第三章 拓展课3 三种性质的力与受力分析（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修 第一册（人教版2019）

拓展课3　三种性质的力与受力分析 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.进一步熟练判定弹力的方向，能根据平衡法、假设法判定弹力的有无及方向。 2．进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的确定。 3．掌握对物体进行受力分析的方法。 体会整体法和隔离法在解决物体平衡问题中的重要性。 利用所学知识解决身边所遇到的现象和问题，从而提升学生的问题意识。 [对应学生用书P69] 探究点一___三种性质的力 1．判断弹力方向应注意以下四点 (1)球面接触时，弹力方向与球面的切平面垂直，弹力的作用线必过球心。 (2)轻绳中的弹力一定沿着绳且指向绳收缩的方向。 注意：同一根轻绳(没有结点)各处的张力相等。 (3)弹簧中的弹力方向与形变方向相反。 (4)轻杆可以拉物体也可以支撑物体，轻杆的弹力方向可能沿着杆也可能不沿杆。 ①动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆处于平衡时杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动，如图甲所示； ②定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图乙所示。 2．弹力大小的计算方法 (1)弹簧的弹力大小：用胡克定律F＝kx计算，关系式ΔF＝kΔx可作为胡克定律的推论使用。 (2)处于静止状态或匀速直线运动状态的物体的弹力大小：用平衡力来计算。 3．判断摩擦力方向应注意以下四点 (1)在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键。相对运动(趋势)是指受力物体相对于所接触的物体的运动(趋势)。 (2)摩擦力的方向沿着接触面(或与接触面相切)与相对运动(趋势)的方向相反。 (3)具体判断时，可灵活运用假设法、二力平衡法或反推法进行。 (4)当物体所受摩擦力的方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力的情况和相互作用力等大反向的特点(即牛顿第三定律)进行判定。 4．摩擦力大小的计算方法 (1)计算摩擦力时，先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (2)滑动摩擦力用公式Ff＝μFN求解；静摩擦力的大小只能根据物体的运动状态和受力情况来求解。如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可利用二力平衡条件求解静摩擦力。 【例1】 如图所示，竖直墙面上固定两相同支架作为锅盖架，材质均匀、边缘光滑的锅盖置于其上，锅盖仅与两支架接触，两接触点分别是A点和B点，下列说法正确的是(　　) A．锅盖受到的弹力是由锅盖形变产生的 B．若两支架等高，则锅盖对两支架的弹力相同 C．两等高支架间距越大，则两支架对锅盖的弹力越大 D．若两支架不等高，则锅盖对较高处支架的弹力更大 C　解析：锅盖受到的弹力是由支架形变产生的，A错误；设每个支架对锅盖的弹力方向与竖直方向的夹角均为θ，则由平衡知识可知2FNcos θ＝mg，支架的间距越大，θ越大，则FN越大，由牛顿第三定律可知，锅盖对支架的弹力更大，C正确，B错误；若两支架不等高受力如图，设T1和T2与竖直方向的夹角分别为α和β，由平衡条件得T1sin α＝T2sin β，锅盖对较高处支架的弹力和竖直方向夹角大，则弹力更小，D错误。 【例2】 (2023·湖北武汉高一月考)下列四幅图均为静止的光滑小球Q所受弹力方向的示意图，其中正确的是(　　) D　解析：对A中小球Q受力分析，在竖直方向上受力平衡，水平方向上不受力，因此小球受到的弹力方向为竖直向上，A错误；对B中小球Q受力分析，在竖直方向上受力平衡，水平方向上不受力，因此左侧绳子上没有弹力，B错误；对C中小球Q受力分析，在竖直方向上受力平衡，水平方向上不受力，因此倾斜墙面对小球没有弹力，C错误；D中小球Q没有沿竖直方向放在球面上，球面对小球的弹力沿两球球心延长线斜向右上方，根据平衡条件可知，左侧绳子对小球有沿绳子向左上方的拉力，D正确。 [练1] (2023·内蒙古乌兰察布高一月考)如图所示的是常见的一款手机支架，支架放水平桌面上，手机放在支架上时(　　) A．支架对桌面的压力等于手机的重力 B．手机一定受到摩擦力的作用 C．支架一定不受到桌面的静摩擦力作用 D．手机对支架的压力和支架对手机的支持力是一对平衡力 C　解析：支架对桌面的压力等于支架和手机的总重力，大于手机的重力，A错误；由题图可知，若没有摩擦力，支架对手机的支持力的合力与手机重力也可以平衡，B错误；支架在水平面上，桌面对支架的支持力与支架和手机的总重力平衡，不受静摩擦力，C正确；手机对支架的压力和支架对手机的支持力是一对作用力与反作用力，不是一对平衡力，D错误。 探究点二___物体的受力分析 1．受力分析 把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程。 2．整体法和隔离法 整体法 隔离法 选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之