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高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡教课内容课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡教课内容课件ppt，共32页。PPT课件主要包含了学习目标，重点探究，弹力的判断和计算，摩擦力的分析与计算，物体的受力分析，随堂演练等内容，欢迎下载使用。
1.进一步熟练判定弹力的方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向.2.进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定方法和大小的计算方法.3.学会对物体进行受力分析的方法.
1.弹力的判断(1)弹力有无的判断“三法”.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.③状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律(第四章学习)或共点力平衡条件判断弹力是否存在.
(2)弹力方向的确定.
2.弹力的计算(1)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F＝kx计算.(2)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.
例1 在图1中画出物体A所受弹力的示意图(已知图中物体A均处于静止状态，各接触面都是光滑的).
解析 用假设法判断.题图甲中，若拿走B球，A球将向右下运动，说明A、B间有弹力.题图乙中，若拿走A球，B球将向下运动，说明A、B间有弹力；将容器左壁或底拿走，A球会运动，说明容器左壁和底对A也有弹力作用.题图丙中，球受到地面的支持力，斜面对球A没有弹力的作用.题图丁中杆给重物的弹力F并不沿着杆的方向，根据假设法判断F的方向应竖直向上.
例2 (2019·泰安一中期中)如图2所示，物体A和B均处于静止状态，重力分别为13 N和7 N，不计弹簧测力计和细线的重力，不考虑一切摩擦，则弹簧测力计的读数是A.6 N B.7 NC.13 N D.20 N
解析 以物体B为研究对象进行受力分析，由二力平衡得，细线上的拉力为：FT＝GB＝7 N.细线拉力的大小即为弹簧测力计的读数，A、C、D错误，B正确.
1.静摩擦力有无的判断方法(1)条件法：根据摩擦力产生的条件判断.(2)假设法：假设接触面光滑，若物体原来的运动状态改变，说明存在摩擦力；否则，不存在摩擦力.(3)状态法：由物体所处的状态分析，若物体静止或做匀速运动，根据初中学过的二力平衡的知识判断是否存在摩擦力.(4)力的相互作用法：当一物体所受摩擦力方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力情况和相互作用力等大反向的特点进行判定.
2.摩擦力大小的计算(1)静摩擦力的大小①静摩擦力的大小通常要通过受力情况和平衡条件进行计算，随着产生运动趋势的外力的变化而变化.②最大静摩擦力Ffmax的值略大于滑动摩擦力，高中阶段为了计算方便，往往认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.(2)滑动摩擦力的大小计算公式：F＝μFN公式中FN为接触面受到的正压力，与物体的重力G是两种性质的力，大小和方向不一定与重力相同.F与物体是否匀速运动、运动速度的大小、接触面积的大小无关，只与μ和FN有关.
例3 如图3所示，一辆汽车在平直公路上向右运动，车上有一木箱，试判断下列情况中木箱所受的摩擦力及摩擦力的方向.(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车无相对滑动)；
解析 木箱随汽车一起由静止加速运动，假设二者的接触面是光滑的，则木箱由于惯性要保持原来的静止状态，因此它将相对于汽车向左滑动，而实际上木箱没有滑动，说明木箱相对汽车有向左滑动的趋势，所以木箱受到向右的静摩擦力，此时静摩擦力方向与木箱运动方向相同，为动力.
(2)汽车刹车时(木箱和车无相对滑动)；
解析 汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对汽车向右滑动，而实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向右滑动的趋势，所以木箱受到向左的静摩擦力，此时静摩擦力方向与木箱运动方向相反，为阻力.
(3)汽车匀速运动时(木箱和车无相对滑动)；
解析 木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对运动或相对运动趋势，因而木箱不受摩擦力.
(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；
解析 汽车刹车，木箱相对于汽车向右滑动，可知木箱受到向左的滑动摩擦力，摩擦力方向与木箱运动方向相反，为阻力.
答案 滑动摩擦力，向左
(5)汽车在匀速运动过程中突然加速，木箱在车上滑动时.
解析 汽车在匀速运动过程中突然加速，木箱相对于汽车向左滑动，可知木箱受到向右的滑动摩擦力，摩擦力方向与木箱运动方向相同，为动力.
答案 滑动摩擦力，向右
例4 (2019·河北师大附中期中)把一个重为G的物体，用一个水平力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上，如图4所示，从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是
解析 由于物体受到的水平推力为F＝kt，由二力平衡得，墙与物体间的弹力FN＝kt.当F比较小时，物体所受的摩擦力Ff小于物体的重力G，物体将沿墙壁下滑，此时物体与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力，由公式可得，滑动摩擦力大小Ff＝μkt，随时间先均匀增大，当摩擦力Ff大小等于重力G时，物体有速度，不能立即停止运动，物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力；随着摩擦力的增大，摩擦力将大于重力，物体做减速运动直至静止，此后摩擦力将变为静摩擦力，静摩擦力与正压力无关，跟重力始终平衡，故B正确，A、C、D错误.
受力分析的一般步骤：1.明确研究对象，即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体(质点、结点)，也可以是两个(或多个)物体组成的整体.2.隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用.3.按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图.
例5 (多选)如图5所示，有三个物体叠放在一起，置于粗糙的水平地面上，现用水平力F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是A.B对A有摩擦力作用B.B受到A、C的摩擦力作用C.B受到C的摩擦力作用D.地面对C有摩擦力作用，大小等于F
解析 假设B对A有摩擦力作用，则A受力不平衡，不能保持静止，所以B对A无摩擦力作用，A错误.根据力的相互性可知，A对B也无摩擦力作用，B错误.假设C对B无摩擦力作用，则B在水平方向上只受力F作用，不能保持静止，故B受到C的摩擦力作用，由力的相互性可知，B对C的摩擦力大小为F，方向向右，因C保持静止，故地面给C的摩擦力大小为F，方向向左，所以选项C、D正确.
针对训练1 (2019·上杭一中期中)对以下小球或木块受力分析正确的是
A.两小球靠在一起静止于光滑水平面上B.木块静止于斜面上C.小球用绳拴挂于竖直光滑墙壁上静止D.小球在光滑水平面上向右匀速运动
针对训练2 (2019·济南一中期中)我国的高铁技术在世界上处于领先地位，高铁(如图6甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动.图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，两物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是A.A受到2个力的作用B.B受到3个力的作用C.A受到桌面对它向右的摩擦力D.B受到A对它向右的弹力
解析 车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时A、B均在向右做匀速直线运动，故A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时A、B间也没有弹力作用，故A正确，B、C、D错误.
1.(弹力的分析)(2019·湖南师大附中高一上学期期末)下列各图中P、Q两球均处于静止状态，两球之间不存在弹力的是(所有接触面都是光滑的)
2.(摩擦力的分析)(2019·济南一中期中)如图7所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同.三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示.则下列说法正确的是A.A物体受到的摩擦力方向向右B.三个物体中只有A物体受到的摩擦 力是零C.B受到的摩擦力沿斜面向下D.B、C受到的摩擦力方向相反
解析 A物体在水平方向上做匀速直线运动，水平方向上不受摩擦力，故A错误；B、C物体相对传送带均有向下滑动的趋势，故均受到沿斜面向上的静摩擦力，B正确，C、D错误.
3.(摩擦力的分析与计算)如图8所示，物体A的质量为1 kg，置于水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t＝0开始，物体以一定的初速度v0向右滑行的同时，
受到一个水平向左、大小恒为F0＝1 N的作用力，则反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象正确的是(取向右为正方向，g取10 m/s2)
解析 物体向右滑动时，受到地面向左的滑动摩擦力，由Ff1＝μmg，得Ff1＝2 N；物体静止后，因受到向左的拉力F0＝1 N
A.A受的各个摩擦力的合力不为零B.A、B、C三个物体组成的整体所受摩擦力为零C.C不受摩擦力作用D.B不受摩擦力作用
1.进一步熟练判定弹力的方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向.2.进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定方法和大小的计算方法.3.学会对物体进行受力分析的方法.
1.弹力的判断(1)弹力有无的判断“三法”.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.③状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律(第四章学习)或共点力平衡条件判断弹力是否存在.
(2)弹力方向的确定.
2.弹力的计算(1)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F＝kx计算.(2)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.
例1 在图1中画出物体A所受弹力的示意图(已知图中物体A均处于静止状态，各接触面都是光滑的).
解析 用假设法判断.题图甲中，若拿走B球，A球将向右下运动，说明A、B间有弹力.题图乙中，若拿走A球，B球将向下运动，说明A、B间有弹力；将容器左壁或底拿走，A球会运动，说明容器左壁和底对A也有弹力作用.题图丙中，球受到地面的支持力，斜面对球A没有弹力的作用.题图丁中杆给重物的弹力F并不沿着杆的方向，根据假设法判断F的方向应竖直向上.
例2 (2019·泰安一中期中)如图2所示，物体A和B均处于静止状态，重力分别为13 N和7 N，不计弹簧测力计和细线的重力，不考虑一切摩擦，则弹簧测力计的读数是A.6 N B.7 NC.13 N D.20 N
解析 以物体B为研究对象进行受力分析，由二力平衡得，细线上的拉力为：FT＝GB＝7 N.细线拉力的大小即为弹簧测力计的读数，A、C、D错误，B正确.
1.静摩擦力有无的判断方法(1)条件法：根据摩擦力产生的条件判断.(2)假设法：假设接触面光滑，若物体原来的运动状态改变，说明存在摩擦力；否则，不存在摩擦力.(3)状态法：由物体所处的状态分析，若物体静止或做匀速运动，根据初中学过的二力平衡的知识判断是否存在摩擦力.(4)力的相互作用法：当一物体所受摩擦力方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力情况和相互作用力等大反向的特点进行判定.
2.摩擦力大小的计算(1)静摩擦力的大小①静摩擦力的大小通常要通过受力情况和平衡条件进行计算，随着产生运动趋势的外力的变化而变化.②最大静摩擦力Ffmax的值略大于滑动摩擦力，高中阶段为了计算方便，往往认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.(2)滑动摩擦力的大小计算公式：F＝μFN公式中FN为接触面受到的正压力，与物体的重力G是两种性质的力，大小和方向不一定与重力相同.F与物体是否匀速运动、运动速度的大小、接触面积的大小无关，只与μ和FN有关.
例3 如图3所示，一辆汽车在平直公路上向右运动，车上有一木箱，试判断下列情况中木箱所受的摩擦力及摩擦力的方向.(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车无相对滑动)；
解析 木箱随汽车一起由静止加速运动，假设二者的接触面是光滑的，则木箱由于惯性要保持原来的静止状态，因此它将相对于汽车向左滑动，而实际上木箱没有滑动，说明木箱相对汽车有向左滑动的趋势，所以木箱受到向右的静摩擦力，此时静摩擦力方向与木箱运动方向相同，为动力.
(2)汽车刹车时(木箱和车无相对滑动)；
解析 汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对汽车向右滑动，而实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向右滑动的趋势，所以木箱受到向左的静摩擦力，此时静摩擦力方向与木箱运动方向相反，为阻力.
(3)汽车匀速运动时(木箱和车无相对滑动)；
解析 木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对运动或相对运动趋势，因而木箱不受摩擦力.
(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；
解析 汽车刹车，木箱相对于汽车向右滑动，可知木箱受到向左的滑动摩擦力，摩擦力方向与木箱运动方向相反，为阻力.
答案 滑动摩擦力，向左
(5)汽车在匀速运动过程中突然加速，木箱在车上滑动时.
解析 汽车在匀速运动过程中突然加速，木箱相对于汽车向左滑动，可知木箱受到向右的滑动摩擦力，摩擦力方向与木箱运动方向相同，为动力.
答案 滑动摩擦力，向右
例4 (2019·河北师大附中期中)把一个重为G的物体，用一个水平力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上，如图4所示，从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是
解析 由于物体受到的水平推力为F＝kt，由二力平衡得，墙与物体间的弹力FN＝kt.当F比较小时，物体所受的摩擦力Ff小于物体的重力G，物体将沿墙壁下滑，此时物体与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力，由公式可得，滑动摩擦力大小Ff＝μkt，随时间先均匀增大，当摩擦力Ff大小等于重力G时，物体有速度，不能立即停止运动，物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力；随着摩擦力的增大，摩擦力将大于重力，物体做减速运动直至静止，此后摩擦力将变为静摩擦力，静摩擦力与正压力无关，跟重力始终平衡，故B正确，A、C、D错误.
受力分析的一般步骤：1.明确研究对象，即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体(质点、结点)，也可以是两个(或多个)物体组成的整体.2.隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用.3.按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图.
例5 (多选)如图5所示，有三个物体叠放在一起，置于粗糙的水平地面上，现用水平力F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是A.B对A有摩擦力作用B.B受到A、C的摩擦力作用C.B受到C的摩擦力作用D.地面对C有摩擦力作用，大小等于F
解析 假设B对A有摩擦力作用，则A受力不平衡，不能保持静止，所以B对A无摩擦力作用，A错误.根据力的相互性可知，A对B也无摩擦力作用，B错误.假设C对B无摩擦力作用，则B在水平方向上只受力F作用，不能保持静止，故B受到C的摩擦力作用，由力的相互性可知，B对C的摩擦力大小为F，方向向右，因C保持静止，故地面给C的摩擦力大小为F，方向向左，所以选项C、D正确.
针对训练1 (2019·上杭一中期中)对以下小球或木块受力分析正确的是
A.两小球靠在一起静止于光滑水平面上B.木块静止于斜面上C.小球用绳拴挂于竖直光滑墙壁上静止D.小球在光滑水平面上向右匀速运动
针对训练2 (2019·济南一中期中)我国的高铁技术在世界上处于领先地位，高铁(如图6甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动.图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，两物块与桌面间的动摩擦因数相同，A的质量比B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是A.A受到2个力的作用B.B受到3个力的作用C.A受到桌面对它向右的摩擦力D.B受到A对它向右的弹力
解析 车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时A、B均在向右做匀速直线运动，故A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时A、B间也没有弹力作用，故A正确，B、C、D错误.
1.(弹力的分析)(2019·湖南师大附中高一上学期期末)下列各图中P、Q两球均处于静止状态，两球之间不存在弹力的是(所有接触面都是光滑的)
2.(摩擦力的分析)(2019·济南一中期中)如图7所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同.三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示.则下列说法正确的是A.A物体受到的摩擦力方向向右B.三个物体中只有A物体受到的摩擦 力是零C.B受到的摩擦力沿斜面向下D.B、C受到的摩擦力方向相反
解析 A物体在水平方向上做匀速直线运动，水平方向上不受摩擦力，故A错误；B、C物体相对传送带均有向下滑动的趋势，故均受到沿斜面向上的静摩擦力，B正确，C、D错误.
3.(摩擦力的分析与计算)如图8所示，物体A的质量为1 kg，置于水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t＝0开始，物体以一定的初速度v0向右滑行的同时，
受到一个水平向左、大小恒为F0＝1 N的作用力，则反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象正确的是(取向右为正方向，g取10 m/s2)
解析 物体向右滑动时，受到地面向左的滑动摩擦力，由Ff1＝μmg，得Ff1＝2 N；物体静止后，因受到向左的拉力F0＝1 N
A.A受的各个摩擦力的合力不为零B.A、B、C三个物体组成的整体所受摩擦力为零C.C不受摩擦力作用D.B不受摩擦力作用
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