<tanθ，故AB錯誤；若要使物塊在平行于斜面向上的拉力F的作用下沿斜面勻速上滑，由平衡條件有：F-mgsinθ-μmgcosθ=0故F=mgsinθ+μmgcosθ，若μ=tanθ，則mgsinθ=μmgcosθ，即F=2mgsinθ故C項正確；若要使物塊在平行于斜面向下的拉力F作用下沿斜面向下勻速滑動，由平衡條件有：F+mgsinθ-μmgcosθ=0則F=μmgcosθ-mgsinθ若μ=tanθ，則mgsinθ=μmgcosθ，即F=0，故D項錯誤?！敬鸢浮緾第6講力的合成和分解教學(xué)目標(biāo)知道力的合成與分解的基本方法，會進(jìn)行力的合成與分解.重點：平行四邊形定則難點：里的“等效替代”及各種力的合成與分解的方法.知識梳理一、合力與分力如果一個力產(chǎn)生的效果和其他幾個力產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫那幾個力的合力，那幾個力就叫這個力的分力。F1F2F1F2FO1.平行四邊形定則：力的合成的本質(zhì)就在于保證作用效果相同的前提下，用一個力的作用代替幾個力的作用，這個力就是那幾個力的“等效力”（合力）。力的平行四邊形定則是運用“等效”觀點，通過實驗總結(jié)出來的共點力的合成法則，它給出了尋求這種“等效代換”所遵循的規(guī)律。F1F2FO2.F1F2FO3.共點的兩個力合力的大小范圍：|F1－F2|≤F合≤F1＋F24.共點的三個力合力的最大值為三個力的大小之和，最小值可能為零。三、力的分解：求一個力的分力叫力的分解。1.力的分解遵循平行四邊形法則，力的分解相當(dāng)于已知對角線求鄰邊。2.兩個力的合力惟一確定，一個力的兩個分力在無附加條件時，從理論上講可分解為無數(shù)組分力，但在具體問題中，應(yīng)根據(jù)力實際產(chǎn)生的效果來分解。3.幾種有條件的力的分解（1）已知兩個分力的方向，求兩個分力的大小時，有唯一解。（2）已知一個分力的大小和方向，求另一個分力的大小和方向時，有唯一解。（3）已知兩個分力的大小，求兩個分力的方向時，其分解不惟一。（4）已知一個分力的大小和另一個分力的方向，求這個分力的方向和另一個分力的大小時，其分解方法可能惟一，也可能不惟一。四、力的合成與分解體現(xiàn)了用等效的方法研究物理問題。合成與分解是為了研究問題的方便而引入的一種方法。用合力來代替幾個力時必須把合力與各分力脫鉤，即考慮合力則不能考慮分力，同理在力的分解時只考慮分力而不能同時考慮合力。五、力的合成分解中常用的數(shù)學(xué)方法在力的合成分解中利用平行四邊形定則求解是基本方法，也要根據(jù)實際情況采用不同的分析方法：1.若出現(xiàn)直角三角形，常用三角函數(shù)表示合力與分力的關(guān)系。2.若給定條件中有長度條件，常用力組成的三角形（矢量三角形）與長度組成的三角形（幾何三角形）的相似比求解。3.用正交分解法求解力的合成與分解問題：把一個力分解成兩個互相垂直的分力，這種分解方法稱為正交分解法。用正交分解法求合力的步驟：（1）首先建立平面直角坐標(biāo)系，并確定正方向（2）把各個力向x軸、y軸上投影，但應(yīng)注意的是：與確定的正方向相同的力為正，與確定的正方向相反的為負(fù)，這樣，就用正、負(fù)號表示了被正交分解的力的分力的方向（3）求在x軸上的各分力的代數(shù)和Fx合和在y軸上的各分力的代數(shù)和Fy合（4）求合力的大小合力的方向：tanα=（α為合力F與x軸的夾角）注：（1）在分析同一個問題時，合矢量和分矢量不能同時使用。也就是說，在分析問題時，考慮了合矢量就不能再考慮分矢量；考慮了分矢量就不能再考慮合矢量。（2）矢量的合成分解，一定要認(rèn)真作圖。在用平行四邊形定則時，分矢量和合矢量要畫成帶箭頭的實線，平行四邊形的另外兩個邊必須畫成虛線。（3）各個矢量的大小和方向一定要畫得合理。（4）在應(yīng)用正交分解時，兩個分矢量和合矢量的夾角一定要分清哪個是大銳角，哪個是小銳角，不可隨意畫成45°。（當(dāng)題目規(guī)定為45°時除外）題型講解1.平行四邊形定則無風(fēng)時氣球勻速豎直上升的速度是4m/s，現(xiàn)自西向東的風(fēng)速大小為3m/s，則（1）氣球相對地面運動的速度大小為__________，方向__________。（2）若風(fēng)速增大，則氣球在某一時間內(nèi)上升的高度與風(fēng)速增大前相比將______。（填“增大”、“減小”、“保持不變”）圖2－8Ov1v2vθ【圖2－8Ov1v2vθv＝m/s＝5m/s設(shè)合速度方向與水平方向夾角為θ，則

tan

θ＝，θ＝arctan1.33＝53°即合速度的方向為向東偏上53°。（2）如果一個物體同時參與兩個運動，這兩個分運動是“相互獨立、同時進(jìn)行”的，各自遵守各自的規(guī)律。由風(fēng)引起的水平方向的分運動不會影響氣球豎直方向的分運動，氣球上升的高度與風(fēng)速無關(guān)，在任一段時間內(nèi)上升的高度不變。2.三角形定則（1）如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O為球心，一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止P點。設(shè)滑塊所受支持力為FN。OF與水平方向的夾角為0。下列關(guān)系正確的是（）A． B．F＝mgtan0C． D．FN=mgtan0【解析】對小滑塊受力分析如圖所示，根據(jù)三角形定則可得，，所以A正確?！敬鸢浮緼（2）如圖所示，固定在水平面上的光滑半球，球心O的正上方固定一個小定滑輪，細(xì)繩一端拴一小球，小球置于半球面上的A點，另一端繞過定滑輪，如圖所示。今緩慢拉繩使小球從A點滑向半球頂點（未到頂點），則此過程中，小球?qū)Π肭虻膲毫Υ笮及細(xì)繩的拉力T大小的變化情況是（）A.N變大，T變大B.N變小，T變大C.N不變，T變小D.N變大，T變小【解析】對A進(jìn)行受力分析，如圖所示，力三角形AF′N與幾何三角形OBA相似，由相似三角形對應(yīng)邊成比例，解得N不變，T變小?！敬鸢浮緾3.正交分解法質(zhì)量為m的木塊在推力F作用下，在水平地面上做勻速運動．已知木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，那么木塊受到的滑動摩擦力為下列各值的哪個?

A．μmgＢ．μ（mg+Fsinθ）Ｃ．μ（mg－Fsinθ）Ｄ．Fcosθ【解析】木塊勻速運動時受到四個力的作用：重力mg、推力F、支持力FN、摩擦力Fμ．沿水平方向建立x軸，將F進(jìn)行正交分解如圖(這樣建立坐標(biāo)系只需分解F)，由于木塊做勻速直線運動，所以，在x軸上，向左的力等于向右的力（水平方向二力平衡）；在y軸上向上的力等于向下的力（豎直方向二力平衡）．即Fcosθ＝Fμ①FN＝mg+Fsinθ②又由于Fμ＝μFN③∴Fμ＝μ（mg+Fsinθ）故Ｂ、Ｄ答案是正確的【答案】BD4.力的合成與分解的實際運用已知某船在靜水中的速率為v1＝4m/s，現(xiàn)讓船渡過某條河，假設(shè)這條河的兩岸是理想的平行線，河寬為d＝100m，河水的流動速度為v2＝3m/s，方向與河岸平行。試分析：（1）欲使船以最短時間渡過河去，航向怎樣？最短時間是多少？到達(dá)對岸的位置怎樣？船發(fā)生的位移是多大？（2）欲使船渡河過程中的航行距離最短，船的航向又應(yīng)怎樣？渡河所用時間是多少？【解析】（1）根據(jù)運動的獨立性和等時性，當(dāng)船在垂直河岸方向上的分速度v⊥最大時，渡河所用時間最短，設(shè)船頭指向上游且與上游河岸夾角為α，其合速度v與分運動速度v1、v2的矢量關(guān)系如圖2－10所示。河水流速v2平行于河岸，不影響渡河快慢，船在垂直河岸方向上的分速度v⊥＝v1sinα，則船渡河所用時間為t＝。圖2－10vv1αv2顯然，當(dāng)sinα＝1即α＝90°時，v圖2－10vv1αv2圖2－11vv1v2A渡河的最短時間tmin＝＝圖2－11vv1v2A船的位移為s＝v

t＝t

min＝×25m＝125m。船渡過河時已在正對岸的下游A處，其順?biāo)鞯奈灰茷閤＝v2tmin＝＝EQ\F(3×100,4)m＝75m。（2）由于v1＞v2，故船的合速度與河岸垂直時，船的渡河距離最短。設(shè)此時船速v1的方向（船頭的指向）斜向上游，且與河岸成θ角，如圖2-12所示，則圖2-12v合v1θv2cos

θ＝＝EQ\F(3,4)圖2-12v合v1θv2船的實際速度為v合＝＝EQ\r(,42－32)m/s＝EQ\r(,7)m/s。故渡河時間t′＝EQ\F(d,v合)＝EQ\F(100,\r(,7))s＝EQ\F(100\r(,7),7)s≈38s。第7講受力分析、共點力平衡教學(xué)目標(biāo)能對物體進(jìn)行正確的受力分析，掌握共點力作用下物體的平衡的處理方法.重點：對物體進(jìn)行正確的受力分析難點：會運用各種方法對共點力平衡進(jìn)行分析知識梳理一、物體的受力分析1.明確研究對象在進(jìn)行受力分析時，研究對象可以是某一個物體，也可以是保持相對靜止的若干個物體。在解決比較復(fù)雜的問題時，靈活地選取研究對象可以使問題簡潔地得到解決。研究對象確定以后，只分析研究對象以外的物體施予研究對象的力（即研究對象所受的外力），而不分析研究對象施予外界的力。2.按順序找力先場力（重力、電場力、磁場力），后接觸力；接觸力中必須先彈力，后摩擦力（只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力）。3.只畫性質(zhì)力，不畫效果力畫受力圖時，只能按力的性質(zhì)分類畫力，不能按作用效果（拉力、壓力、向心力等）畫力，否則將出現(xiàn)重復(fù)。4.需要合成或分解時，必須畫出相應(yīng)的平行四邊形（或三角形）二、物體的平衡物體的平衡有兩種情況：一是質(zhì)點靜止或做勻速直線運動，物體的加速度為零；二是物體不轉(zhuǎn)動或勻速轉(zhuǎn)動（此時的物體不能看作質(zhì)點）。理解：對于共點力作用下物體的平衡，不要認(rèn)為只有靜止才是平衡狀態(tài)，勻速直線運動也是物體的平衡狀態(tài)．因此，靜止的物體一定平衡，但平衡的物體不一定靜止．還需注意，不要把速度為零和靜止?fàn)顟B(tài)相混淆，靜止?fàn)顟B(tài)是物體在一段時間內(nèi)保持速度為零不變，其加速度為零，而物體速度為零可能是物體靜止，也可能是物體做變速運動中的一個狀態(tài)，加速度不為零。由此可見，靜止的物體速度一定為零，但速度為零的物體不一定靜止．因此，靜止的物體一定處于平衡狀態(tài)，但速度為零的物體不一定處于靜止?fàn)顟B(tài)。總之，共點力作用下的物體只要物體的加速度為零，它一定處于平衡狀態(tài)，只要物體的加速度不為零，它一定處于非平衡狀態(tài)三、共點力作用下物體的平衡1.共點力——幾個力作用于物體的同一點，或它們的作用線交于同一點（該點不一定在物體上），這幾個力叫共點力。2.共點力的平衡條件在共點力作用下物體的平衡條件是合力為零，即F合＝0或Fx合＝0，F(xiàn)y合＝03.判定定理物體在三個互不平行的力的作用下處于平衡，則這三個力必為共點力。（表示這三個力的矢量首尾相接，恰能組成一個封閉三角形）四、平衡條件推論1.二力平衡必共線：若物體在兩個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，則這兩個力滿足等大反向的關(guān)系；2.三力平衡必共點：若物體在三個非平行力作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個力一定是共點力，（表示這三個力的矢量首尾相接，恰能組成一個封閉三角形）；3.當(dāng)物體受N個共點力作用面平衡時，其所受N-1個力的合力，一定是剩下那個力的平衡力；4.當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時，沿任意方向物體所受的合力均為零五、求解共點力平衡的基本方法1.用分解法和和合成法求解平衡問題2.用正交分解法求解平衡問題3.用相似三角形方法求解平衡問題4.用幾何極值法求解平衡問題六、受力分析常見錯誤1.多畫力。具體情況有：錯把其他物體受到的力畫在該物體上；將不存在的力畫入；合力或分力重復(fù)畫入。防止方法，牢記研究對象，所畫的每一個力都必須同時找到受力物體和施力物體。如分析斜面上向下滑動的物體受力時，在畫了重力時，又畫出了沿斜面向下的“下滑力”（該力不存在），或者在分析了重力時，又分析了它的兩個分力——沿斜面向下的力和垂直斜面的力（合力和分力重復(fù)畫出）。要知道，分析受力時，考慮了合力就不要再考慮它的分力，若考慮了分力就不要再考慮它的合力；分析圖9所示沿弧線擺動的小球A的受力時，畫出了沿圓弧方向的圖10所示的“擺動力F”（F力不存在）。2.少畫力，少畫彈力和摩擦力。防止方法：按受力分析順序畫力，所有接觸面或接觸點都要分析到是否有彈力和摩擦力。3.錯畫力。把力的方向畫錯。防止方法：按照重力、彈力、摩擦力方向的確定方法分析。題型講解1.靜平衡問題的分析方法如圖所示，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(xì)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(dāng)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。則兩小球的質(zhì)量比為（）A．B．C．D．【解析】小球受重力m1g、繩拉力F2=m2g和支持力F1的作用而平衡。如圖所示，由平衡條件得，F(xiàn)1=F2，，得。故選項A正確【答案】A2.動態(tài)平衡（1）重為G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間。如圖所示。若擋板逆時針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，在該過程中，斜面和擋板對小球的彈力的大小F1、F2各如何變化？【解析】對小球受力分析，如圖。由于擋板是緩慢轉(zhuǎn)動的，可以認(rèn)為每個時刻小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此所受合力為零。應(yīng)用三角形定則，G、F1、F2三個矢量應(yīng)組成封閉三角形，其中G的大小、方向始終保持不變；F1的方向不變；F2的起點在G的終點處，而終點必須在F1所在的直線上，由圖可知，擋板逆時針轉(zhuǎn)動90°的過程中，F(xiàn)2矢量也逆時針轉(zhuǎn)動90°，因此F1逐漸變小，F(xiàn)2先變小后變大。（當(dāng)F2⊥F1，即擋板與斜面垂直時，F(xiàn)2最小）GF2F1F1F2GGF2F1F1F2G（2）如圖7所示整個裝置靜止時，繩與豎直方向的夾角為30o。AB連線與OB垂直。若使帶電小球A的電量加倍，帶電小球B重新穩(wěn)定時繩的拉力多大？【解析】AOB與FBT′圍成的三角形相似，則有：AO/G=OB/T。說明系統(tǒng)處于不同的平衡狀態(tài)時，拉力T大小不變。由球A電量未加倍時這一特殊狀態(tài)可以得到：T=Gcos30o。球A電量加倍平衡后，繩的拉力仍是Gcos30o。3.平衡中的臨界和極值問題OPθmgEq（1）已知質(zhì)量為m、電荷為q的小球，在勻強(qiáng)電場中由靜止釋放后沿直線OP向斜下方運動（OP和豎直方向成OPθmgEq【解析】根據(jù)題意，釋放后小球所受合力的方向必為OP方向。用三角形定則從右圖中不難看出：重力矢量OG的大小方向確定后，合力F的方向確定（為OP方向），而電場力Eq的矢量起點必須在G點，終點必須在OP射線上。在圖中畫出一組可能的電場力，不難看出，只有當(dāng)電場力方向與OP方向垂直時Eq才會最小，所以E也最小，有E=（2）如圖所示，在固定的、傾角為α斜面上，有一塊可以轉(zhuǎn)動的夾板（β不定），夾板和斜面夾著一個質(zhì)量為m的光滑均質(zhì)球體，試求：β取何值時，夾板對球的彈力最小.【解析】解法一：圖解法對球體進(jìn)行受力分析，然后對平行四邊形中的矢量G和N1進(jìn)行平移，使它們構(gòu)成一個三角形，如圖的左圖和中圖所示.由于G的大小和方向均不變，而N1的方向不可變，當(dāng)β增大導(dǎo)致N2的方向改變時，N2的變化和N1的方向變化如圖中的右圖所示.顯然，隨著β增大，N1單調(diào)減小，而N2的大小先減小后增大，當(dāng)N2垂直N1時，N2取極小值，且N2min=Gsinα.解法二：解析法看上圖的中間圖，對這個三角形用正弦定理，有：=，即：N2=，β在0到180°之間取值，N2的極值討論是很容易的.【答案】當(dāng)β=90°時，甲板對球的彈力最小.4.整體法和隔離法對于連結(jié)體問題，如果能夠運用整體法，我們優(yōu)先采用整體法，這樣涉及的研究對象少，未知量少，方程少；不計物體間相互作用的內(nèi)力，或物體系內(nèi)的物體的運動狀態(tài)相同，一般首先考慮整體法，對于大多數(shù)動力學(xué)問題，單純采用整體法并不一定能解決，通常采用整體法和隔離法相結(jié)合的方法。隔離法：物體之間總是相互作用的，為了使研究的問題得到簡化，常將研究對象從相互作用的物體中隔離出來，而其它物體對研究對象的影響一律以力來表示的研究方法叫隔離法。整體法：在研究連接體一類的問題時，常把幾個相互作用的物體作為一個整體看成一個研究對象的方法叫整體法。OOABPQ有一個直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑.AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示.現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對P環(huán)的支持力FN和摩擦力f的變化情況是（）A．FN不變，f變大 B．FN不變，f變小mgFNαC．FN變大，f變大 D．FmgFNα【解析】以兩環(huán)和細(xì)繩整體為對象求FN，可知豎直方向上始終二力平衡，F(xiàn)N=2mg不變；以Q環(huán)為對象，在重力、細(xì)繩拉力F和OB壓力N作用下平衡，如圖，設(shè)細(xì)繩和豎直方向的夾角為α，則P環(huán)向左移的過程中α將減小，N=mgtanα也將減小.再以整體為對象，水平方向只有OB對Q的壓力N和OA對P環(huán)的摩擦力f作用，因此f=N也減小.【答案】B第8講探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系驗證力的平行四邊形定則教學(xué)目標(biāo)1.探究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系；2.驗證力的平行四邊形定則.重點：1.掌握利用圖象法處理數(shù)據(jù)；2.掌握等效替代的思想.難點：利用圖象來研究物理問題知識梳理一、彈力與形變的關(guān)系．實驗?zāi)康?．探究彈力與彈簧的伸長量的定量關(guān)系．2．學(xué)會利用圖象研究兩個物理量之間的關(guān)系的方法．．實驗原理1．如圖所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與重力大小相等.2．用刻度尺測出彈簧在不同的鉤碼拉力下的伸長量x，建立坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x，在坐標(biāo)系中描出實驗所測得的各組（x，F(xiàn)）對應(yīng)的點，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實驗所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長量間的關(guān)系．．實驗器材輕質(zhì)彈簧（一根），鉤碼（一盒），刻度尺，鐵架臺，重垂線，坐標(biāo)紙，三角板．實驗步驟：1．如圖所示，將鐵架臺放于桌面上（固定好），將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺（最小分度為mm）固定于鐵架臺上，并用檢查刻度尺是否豎直．2．記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應(yīng)的刻度L0.3．在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對應(yīng)的刻度Ll.4．用上面方法，記下彈簧下端掛2個、3個、4個……鉤碼時，彈簧下端所對應(yīng)的刻度L2：、L3：、L4……，并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中．5．用xn＝Ln－L0計算出彈簧掛1個、2個、3個……鉤碼時彈簧的伸長量，并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎礸，計算出所掛鉤碼的總重力，這個總重力就等于彈簧彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填人表格．?dāng)?shù)據(jù)處理:1．建立坐標(biāo)系，標(biāo)明橫軸和縱軸所表示的物理量及單位；2．標(biāo)度：標(biāo)度要適當(dāng),讓所得到的圖線布滿整個坐標(biāo)系；3．描點：描點時要留下痕跡；4．連線:讓盡可能多的點落在同一直線上，讓其余的點落在直線的兩側(cè)，誤差較大的點舍棄；5．根據(jù)圖象做出結(jié)論.注意事項1.給彈簧施加拉力不要太大，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度。2.測量彈簧長度時，不要用手拉彈簧，在彈簧自然豎直狀態(tài)去測量.3.為了減小誤差，要盡量多測幾組數(shù)據(jù).4.使用數(shù)據(jù)時應(yīng)采用(lX-l0)即彈簧長度變化量.二、驗證平行四邊形定則實驗?zāi)康尿炞C平行四邊形定則實驗器材①

方木板一塊②測力計兩個③細(xì)繩兩段④橡皮條一段⑤白紙⑥鉛筆⑦刻度尺⑧量角器⑨圖釘實驗原理利用測力計測力作矢量圖驗證力的平行四邊形定則.實驗步驟1.把橡皮條的一端固定在板上的A點.2.用兩條細(xì)繩結(jié)在橡皮條的另一端，通過細(xì)繩用兩個彈簧秤互成角度拉橡皮條，橡皮條伸長，使結(jié)點伸長到O點（如圖2-1）3.用鉛筆記下O點的位置，畫下兩條細(xì)繩的方向，并記下兩個測力計的讀數(shù).4.在紙上按比例作出兩個力F1、F2的圖示，用平行四邊形定則求出合力F.點撥：作圖要用尖鉛筆，圖的比例要盡量大些，要用嚴(yán)格的幾何方定作出平行四邊形，圖旁要畫出表示力的比例線段，且注明每個力的大小和方向.5.只用一個測力計，通過細(xì)繩把橡皮條上的結(jié)點拉到同樣的位置O點，記下測力計的讀數(shù)和細(xì)繩的方向，按同樣的比例作出這個力F′的圖示，比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，比較合力大小是否相等，方向是否相同.6.改變F1和F2的夾角和大小，再做兩次.注意事項1.測力計使用前要校準(zhǔn)零點。2.彈簧伸長方向和所測拉力方向應(yīng)一致,并與木板平行.3.在不超出彈簧秤量程的條件下，應(yīng)該盡可能使彈簧秤的拉力大一些，讀數(shù)時注意彈簧秤的量程及最小刻度.4.同一次實驗中，橡皮筋結(jié)點Ｏ位置一定要相同。5.拉橡皮條的細(xì)線要長些,標(biāo)記兩條細(xì)線方向的兩點要盡可能遠(yuǎn)些.題型講解1.探究彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測彈簧的勁度系數(shù)k．做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上．當(dāng)彈簧自然下垂時，指針指示的刻度數(shù)值記作L0，彈簧下端掛一個50g的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個