高中重力教案
發(fā)表時(shí)間:2020-08-14重力導(dǎo)學(xué)案。
古人云,工欲善其事,必先利其器。高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣,幫助高中教師營(yíng)造一個(gè)良好的教學(xué)氛圍。你知道怎么寫(xiě)具體的高中教案內(nèi)容嗎?為此,小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《重力導(dǎo)學(xué)案》,僅供參考,大家一起來(lái)看看吧。
第三章相互作用
第一節(jié)重力基本相互作用導(dǎo)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、準(zhǔn)確理解力、重力、重心的概念,提高分析物體受力問(wèn)題的能力。
2、自主學(xué)習(xí)、合作探究,學(xué)會(huì)用力的圖示解決重力問(wèn)題的方法。
3、激情投入,全力以赴,激發(fā)探究科學(xué)真理的興趣
【重點(diǎn)難點(diǎn)】
1.力的圖示法和重力、重心的理解
2.力的作用效果的理解
【使用說(shuō)明】
1.先通讀教材P51-P53,勾畫(huà)出本節(jié)的基本概念(力、力的圖示、重力、重心),四種基本相互作用作為簡(jiǎn)單了解。
2.在理解教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上,獨(dú)立完成導(dǎo)學(xué)案,用紅筆標(biāo)出疑問(wèn),以備上課合作探究。
3.認(rèn)真書(shū)寫(xiě),找出自己的問(wèn)題和疑惑,以備課上討論質(zhì)疑。
【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】
1.蘋(píng)果熟了,為什么會(huì)從樹(shù)上落下?用力推桌子,桌子為什么會(huì)移動(dòng)?
2.小剛把球踢過(guò)來(lái),你一腳踢回去,你改變了足球的哪些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?
【合作探究】
探究點(diǎn)一:力的相互作用和表示方法(重點(diǎn))
問(wèn)題1:什么是力?你是怎樣感受到力的存在的?
問(wèn)題2:力的作用是相互的,有沒(méi)有只有受力物體的力或只有施力物體的力?
問(wèn)題3:物體之間發(fā)生相互作用的力,是不是必須相互接觸?如果不是,請(qǐng)舉例說(shuō)明。
問(wèn)題4:什么是力的圖示?怎樣用力的圖示表示出力的三要素?
問(wèn)題5:畫(huà)出下列各的力的圖示和力的示意圖,并比較力的圖示與力的示意圖有哪些不同?
1.桌面上的物體的重力是50N(規(guī)范作圖、直尺和鉛筆)
2.一物體在光滑水平面上受到30N的水平拉力的作用
3.一物體受到豎直向上的20N的拉力的作用
【針對(duì)訓(xùn)練】:
1.下列說(shuō)法中正確的是()
A、某施力物體同時(shí)也一定是受力物體。
B、沒(méi)有施力物體和受力物體,力照樣可以獨(dú)立存在。
C、找不到施力物體的力是不存在的。
D、有的物體自己就有力,這個(gè)力不是另外的物體施加的。
2.下述關(guān)于力的說(shuō)法中不正確的是()
A、力對(duì)物體的作用效果,完全由力的大小決定。
B、作用在物體上的力,不論作用點(diǎn)在什么位置產(chǎn)生的效果均相同。
C、物體受到力的作用后,一定同時(shí)出現(xiàn)形變和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。
D、力的作用效果一定會(huì)使物體運(yùn)動(dòng)。
3.請(qǐng)作出一人在水平面上用平行于水平面30N推動(dòng)木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)的力的圖示。
探究點(diǎn)二:重力及其特點(diǎn)(難點(diǎn))
知識(shí)補(bǔ)充:質(zhì)量分布均勻形狀規(guī)則的物體重心位于幾何中心,結(jié)合課本中的圖3.13和圖3.14理解
問(wèn)題1:重力是怎樣產(chǎn)生的?重力的大小與什么因素有關(guān)?G=mg中的g與物體做自由落體的加速度有什么關(guān)系?
問(wèn)題2:畫(huà)出空中飛行的足球所受重力的示意圖?借此來(lái)理解重力的方向。
問(wèn)題3:重力的作用點(diǎn)就是物體的重心。質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在什么地方?怎樣才能找出不規(guī)則薄皮狀的物體重心,用什么方法?
精選閱讀
重力
俗話說(shuō),凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動(dòng)起來(lái),幫助教師在教學(xué)期間更好的掌握節(jié)奏。教案的內(nèi)容要寫(xiě)些什么更好呢?小編特地為大家精心收集和整理了“重力”,希望對(duì)您的工作和生活有所幫助。
學(xué)習(xí)內(nèi)容3.1重力基本相互作用
學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道力是物體間的相互作用,力不能脫離物體而存在,在具體問(wèn)題中能找出施力物體和受力物體。
2.知道力是矢量,知道力的作用效果,在具體問(wèn)題中能畫(huà)出力的圖示和力的示意圖。
3.知道重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的。知道重力的大小和方向。
4.知道重心的概念以及均勻物體重心的位置。
學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)理解力、重力、重心的概念,并在具體問(wèn)題中能正確分析。
學(xué)法指導(dǎo)合作、探究、討論相結(jié)合
知識(shí)鏈接初中知識(shí)回顧:
1.力是。
2.在國(guó)際單位制中,力的單位是。通常把力的叫做力的三要素
3.叫重力。
4.重力的方向是,大小與成正比,重力的大小可以用來(lái)測(cè)量。
學(xué)習(xí)過(guò)程用案人自我創(chuàng)新
一、力(探究與討論)
1.一個(gè)力的存在同時(shí)涉及到個(gè)物體?分別稱(chēng)為。
2.有人說(shuō)力總是成對(duì)出現(xiàn)的,你認(rèn)為呢?
3.物體間發(fā)生相互作用可以不直接接觸嗎?舉例說(shuō)明。
4.力不但有大小,而且有方向,力是。力的大小用來(lái)測(cè)量。
5.通過(guò)實(shí)例總結(jié):力的作用效果:①;②。力的作用效果是由力的共同決定
二、力的圖示
1.力可以用一根帶箭頭的線段來(lái)表示。它的長(zhǎng)短表示力的大小,它的指向(箭頭所指方向)表示力的方向,箭頭或箭尾表示力的作用點(diǎn),力的方向所沿的直線叫力的作用線。這種表示力的方法,叫做力的圖示。這是把抽象的力直觀而形象地表示出來(lái)的一種方法。
2.畫(huà)力的圖示的步驟
①選定標(biāo)度:畫(huà)出某一長(zhǎng)度的線段表示一定大小的力,并把該線段所表示的力的大小寫(xiě)在該線段的上方。所選標(biāo)度要適當(dāng)(力的圖示上刻度不能過(guò)少,也不能多而密,要便于作圖計(jì)算),一般標(biāo)度的大小應(yīng)是所圖示的力的1/n,n為除“1”以外的正整數(shù)。
②畫(huà)一個(gè)方塊或一個(gè)點(diǎn)表示受力物體,并確定力的作用點(diǎn)。
③從力的作用點(diǎn)開(kāi)始,沿力的作用方向畫(huà)一線段(根據(jù)所選標(biāo)度和力的大小確定線段的長(zhǎng)度),并在線段上加上刻度(垂直于力線段的小短線)。
④在表示力的線段的末端畫(huà)上箭頭表示力的方向。在箭頭的旁邊標(biāo)出表示這個(gè)力的字母或數(shù)值。
3.注意:①箭尾通常畫(huà)在力的作用點(diǎn)上。②若在同一個(gè)圖上作出不同的力的圖示,一定要用同一個(gè)標(biāo)度。③力的圖示與力的示意圖不同。力的示意圖是為了分析受力而作,側(cè)重于畫(huà)準(zhǔn)力的方向,帶箭頭的線段上沒(méi)有標(biāo)度,線段的長(zhǎng)度只定性表示力的大小。
三、力的示意圖
與力的圖示相比,只要求在圖中準(zhǔn)確畫(huà)出力的方向,表達(dá)出物體在這個(gè)方向受力即可,不要求準(zhǔn)確畫(huà)出力的大小。
四、力的分類(lèi)
(1)按力的性質(zhì)和力的效果分類(lèi)
①性質(zhì)力:重力、彈力、摩擦力、電磁力、分子力等。
②效果力:支持力、壓力、拉力、動(dòng)力、阻力、向心力等。
注意:正確區(qū)分性質(zhì)力和效果力是對(duì)物體進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ),也是正確解決力學(xué)問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)效果命名的不同名稱(chēng)的力,性質(zhì)可能相同,如壓力和支持力都是彈力性質(zhì)不同的力,可以叫同一個(gè)名稱(chēng),如重力、彈力都可使物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),都可叫動(dòng)力,其作用效果可以相同。同一個(gè)力,可以有不同的名稱(chēng),如用繩子拉小車(chē)前進(jìn),繩子對(duì)小車(chē)施以拉力,又叫彈力、動(dòng)力等。
【例1】關(guān)于力的概念,下列說(shuō)法中正確的是()
A.一個(gè)受力物體可以對(duì)應(yīng)著一個(gè)以上的施力物體。
B.一個(gè)力必定聯(lián)系著兩個(gè)物體,其中任一個(gè)物體既是受力物體又是施力物體。
C.用手壓彈簧,手先給彈簧一個(gè)作用,彈簧壓縮后再反過(guò)來(lái)對(duì)手作用。
D.直接接觸的物體間一定有力的相互作用。
【例2】在下圖中作出A受到一個(gè)與水平面成30°角的斜向右上方500N的拉力的圖示。
五、重力是由于地球的吸引而使物體受到的力
1.重力的施力物體是,其本質(zhì)是地球?qū)ξ矬w的吸引力,但不能說(shuō)重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力。
2.有人說(shuō):地球表面附近的一切物體,不論是靜止的,還是運(yùn)動(dòng)的,不論是否與地面接觸,都受重力作用。重力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和接觸面情況均無(wú)關(guān)。你贊成這種觀點(diǎn)嗎?
3.重力的方向總是。不能將“豎直向下”理解為“垂直于支持面向下”、“垂直于地面向下”或“指向地心的方向”。重力的方向不一定指向地心。
4.重力大小的計(jì)算公式是G=mg.式中m是物體的質(zhì)量,單位用kg;g是一個(gè)與地理位置有關(guān)的量,反映地球?qū)ξ矬w作用力的強(qiáng)弱。(g值隨地理緯度的增加而增大,隨離地面高度的增大而減小)通常情況下(在地球表面附近),取g=9.8N/kg,表示質(zhì)量是1kg的物體受到的重力是9.8N。
六、重心
1.一個(gè)物體的各部分都要受到重力的作用。從效果上看,可以認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn),這一點(diǎn)叫做物體的。
2.重心是重力的等效作用點(diǎn)。引入重心的概念,就把實(shí)際作用于整個(gè)物體各部分的重力用作用于重心的一個(gè)力等效地代替了,于是原來(lái)的整個(gè)物體就可以用一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)代替,從而使研究問(wèn)題大為簡(jiǎn)便。這種方法,在物理學(xué)上叫等效方法。等效方法是研究物理問(wèn)題常用的思維方法,它是在保證效果不變的前提下用一種簡(jiǎn)化的形式來(lái)替代原來(lái)的形式以使研究問(wèn)題方便些。
注意:重心并不是重力的實(shí)際作用點(diǎn),也不是物體上最重的一點(diǎn),更不能認(rèn)為地球只吸引物體的這一點(diǎn)。
3.物體重心的位置跟物體的和物體內(nèi)的分布都有關(guān)系,跟物體的和無(wú)關(guān)。
形狀規(guī)則、質(zhì)量均勻分布的物體的重心才在。
4.討論:物體的重心的位置一般在物體上,有在物體外的嗎?
5.對(duì)于薄板狀物體,可以用找出其重心位置,其依據(jù)的原理是二力平衡條件。
七、四種基本相互作用:
①②
③④
【例3】物體靜止在水平桌面上,物體對(duì)水平桌面的壓力()
A、就是物體的重力
B、大小等于物體的重力
C、這壓力是由于地球的吸引產(chǎn)生的
D、這壓力是豎直向下的。
【例4】物體靜止在斜面上,物體所受重力的方向如圖所示,這個(gè)表示對(duì)嗎?
【例5】如圖所示為一空心圓球,內(nèi)部裝滿水,若在其底部一小孔,水從中不斷流出,則在此過(guò)程中,球和其中水整體的重心如何變化?
達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.下列說(shuō)法中正確的是()
A、某施力物體同時(shí)也一定是受力物體。
B、沒(méi)有施力物體和受力物體,力照樣可以獨(dú)立存在。
C、找不到施力物體的力是不存在的。
D、有的物體自己就有力,這個(gè)力不是另外的物體施加的。
2.下述關(guān)于力的說(shuō)法中不正確的是()
A、力對(duì)物體的作用效果,完全由力的大小決定。
B、作用在物體上的力,不論作用點(diǎn)在什么位置產(chǎn)生的效果均相同。
C、物體受到力的作用后,一定同時(shí)出現(xiàn)形變和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。
D、力的作用效果一定會(huì)使物體運(yùn)動(dòng)。
3.下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()
A、力是物體對(duì)物體的作用。B、只有直接接觸的物體間才有力的作用。
C、由相距一定距離的磁鐵間有相互作用力可知,力可以離開(kāi)物體而獨(dú)立存在。
D、甲用力把乙推倒,說(shuō)明只是甲對(duì)乙有力的作用,乙對(duì)甲沒(méi)有力的作用。
4.關(guān)于重力的說(shuō)法,正確的是()
A.重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的。
B.物體在地球表面附近無(wú)論是靜止,還是向上或向下運(yùn)動(dòng),它都受到重力。
C.重力就是靜止的物體對(duì)豎直懸繩的拉力。
D.物體本身就有重力,所以重力沒(méi)有施力物體。
5.下列關(guān)于重力的方向的說(shuō)法,正確的是()
A.重力的方向總是豎直向下的。B.重力的方向總是指向地心。
C.重力的方向總是和支持物體的支持面垂直。
D.由于地球是一個(gè)大球體,所以重力的方向是無(wú)法確定的。
6.關(guān)于重力的大小,下列說(shuō)法正確的是()
A.物體的重力跟質(zhì)量成正比。
B.g=9.8N/kg表示重力是9.8N的物體的質(zhì)量是1kg。
C.放在斜面上的物體比在平面上受的重力小。
D.在地面附近,物體靜止時(shí)與運(yùn)動(dòng)時(shí),其重力大小是不變的。
7.一條放在地面上的長(zhǎng)為L(zhǎng)的柔軟勻質(zhì)粗繩,向上提其一端剛好拉直時(shí),它的重心位置升高了__________;長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻直鋼管平放在水平地面上,現(xiàn)抬起其一端使其與水平地面成30角時(shí),它的重心位置升高了___________。
8.畫(huà)出下面物體所受重力的圖示
(1)放在水平地面上的重為3.O×106N的木箱。
(2)質(zhì)量為8kg的小球在空中自由下落時(shí)(不計(jì)空氣阻力)所受力的圖示(g取10N/kg)。
高一物理《重力》復(fù)習(xí)學(xué)案
高一物理《重力》復(fù)習(xí)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.知道力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變和發(fā)生形變的原因。
2.初步認(rèn)識(shí)力是物體間的相互作用,能分清受力物體和施力物體。
3.知道力的三要素,會(huì)用力的圖示和示意圖來(lái)表示力。
4.知道重力產(chǎn)生原因,理解重力的大小及方向,知道重心的概念。
5.初步了解四種基本相互作用力的特點(diǎn)和作用范圍。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】力的概念、重力產(chǎn)生原因
【知識(shí)回顧】
一、力
1.概念
(1)力是物體間的相互作用,力總是成對(duì)出現(xiàn)的,這一對(duì)力的性質(zhì)相同。不接觸的物體間也可以有力的作用,如重力、電磁力等。
(2)力是矢量,其作用效果由大小、方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素決定。力的作用效果是使物體產(chǎn)生形變或加速度。
2.力的圖示和示意圖
(1)力的圖示:力的圖示中,線段的長(zhǎng)短表示力的大小,箭頭的指向表示力的方向,箭尾(或箭頭)表示力的作用點(diǎn),線段所在的直線叫做力的作用線。
(2)力的示意圖:力的示意圖只能粗略表示力的作用點(diǎn)和方向,不能表示力的大小。
二、重力
1.產(chǎn)生:由于地球的吸引而使物體受到的力。
2.大?。篏=mg。
3.g的特點(diǎn)
(1)在地球上同一地點(diǎn)g值是一個(gè)不變的常數(shù)。
(2)g值隨著緯度的增大而增大。
(3)g值隨著高度的增大而減小。
4.方向:豎直向下。
5.重心
(1)相關(guān)因素:物體的幾何形狀;物體的質(zhì)量分布。
(2)位置確定:質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體,重心在其幾何中心;對(duì)于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的薄板,重心可用懸掛法確定。
三、四種基本相互作用
自然界中的四種基本相互作用是萬(wàn)有引力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用
【習(xí)題專(zhuān)練】
一、力的概念典型習(xí)題精煉
1.關(guān)于力的說(shuō)法下列說(shuō)法正確的是()
A.力是物體對(duì)物體的作用
B.力是使物體產(chǎn)生形變和改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因
C.只有互相接觸的物體才存在相互作用力
D.若一物體是施力物體,則該物體一定同時(shí)也是受力物體
2.關(guān)于力的概念,下列說(shuō)法正確的是()
A.力是使物體發(fā)生形變和改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因
B.一個(gè)力必定聯(lián)系著兩個(gè)物體,其中每個(gè)物體既是施力物體又是受力物體
C.只要兩個(gè)力的大小相等,它們產(chǎn)生的效果一定相同
D.兩個(gè)物體相互作用,其相互作用力可以是不同性質(zhì)的力
3.下列說(shuō)法正確的是()
A.同學(xué)甲把同學(xué)乙推倒,說(shuō)明只有甲對(duì)乙有力的作用,乙對(duì)甲沒(méi)有力的作用
B.只有有生命的物體才會(huì)施力,無(wú)生命的物體只能受到力,不會(huì)施力
C.任何一個(gè)物體,一定既是受力物體,也是施力物體
D.在幾組力的圖示中,長(zhǎng)的線段所對(duì)應(yīng)的力一定比短的線段所對(duì)應(yīng)的力大
4.下列關(guān)于力的作用效果的敘述正確的是()
A.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變必定是物體受到力的作用
B.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生改變,物體也可能受到力的作用
C.力的作用效果不僅取決于力的大小和方向,還與力的作用點(diǎn)有關(guān)
D.力作用在物體上,必定同時(shí)出現(xiàn)形變和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變
二、力的圖示和示意圖典型題型精講精練
1.用圖示法畫(huà)出下面的各力,并指出施力物體和受力物體。
(1)在水平桌面上重50N的書(shū)的重力;
(2)空氣對(duì)氣球的20N浮力;
(3)小孩以東偏北30°的方向拉小車(chē)的200N的拉力。
2.試畫(huà)出下圖中各物體所受重力的示意圖,并用G表示出來(lái)。
三、重力的概念典型習(xí)題精煉
1.下列敘述正確的有()
A.只有靜止的物體才受重力
B.空中飛行的子彈受重力的作用
C.重力就是物體對(duì)水平桌面的壓力
D.靜止時(shí)物體對(duì)水平桌面的壓力大小等于重力大小
2.一個(gè)圓臺(tái)狀能密封的容器裝滿液體后正立放置如1,倒立放置如2,兩個(gè)物體的重力正確的是()
A.G1=G2
B.G1G2
C.G1/spanG2
D.無(wú)法確定
3.關(guān)于重力和重心,下列說(shuō)法正確的是()
A.風(fēng)箏升空后,越升越高,說(shuō)明風(fēng)箏的重心相對(duì)風(fēng)箏的位置也越來(lái)越高
B.質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心一定在物體上
C.舞蹈演員在做各種優(yōu)美動(dòng)作的時(shí)候,其重心相對(duì)身體的位置不斷變化
D.重力的方向總是垂直于地面向下
4.如圖所示,一個(gè)被吊著的空心均勻球殼,其內(nèi)部注滿了水,在球的底部有一帶閥門(mén)的細(xì)出水口。在打開(kāi)閥門(mén)讓水慢慢流出的過(guò)程中,球殼與水的共同重心將會(huì)()
A.一直下降
B.一直不變
C.先下降后上升
D.先上升后下降
5.如圖所示,n塊厚度為d的相同的磚塊,靠在一起平放在地面上。今將它們一塊一塊向上疊起來(lái),這堆磚的重心升高了多少?
四、四種基本相互作用習(xí)題專(zhuān)練
1.關(guān)于四種相互作用,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()
A.使原子核內(nèi)質(zhì)子、中子保持在一起的作用是電磁相互作用
B.在天然放射現(xiàn)象中起作用的基本相互作用是弱相互作用
C.萬(wàn)有引力和電磁相互作用是遠(yuǎn)程力,強(qiáng)相互作用和弱相互作用是近程力
D.地球繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)而不離去是由于萬(wàn)有引力作用
知識(shí)歸納:
重力、彈力、摩擦力復(fù)習(xí)學(xué)案
第三章相互作用
§3.1重力、彈力、摩擦力復(fù)習(xí)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、知道重力是物體在地球表面附近所受到的地球?qū)λ囊爸匦牡母拍睢?br>
2、理解彈力的產(chǎn)生條件和方向的判斷,及彈簧的彈力的大小計(jì)算。
3、理解摩擦力的產(chǎn)生條件和方向的判斷,及摩擦的大小計(jì)算。
【自主學(xué)習(xí)】
閱讀課本理解和完善下列知識(shí)要點(diǎn)
一、力的概念
1.力是。
2.力的物質(zhì)性是指。
3.力的相互性是,施力物體必然是受力物體,力總是成對(duì)的。
4.力的矢量性是指,形象描述力用。
5.力的作用效果是或。
6.力可以按其和分類(lèi)。
舉例說(shuō)明:
二、重力
1.概念:
2.產(chǎn)生條件:
3.大小:G=mg(g為重力加速度,它的數(shù)值在地球上的最大,最??;在同一地理位置,離地面越高,g值。一般情況下,在地球表面附近我們認(rèn)為重力是恒力。
4.方向:。
5.作用點(diǎn)—重心:質(zhì)量均勻分布、有規(guī)則形狀的物體重心在物體的,物體的重心物體上(填一定或不一定)。
質(zhì)量分布不均或形狀不規(guī)則的薄板形物體的重心可采用粗略確定。
三、彈力
1.概念:
2.產(chǎn)生條件(1);
(2)。
3.大?。海?)與形變有關(guān),一般用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律求出。
(2)彈簧彈力大小胡克定律:f=kx
式中的k被稱(chēng)為,它的單位是,它由決定;式中的x是彈簧的。
4.方向:與形變方向相反。
(1)輕繩只能產(chǎn)生拉力,方向沿繩子且指向的方向;
(2)堅(jiān)硬物體的面與面,點(diǎn)與面接觸時(shí),彈力方向接觸面(若是曲面則是指其切面),且指向被壓或被支持的物體。
(3)球面與球面之間的彈力沿
,且指向。
(四)、摩擦力
1.產(chǎn)生條件:(1)兩物體接觸面;②兩物體間存在;
(2)接觸物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(摩擦力)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)(摩擦力)。
2.方向:(1)滑動(dòng)摩擦力的方向沿接觸面和相反,與物體運(yùn)動(dòng)方向相同。
(2)靜摩擦力方向沿接觸面與物體的相反??梢愿鶕?jù)平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律判斷。
3.大?。?br>
(1)滑動(dòng)摩擦力的大小:f=μN(yùn)式中的N是指,不一定等于物體的重力;式中的μ被稱(chēng)為動(dòng)摩擦因數(shù),它的數(shù)值由決定。
(2)靜摩擦力的大小:0f靜≤fm除最大靜摩擦力以外的靜摩擦力大小與正壓力關(guān),最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力,與正壓力成比;靜摩擦力的大小應(yīng)根據(jù)平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
【典型例題】
【例1】如圖所示,光滑但質(zhì)量分布不均勻的小球的球心在O點(diǎn),重心在P點(diǎn),靜止在豎直墻和桌邊之間。試畫(huà)出小球所受彈力。
【例2】如圖所示,重力不可忽略的均勻桿被細(xì)繩拉住而靜止,試畫(huà)出桿所受的彈力。
【例3】如圖所示,兩物體重力分別為G1、G2,兩彈簧勁度系數(shù)分別為k1、k2,彈簧兩端與物體和地面相連。用豎直向上的力緩慢向上拉G2,最后平衡時(shí)拉力F=G1+2G2,求該過(guò)程系統(tǒng)重力勢(shì)能的增量。
解析:關(guān)鍵是搞清兩個(gè)物體高度的增量Δh1和Δh2跟初、末狀態(tài)兩根彈簧的形變量Δx1、Δx2、Δx1/、Δx2/間的關(guān)系。
無(wú)拉力F時(shí)Δx1=(G1+G2)/k1,Δx2=G2/k2,(Δx1、Δx2為壓縮量)
加拉力F時(shí)Δx1/=G2/k1,Δx2/=(G1+G2)/k2,(Δx1/、Δx2/為伸長(zhǎng)量)
而Δh1=Δx1+Δx1/,Δh2=(Δx1/+Δx2/)+(Δx1+Δx2)
系統(tǒng)重力勢(shì)能的增量ΔEp=G1Δh1+G2Δh2
整理后可得:
【例4】如圖所示,用跟水平方向成α角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運(yùn)動(dòng),木塊和天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求木塊所受的摩擦力大小。
解析:由豎直方向合力為零可得FN=Fsinα-G,因此有:f=μ(Fsinα-G)
【例5】如圖所示,A、B為兩個(gè)相同木塊,A、B間最大靜摩擦力Fm=5N,水平面光滑。拉力F至少多大,A、B才會(huì)相對(duì)滑動(dòng)?
解析:A、B間剛好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí),A、B間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于一個(gè)臨界狀態(tài),既可以認(rèn)為發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),摩擦力是滑動(dòng)摩擦力,其大小等于最大靜摩擦力5N,也可以認(rèn)為還沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),因此A、B的加速度仍然相等。分別以A和整體為對(duì)象,運(yùn)用牛頓第二定律,可得拉力大小至少為F=10N
點(diǎn)評(píng):研究物理問(wèn)題經(jīng)常會(huì)遇到臨界狀態(tài)。物體處于臨界狀態(tài)時(shí),可以認(rèn)為同時(shí)具有兩個(gè)狀態(tài)下的所有性質(zhì)。
【例6】小車(chē)向右做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng),物體恰好沿車(chē)后壁勻速下滑。試分析下滑過(guò)程中物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的關(guān)系。
解析:物體受的滑動(dòng)摩擦力始終和小車(chē)的后壁平行,方向豎直向上,而物體相對(duì)于地面的速度方向不斷改變(豎直分速度大小保持不變,水平分速度逐漸增大),所以摩擦力方向和運(yùn)動(dòng)方向間的夾角可能取90°和180°間的任意值。
點(diǎn)評(píng):由上面的分析可知:無(wú)明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動(dòng)力。就是說(shuō):彈力、靜摩擦力的大小和方向都無(wú)法由公式直接計(jì)算得出,而是由物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同決定的。
【針對(duì)訓(xùn)練】
1.下列關(guān)于力的說(shuō)法,正確的是()
A.兩個(gè)物體一接觸就會(huì)產(chǎn)生彈力
B.物體的重心不一定在物體上
C.滑動(dòng)摩擦力的方向和物體運(yùn)動(dòng)方向相反
D.懸掛在天花板上的輕質(zhì)彈簧在掛上重2N的物體后伸長(zhǎng)2cm靜止,那么這根彈簧伸長(zhǎng)1cm后靜止時(shí),它的兩端各受到1N的拉力
2.如圖所示,在粗糙的水平面上疊放著物體A和B,A和B間的接觸面也是粗糙的,如果用水平拉力F拉A,但A、B仍保持靜止,則下面的說(shuō)法中正確的是()。
A.物體A與地面間的靜摩擦力的大小等于F
B.物體A與地面的靜摩擦力的大小等于零
C.物體A與B間的靜摩擦力的大小等于F
D.物體A與B間的靜摩擦力的大小等于零
3.關(guān)于兩物體之間的彈力和摩擦力,下列說(shuō)法中正確的是()
A.有摩擦力一定有彈力
B.摩擦力的大小與彈力成正比
C.有彈力一定有摩擦力
D.彈力是動(dòng)力,摩擦力是阻力
4.如上圖所示,用水平力F將物體壓在豎直墻壁上,保持靜止?fàn)顟B(tài),物體所受的摩擦力的大小()
A.隨F的增大而增大B.隨F的減少而減少
C.等于重力的大小D.可能大于重力
5.用手握著一個(gè)玻璃杯,處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果將手握得更緊,手對(duì)玻璃杯的靜摩擦力將,如果手的握力不變,而向杯中倒入一些水(杯仍處于靜止?fàn)顟B(tài)),手對(duì)杯的靜摩擦力將。
6.一木塊放在水平桌面上,在水平方向共受到兩個(gè)拉力作用,拉力的大小如圖所示,物體處于靜止?fàn)顟B(tài),(1)若只撤去10N的拉力,則物體能否保持靜止?fàn)顟B(tài)?;(2)若只撤去2N的力,物體能否保持靜止?fàn)顟B(tài)?。
7.如圖所示,在μ=0.2的粗糙水平面上,有一質(zhì)量為10kg的物體以一定的速度向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)還有一水平向左的力F作用于物體上,其大小為10N,則物體受到的摩擦力大小為_(kāi)_____,方向?yàn)開(kāi)______.(g取10N/kg)
8.如圖所示,重20N的物體,在動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1的水平面上向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)受到大小為10N水平向右的力F作用,物體所受摩擦力的大小為,方向?yàn)椤?/p>
【學(xué)后反思】
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參考答案
1.BD
2.AD
3.A
4.C
5.不變;變大
6.最大靜摩擦力fm≥8N,若只撤去10N的拉力,則物體能保持靜止;若只撤去2N的力,物體可能保持靜止也可能產(chǎn)生滑動(dòng)。
7.20N,水平向左
8.2N,水平向右
重力勢(shì)能
一、教學(xué)目標(biāo)
1.理解重力勢(shì)能的概念:
(1)知道什么是重力勢(shì)能,強(qiáng)調(diào)“勢(shì)”的含義。
(2)通過(guò)做功與能量關(guān)系,得到重力勢(shì)能公式Ep=mgh,知道在國(guó)際單位制中,勢(shì)能的單位是焦耳(J);勢(shì)能是標(biāo)量。
(3)了解重力勢(shì)能的相對(duì)性及勢(shì)能差的不變性。
2.掌握重力做功特點(diǎn)及重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系,應(yīng)用其解決相關(guān)問(wèn)題。
3.知道彈性勢(shì)能及其相關(guān)因素。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.本節(jié)重點(diǎn)是重力勢(shì)能的表達(dá),重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系。
2.對(duì)于勢(shì)能這種潛在做功能力的理解:一旦做了功,勢(shì)能就發(fā)揮出來(lái)而減少了。
3.要強(qiáng)調(diào)重力做功與重力勢(shì)能變化的相反量的關(guān)系,這在初學(xué)時(shí)很容易發(fā)生錯(cuò)誤,所以應(yīng)作為難點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。
三、教具
投影儀及幻燈片(主要用于把課上要舉的例題和圖打出,節(jié)約時(shí)間和黑板空間)。
四、主要教學(xué)過(guò)程
(一)引入新課
我們已知道運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能,那么靜止的物體是否有能量?我們又是如何知道它是否具有能量的呢?
根據(jù)學(xué)生的回答引出新課內(nèi)容。
(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
1.重力勢(shì)能
利用剛才學(xué)生舉的例子說(shuō)明,被舉高的重物一旦下落就可以做功,表明處于一定高度的重物“儲(chǔ)存”著一種能量,這就是重力勢(shì)能,即:重力勢(shì)能是由于物體處于一定高度而具有的能量。
從重力勢(shì)能的含義可以看出,它與物體的重力和高度有關(guān),到底是什么關(guān)系呢?
2.重力勢(shì)能公式
功是能量變化的量度,重力勢(shì)能的變化也可用做功表示出來(lái)。例如,用一外力把一質(zhì)量為m的物體勻速舉高h(yuǎn),由于是勻速上升,物體的動(dòng)能不變,外力舉高物體做的功W=mgh全部用于增加物體的重力勢(shì)能。而此過(guò)程中克服重力做功亦為mgh,也就是克服重力做了多少功,就獲得了多少重力勢(shì)能。用Ep表示勢(shì)能,則處于高度h處的物體的重力勢(shì)能為:
Ep=mgh
即重力勢(shì)能等于物體重力與高度的乘積。
從勢(shì)能公式的指導(dǎo)可以看出,它與功一樣,在國(guó)際單位制中的單位也是焦耳(J),而且也是標(biāo)量。它是由物體所處的位置狀態(tài)決定的,所以與動(dòng)能一樣是狀態(tài)量。
如圖1,請(qǐng)學(xué)生分別寫(xiě)出以桌面和地面為零點(diǎn)的小球的重力勢(shì)能:Ep1=mgh1,Ep2=mg(h1+h2),可以看出,結(jié)果是與零點(diǎn)選取有關(guān)的,因此在表達(dá)重力勢(shì)能時(shí),要指明勢(shì)能零點(diǎn)的位置。再請(qǐng)學(xué)生寫(xiě)出兩種零點(diǎn)選取情況下,小球落在桌面上和落在地面上時(shí)與初態(tài)的重力勢(shì)能差:ΔEp1=-mgh1ΔEp2=-mg(h1+h2),這是與零點(diǎn)選取無(wú)關(guān)的。可見(jiàn),不論我們?nèi)绾芜x擇參照系,對(duì)于一物理過(guò)程,重力勢(shì)能的改變是一定的。我們今后的學(xué)習(xí)中,更多地是研究某物理過(guò)程中重力勢(shì)能的變化,這時(shí)我們就可以適當(dāng)選擇參照系使問(wèn)題簡(jiǎn)化,而不會(huì)影響結(jié)果。
3.重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系
(1)重力做功的特點(diǎn)
如圖2,讓學(xué)生寫(xiě)出幾種情況下,物體從A→C,重力做的功:
圖A是物體由A做自由落體到B,再水平運(yùn)動(dòng)到C,容易得出此過(guò)程中,重力做功為mgh;圖B是物體沿斜面由A滑到C,重力做功為:mgssinθ=mgh;圖C是物體沿曲面由A滑到C,可以把曲面看成很多段小斜面組成,利用圖B的結(jié)論可以得出,重力做功也為mgh。教師還可從A到BC面畫(huà)任意路徑讓學(xué)生求重力做功,可以看出結(jié)論都為mgh。讓學(xué)生總結(jié)出規(guī)律。板書(shū):
重力做功與路徑無(wú)關(guān),只與物體起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的高度差有關(guān)。
提問(wèn):其他力(比如摩擦力)做功是否與路徑有關(guān)?回答是肯定的??梢?jiàn),重力做功的特點(diǎn)不能亂用,要視具體力而定。同時(shí)提醒學(xué)生,今后學(xué)習(xí)中還會(huì)遇到做功具這個(gè)特點(diǎn)的力,讓學(xué)生在今后遇到新的力時(shí)注意這個(gè)問(wèn)題。
(2)重力做功與重力勢(shì)能的變化
教師將手中粉筆頭豎直上拋,然后讓學(xué)生分析其上升和下落過(guò)程中重力做功與重力勢(shì)能的變化,如圖3,可以看出,上升過(guò)程中,重力做功為-mgh,重力勢(shì)能增加mgh;下落過(guò)程中,重力做功為mgh,重力勢(shì)能減少mgh,(或稱(chēng)增加-mgh),啟發(fā)學(xué)生總結(jié)出如下結(jié)論:
重力做多少正功,重力勢(shì)能就減少多少;重力做多少負(fù)功(或稱(chēng)克服重力做了多少功),重力勢(shì)能就增加多少。即重力做功等于重力勢(shì)能的減少量。若用W。表示重力做功,Ep1表示初態(tài)的重力勢(shì)能,Ep2表示末態(tài)的重力勢(shì)能,則上述關(guān)系可表達(dá)為:(板書(shū))
WG=Ep1-Ep2=ΔEp。
提醒學(xué)生注意公式中兩個(gè)勢(shì)能的先后位置和ΔEp前負(fù)號(hào)的意義(-ΔEp指減少量)。
4.彈性勢(shì)能
(1)什么是彈性勢(shì)能
通過(guò)舉例看出,發(fā)生彈性形變的物體,在恢復(fù)形變時(shí)能對(duì)外界做功,所以它也具有一種潛在的能量,稱(chēng)之為彈性勢(shì)能。
(2)彈性勢(shì)能與什么因素有關(guān)?
以彈簧為例,引導(dǎo)學(xué)生得出彈性勢(shì)能隨彈簧勁度系數(shù)和形變量增大而增大的結(jié)論。對(duì)基礎(chǔ)好的學(xué)生,還可引導(dǎo)其利用彈力與形變關(guān)系的函數(shù)圖象(如圖4),求出彈力的功,從而得出彈性勢(shì)能的定量表達(dá)式:Ep
5.例題講解與討論
例1.圖5表示一個(gè)斜拋物體的運(yùn)動(dòng),當(dāng)物體由拋出位置1運(yùn)動(dòng)到最高位置2時(shí),重力做功是多少?重力勢(shì)能改變了多少?由位置2運(yùn)動(dòng)到跟位置1在同一水平面上的位置3時(shí),重力做功和重力勢(shì)能的變化是多少?由位置1運(yùn)動(dòng)到位置3呢?
解答:由位置1→2,重力做功-mgh,重力勢(shì)能增大mgh;由位置2→3,重力做功mgh,重力勢(shì)能減少mgh(增加-mgh);由位置1→3,重力做功和勢(shì)能變化均為零。
此例的目的是再次強(qiáng)化重力做功、重力勢(shì)能的概念和計(jì)算
例2.如圖6,光滑斜軌道下端與光滑圓周軌道相接。要使小球進(jìn)入圓周軌道后能經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)并不落下來(lái),至少應(yīng)使它從斜軌道上多高處由靜止開(kāi)始下滑?
解答:因所有軌道都光滑,所以小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,只有重力做功,要使小球能經(jīng)過(guò)軌道最高點(diǎn)而不下落,對(duì)小球此時(shí)速度有一下限,也就是此處動(dòng)能有一下限,利用動(dòng)能定理對(duì)小球從出發(fā)點(diǎn)到圓周軌道最高點(diǎn)的過(guò)程列式,有:
可以看出,利用重力做功的特點(diǎn)對(duì)全程列式可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。(可讓分段列式同學(xué)提出自己的解答,然后比較優(yōu)劣。)
例3.如圖7所示,一物體質(zhì)量m=2kg,在傾角θ=37°的斜面上的A點(diǎn)以初速度v0=3m/s下滑。A點(diǎn)距彈簧上的擋板位置B的距離為AB=4m,當(dāng)物體到達(dá)B后,將彈簧壓縮到C點(diǎn),最大壓縮量為BC=0.2m,然后物體又被彈簧彈上去,彈到最高位置D點(diǎn),D點(diǎn)距A點(diǎn)為AD=3m。求:物體跟斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(g取10m/s2,彈簧及擋板質(zhì)量不計(jì))
分析:此題一看上去似乎很繁,涉及到重力、彈力摩擦力做功的問(wèn)題。其實(shí)認(rèn)真分析一下就會(huì)發(fā)現(xiàn),在物體從B→C又返回到B時(shí),彈簧先做負(fù)功,又做了相等數(shù)量的正功。總功為零,即彈力功為零;而重力做功根據(jù)其特點(diǎn),只考慮由A到D的高度差即可;摩擦力做功由于與路徑有關(guān),須認(rèn)真計(jì)算物體在全程中的位移??梢?jiàn),對(duì)不同性質(zhì)的力做功要具體分析,才會(huì)既簡(jiǎn)化問(wèn)題又避免發(fā)生錯(cuò)誤。
利用動(dòng)能定理對(duì)A→B→C→D全過(guò)程列式:
(三)課堂小結(jié)
1.對(duì)勢(shì)能的含義和表達(dá)式予以必要重復(fù)。
2.對(duì)重力做功的特點(diǎn)和重力做功與重力勢(shì)能變化關(guān)系予以強(qiáng)調(diào)。
3.回憶上節(jié)動(dòng)能定理。結(jié)合本節(jié)知識(shí),讓學(xué)生課下思考:動(dòng)能定理可變成什么其他形式?又有什么意義?為以后講機(jī)械能守恒定律打下基礎(chǔ)。
五、說(shuō)明
1.不管是動(dòng)能定理還是本節(jié)所講的重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系,都是過(guò)程量與狀態(tài)量變化之間的關(guān)系。因此對(duì)過(guò)程分析和狀態(tài)定位非常重要。教師應(yīng)通過(guò)例題強(qiáng)調(diào)公式中每個(gè)符號(hào)的物理意義,不要把順序搞錯(cuò),以免給以后深入研究功能關(guān)系帶來(lái)麻煩。
2.勢(shì)能是一個(gè)較難理解的概念,學(xué)生在一節(jié)課內(nèi)不易全面理解和掌握。因此本節(jié)沒(méi)有給出有勢(shì)力的概念,未通過(guò)有勢(shì)力做功的特點(diǎn)來(lái)定義勢(shì)能,而是直接給出定義和計(jì)算公式,這樣是為了避免給學(xué)生造成理解困難,而淡化了本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)。可在今后學(xué)習(xí)中接觸了更多勢(shì)能概念如分子勢(shì)能、電勢(shì)能等時(shí),再進(jìn)一步總結(jié)勢(shì)能特點(diǎn),深入對(duì)它的理解。
3.關(guān)于勢(shì)能是屬于系統(tǒng)的講解,由于課時(shí)所限,在本節(jié)提出也難免囫圇吞棗,因此也擬放在講解機(jī)械能守恒定律時(shí)再深入討論。本節(jié)先簡(jiǎn)略說(shuō)成某物體具多少勢(shì)能,但不要過(guò)分強(qiáng)調(diào)這一提法,以免以后糾正困難。