高中物理必修一全冊(cè)學(xué)案(30份)滬科版19(新教案)

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1、學(xué)案共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用 ［學(xué)習(xí)目標(biāo)定位］.理解共點(diǎn)力作用下物體平衡狀態(tài)的概念， 能推導(dǎo)出共點(diǎn)力作用下物體的平衡 條件.會(huì)用共點(diǎn)力平衡條件解決有關(guān)共點(diǎn)力的平衡問題 .掌握解決共點(diǎn)力平衡的幾種常用方 法. 知識(shí) ?嘴備區(qū) 溫故嗚本謝方 推陳方可如新 一、平衡狀態(tài) 如果物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),就說物體處于平衡狀態(tài). 二、平衡狀態(tài)的條件 .受二力作用的物體處于平衡狀態(tài)，物體所受合力為零，即_ 亙二. .物體受三個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí)，其中兩個(gè)力、的合力’與第三個(gè)力等大反向， 則’與的合力也 為基即三個(gè)力、、的合力為卷 .物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下平衡時(shí)，合力總等于零 _. I 學(xué)習(xí)

2、,探究區(qū) 星征自學(xué)海宴的本可初報(bào)究 一、生活離不開平衡 ［問題設(shè)計(jì)］ 桌子上放著的杯子、 天花板上吊著的吊燈、 在平直鐵軌上勻速行駛的火車中的乘客等都處于 平衡狀態(tài)，你能總結(jié) “平衡狀態(tài)”的含義嗎？ 答案如果物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 就說物體處于平衡狀態(tài). 這里包括速度恒為零 的靜止?fàn)顟B(tài)，它是一種靜態(tài)的平衡；也包括運(yùn)動(dòng)的平衡，即速度不為零，但大小、方向都不 變的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài). ［要點(diǎn)提煉］ .平衡狀態(tài)：。保持靜止?fàn)顟B(tài);。保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài). .對(duì)平衡狀態(tài)的理解 ()共點(diǎn)力作用下物體處于平衡狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：加速度為殳 ()“保持”某狀態(tài)與“瞬時(shí)”某狀態(tài)的區(qū)

3、別，例如：做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，這 一瞬間的速度為零，但這一狀態(tài)不能“保持”，因而不屬于平衡狀態(tài). 二、從二力平衡到共點(diǎn)力平衡 ［問題設(shè)計(jì)］ 二至三人合作，用三個(gè)測(cè)力計(jì)拉住小環(huán)， 使小環(huán)保持靜止，如圖所示， 記下三個(gè)測(cè)力計(jì)的拉 力的方向及大小，用力的圖示法在紙上表示出各個(gè)力， 請(qǐng)先研究其中某兩個(gè)力的合力跟第三 個(gè)力的關(guān)系，然后找出三個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí)滿足的條件. Fi 圖 答案用平行四邊形定則作出、的合力，如圖所示，與等大反向. 同理可發(fā)現(xiàn)：與的合力與等大反向，與的合力也與等大反向. 所以一個(gè)物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力的合力為零.

4、［要點(diǎn)提煉］ .平衡條件：()合=(或加速度=) ()(\\(合=合=D .平衡條件的四個(gè)常用結(jié)論 ()二力作用平衡時(shí)，二力等太3配 ()三力作用平衡時(shí)，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向. ()多力作用平衡時(shí)，任一個(gè)力與其他所有力的合力等大、包. ()物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，沿任意方向上分力之和均為零. ［延伸思考］ 物體速度為時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)嗎？ 答案不一定.靜止?fàn)顟B(tài)是=,合=,兩者應(yīng)同時(shí)成立.若=, 合w,處于非平衡狀態(tài)，不是靜 止?fàn)顟B(tài). X典例精析 一、對(duì)平衡狀態(tài)的理解 【例】物體在共點(diǎn)力作用下，下列說法中正確的是 ( ) .物體的速度在某一時(shí)刻等于零

5、，物體就一定處于平衡狀態(tài) .物體相對(duì)另一物體保持靜止時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài) .物體所受合力為零，就一定處于平衡狀態(tài) .物體做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于平衡狀態(tài) 從受力上 解析處于平衡狀態(tài)的物體，從運(yùn)動(dòng)形式上看是始終處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài), 來看是物體所受合力為零. 答案 二、共點(diǎn)力平衡條件的簡(jiǎn)單應(yīng)用 【例】如圖所示，某個(gè)物體在、、、四個(gè)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，若的方向沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)過 。而保 持其大小不變，其余三個(gè)力的大小和方向均不變，則此時(shí)物體所受到的合力大小為 （ ） 圖 解析由共點(diǎn)力的平衡條件可知，、、的合力應(yīng)與等大反向，當(dāng)?shù)姆较蜓啬鏁r(shí)

6、針轉(zhuǎn)過 。而保持其 大小不變時(shí)，、、的合力的大小仍為，但方向與成 。角，由平行四邊形定則可得，此時(shí)物體所 受的合力大小為，所以本題正確的選項(xiàng)應(yīng)為 . 答案 三、利用正交分解法求解共點(diǎn)力的平衡問題 【例】拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具 （如圖所示）.設(shè)拖把頭的質(zhì)量為，拖桿質(zhì)量可忽 略；拖把頭與地板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 的重力加速度為.某同學(xué)用該拖把在水平地板上拖地 時(shí)，沿拖桿方向推拖把， 拖桿與豎直方向的夾角為 。.若拖把頭在地板上勻速移動(dòng)， 求推拖把 的力的大小. 圖 解析設(shè)該同學(xué)沿拖桿方向用大小為的力推拖把. 將拖把受到的力沿豎直和水平方向分解， 根 據(jù)平

7、衡條件有 0+ = 0= 式中和分別為地板對(duì)拖把的支持力和摩擦力，又因?yàn)? 聯(lián)立以上三式得 答案 針對(duì)訓(xùn)練 如圖所示，重為的人用跨過定滑輪的輕繩牽引重的物體，當(dāng)繩與水平面成 。角時(shí), 物體靜止.不計(jì)滑輪與繩的摩擦.求地面對(duì)人的支持力和摩擦力. 解析人和物體靜止，所受合力皆為零，對(duì)物體進(jìn)行受力分析可得， 繩的拉力’等于物重；人 受繩的拉力大小與'相同，則='=. 如圖所示，以人為研究對(duì)象，將繩的拉力分解得 水平分力=° =X = 豎直分力=° =X = 在軸上，與二力平衡， 所以靜摩擦力==, 在軸上，三力平衡得地面對(duì)人的支持力 =-

8、=（-） =（-） . 答案（―） ⑥課堂要點(diǎn)小結(jié) 共點(diǎn)力作用下物體的平衡 錯(cuò)誤！ 自我,檢測(cè)區(qū) 檢測(cè)學(xué)習(xí)效果體殆成功快樂 .（對(duì)平衡狀態(tài)的理解）下列物體中處于平衡狀態(tài)的是 （ ） .靜止在粗糙斜面上的物體 .沿光滑斜面下滑的物體 .在平直路面上勻速行駛的汽車 .做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在剛開始下落的瞬間 答案 解析在共點(diǎn)力的作用下， 物體如果處于平衡狀態(tài)， 則該物體必同時(shí)具有以下兩個(gè)特點(diǎn)： 從運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)來說，物體保持靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，加速度為零； 從受力情況來說，合力為 零.物體在某一時(shí)刻的速度為零， 并不等同于這個(gè)物體保持靜止， 如果物體所受的合力不為 零，它

9、的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就要發(fā)生變化， 在下一個(gè)瞬間就不是靜止的了， 所以物體是否處于平衡狀 態(tài)要由物體所受的合力和加速度判斷， 而不能認(rèn)為物體某一時(shí)刻速度為零， 就是處于平衡狀 態(tài)，本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為、 . .（共點(diǎn)力平衡條件的簡(jiǎn)單應(yīng)用 ）人站在自動(dòng)扶梯上隨扶梯勻速上升，如圖所示，下列說法正 確的是（ ） 圖 ?人所受合力方向同圖中速度的方向 .人在水平方向受到向右的摩擦力的作用 ?人只在豎直方向受力且合力為零 .人在豎直方向所受合力不為零 答案 .（利用正交分解法處理共點(diǎn)力的平衡問題 ）如圖所示，質(zhì)量為的物體在恒力作用下沿水平地 面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為

10、 的則物體受到的摩擦力的大小為 （ ） .0. 0 .M 0+） . M—（） 答案 解析先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，如圖所示， 然后把力進(jìn)行正交分解， 產(chǎn)生兩個(gè)效果：使物體水 平向前=9,同時(shí)使物體壓緊水平地面= a由力的平衡可得=,+ =,又滑動(dòng)摩擦力= 山則 =0= （X 0+）,故選、. .（利用正交分解法處理共點(diǎn)力的平衡問題 ）物體在水平力= 的作用下，沿傾角 的斜面 勻速下滑（如圖所示）.物體受到的重力= ,求物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) d 圖 解析取物體為研究對(duì)象， 它在四個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)， 根據(jù)受力情況，建立直角坐標(biāo) 系如圖所示.

11、 根據(jù)平衡條件可得： + 0- 0=, -0- 0=. 又=的 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)解得： 產(chǎn). 答案 40分鐘課時(shí)作業(yè) 題組一對(duì)平衡狀態(tài)和共點(diǎn)力平衡條件的理解 .關(guān)于物體的平衡，下列說法正確的是 （ ） .如果物體所受合力等于零，則一定處于靜止?fàn)顟B(tài) .如果物體所受合力等于零，則一定處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) .只要物體速度等于零，物體就處于平衡狀態(tài) .如果物體受到共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài)，則合力一定為零 答案 解析物體所受合力等于零，則物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此， 、均錯(cuò)；物體 速度為零時(shí)，合力可能不為零，如豎直上拋物體到達(dá)最高點(diǎn)的瞬間，故錯(cuò)

12、. .一個(gè)物體在三個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)，則 （ ） .三個(gè)力的合力可能不為零 .三個(gè)力的合力一定為零 .三個(gè)力一定是共點(diǎn)力 .三個(gè)力可以不是共點(diǎn)力 答案 .某物體受四個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)， 保持其他三個(gè)力的大小和方向均不變， 使另一個(gè) 大小為的力的方向轉(zhuǎn)過0,則欲使物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須再加上一個(gè)大小為多少的力 （ ） 2F. 3F 答案 題組二共點(diǎn)力平衡條件的簡(jiǎn)單應(yīng)用 .如圖所示，一重為的球固定在支桿的上端，今用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知 繩的拉力為，則桿對(duì)球的作用力（ ） .方向與水平方向成。角斜向右下方 .方向與水平方向成。角斜向左上

13、方 答案 解析小球受力如圖所示，則 a= , a= , a= = , a=°, = ?） = =. .如圖所示，物體放在水平面上受到兩個(gè)水平力的作用，= ,=,物體處于靜止?fàn)顟B(tài).如 果將水平力增加，則（ ） .物體仍處于靜止 .物體受到的合力方向向左 .物體受到的合力方向向右 .物體受到的摩擦力等于 解析據(jù)題意可知，當(dāng)=,=時(shí)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，即物體所受最大靜摩擦力的最小值應(yīng)為 —=（一）=.如果將增加，則'=（ + ）=.顯然’—=（一）=，小于最大靜摩擦力，故 物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受靜摩擦力為， 方向與’的方向相反，物體所受合力為零，故選項(xiàng) 正確. .如圖所示，物體在斜

14、向右下方的推力作用下，在水平地面上恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，則推力和物 體受到的摩擦力的合力方向 （ ） ,豎直向下.豎直向上 .斜向下偏左.斜向下偏右 解析物體受四個(gè)力作用（如圖所示）, 支持力和重力的合力一定在豎直方向上， 由平衡條件知，摩擦力和推力的合力與支持力和重 力的合力必定等大反向，故與的合力方向豎直向下. 題組三利用正交分解法處理共點(diǎn)力的平衡問題 .如圖所示，一物體放在水平地面上，對(duì)物體施加一個(gè)傾角為 。的斜向右上方的力，當(dāng)這個(gè) 力從零開始逐漸增大時(shí)，物體受到的摩擦力將 （ ） ?逐漸增大.逐漸減小 .先逐漸增大，后又減小.先逐漸減小，后又增大 對(duì)物體進(jìn)行受力分析，如圖

15、所示，將進(jìn)行正交分解，可得= 0, = a在較小時(shí)，物體不運(yùn)動(dòng), 摩擦力是靜摩擦力，其大小應(yīng)為== a所以增大時(shí)，也增大.在較大時(shí)，物體發(fā)生了運(yùn)動(dòng)， 靜摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力，其大小應(yīng)為 ’=由又由豎直方向受力平衡，有+=,所以=— =-a滑動(dòng)摩擦力的大小’=M—。），所以當(dāng)增大時(shí)，’減小. .小船用繩索拉向岸邊，如圖所示，設(shè)船在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)水的阻力大小不變，那么在小船勻速 靠岸的過程中，下列說法正確的是 （ ） 圖 .繩子的拉力不斷增大 .繩子的拉力不變 .船的浮力減小 .船的浮力增大 答案 mg 0, 解析如圖所示，小船受四個(gè)力的作用而勻速前進(jìn)，水平方向：= 豎

16、直方向：。+浮= 當(dāng)。角增大時(shí)，由于不變，則拉力增大，浮力 浮減小. .如圖所示，在傾角為 。的固定光滑斜面上，質(zhì)量為的物體受外力和的作用，方向水平向右, 的方向豎直向上.若物體靜止在斜面上，則下列關(guān)系正確的是 （ ） 圖 .。+ 0=& 工 .。+ 0=也 < .。一0=a 工 .。一0=a 工 答案 解析物體靜止在斜面上應(yīng)有 W,受力如圖所示，方向： 0+ 0=依故對(duì)，錯(cuò).方向：0+= 0 +。，因壬則昨時(shí)也故、都錯(cuò). 題組四綜合應(yīng)用 ?用輕彈簧豎直懸掛質(zhì)量為的物體，靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為 .現(xiàn)用該彈簧沿斜面方向拉住質(zhì)量 為2m的物體，系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)

17、量也為.斜面傾角為。，如圖所示.則物體所受摩擦力（ ） 圖 .等于零 .大小為，方向沿斜面向下 .大小為，方向沿斜面向上 .大小為，方向沿斜面向上 答案 解析設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為，豎直懸掛時(shí) =,① 將物體放在斜面上時(shí)，設(shè)摩擦力為，根據(jù)物體的平衡條件得 + = °=.② 由①②兩式得：=,選項(xiàng)正確. .如圖所示，物體的質(zhì)量= 4.4kg,用與豎直方向成 仁。的斜向右上方的推力把該物體壓在 豎直墻壁上，并使它沿墻壁在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng). 物體與墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù) 尸, 取重力加速度=,求推力的大小.（=, =） 圖 答案或 解析若物體向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則受

18、力如圖甲所示. 0= + 0= 故推力=9—）9== 若物體向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力如圖乙所示. 0+ = 0= 故推力=0+ ))== .跨過定滑輪的輕繩兩端，分別系著物體和物體, 物體放在傾角為 0的斜面上（如圖所示）.已 知物體的質(zhì)量為，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 M產(chǎn)九定滑輪的摩擦不計(jì)，要使物體靜止 在斜面上，求物體的質(zhì)量的取值范圍. 圖 答案(0- ^)K < ( 0+ )0 解析先選物體為研究對(duì)象，它受到重力和拉力的作用，根據(jù)平衡條件有= ① 再選物體為研究對(duì)象，它受到重力、 斜面支持力、輕繩拉力和靜

19、摩擦力作用.假設(shè)物體處于 將要上滑的臨界狀態(tài)，則物體受的向下的靜摩擦力最大， 設(shè)最大靜摩擦力為，這時(shí)的受力情 況如圖所示，根據(jù)平衡條件有 - 0=② 0=③ 由摩擦力公式知=④ ①②③④四式聯(lián)立，解得=（時(shí)科） 再假設(shè)物體處于將要下滑的臨界狀態(tài)，則物體受的向上的靜摩擦力最大，根據(jù)平衡條件有 - 0=⑤ + ’ -仁⑥ 由摩擦力公式知’=? ①⑤⑥⑦四式聯(lián)立，解得=（0- ^） 綜上所述，物體的質(zhì)量的取值范圍是 （0-科產(chǎn) < （。+“ 雖然在學(xué)習(xí)的過程中會(huì)遇到許多不順心的事，但古人說得好一一吃一塹，長(zhǎng)一智。多了一次失敗，就多了一次教訓(xùn)；多了一次挫折，就多了一次經(jīng)驗(yàn)

20、。沒有失敗和挫折的人，是永遠(yuǎn)不會(huì)成功 的?？鞓穼W(xué)習(xí)并不是說一味的笑，而是采用學(xué)生容易接受的快樂方式把知識(shí)灌輸?shù)綄W(xué)生的大腦里。因?yàn)榭鞓穼W(xué)習(xí)是沒有什么大的壓力的，人在沒有壓力的情況下會(huì)表現(xiàn)得更好。青春的執(zhí)迷和 堅(jiān)持會(huì)撐起你的整個(gè)世界，愿你做自己生命中的船長(zhǎng)，在屬于你的海洋中一帆風(fēng)順，珍惜生命并感受生活的真諦！ 老師知道你的字可以寫得更漂亮一些的，對(duì)嗎 智者千慮，必有一失；愚者 千慮，必有一得，學(xué)習(xí)必須與實(shí)干相結(jié)合 ，學(xué)習(xí)，就要有靈魂，有精神和有熱情，它們支持著你的全部！靈魂，認(rèn)識(shí)到自我存在，認(rèn)識(shí)到你該做的是什么；精神，讓你不倒下，讓你堅(jiān)強(qiáng)，讓你不 畏困難強(qiáng)敵；熱情，就是時(shí)刻提醒你，終點(diǎn)就在不遠(yuǎn)方，只要努力便會(huì)成功的聲音，他是靈魂與精神的養(yǎng)料，它是力量的源泉。