2019-2020年高一物理 作用力與反作用力 學(xué)案 .doc

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2019-2020年高一物理 作用力與反作用力 學(xué)案三、【課前自主學(xué)習(xí)】牛頓第三定律的提出牛頓當(dāng)時(shí)提出的第三定律內(nèi)容：每一個(gè)作用總有一個(gè)相等反作用和它對抗；或者說，兩物體彼此之間的相互作用永遠(yuǎn)相等，并且各指向其對方。牛頓第三定律的提出，可以說是牛頓對力學(xué)發(fā)展的一個(gè)最具有創(chuàng)造性的貢獻(xiàn)。雖然人們在前期對于碰撞的研究和動量守恒定律的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)接觸到了第三定律的實(shí)質(zhì)，但是迪卡爾和惠更斯等人都沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)定律。牛頓不僅注意到一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動總量保持不變的現(xiàn)象，而且更深入一步分析了系統(tǒng)內(nèi)部動量傳遞的關(guān)系。從而發(fā)現(xiàn)了一個(gè)孤立的物體本身完全不能施力也不能受力，只有當(dāng)兩物體發(fā)生相互作用時(shí)才產(chǎn)生力的這一令人驚奇的事情。這個(gè)定律的確立指出了每一個(gè)力都有其反作用力，從而對力的概念作了完整的概括。（一）知識點(diǎn)1：作用力與反作用力力是_對_的作用，一個(gè)物體對另一物體有作用力時(shí)，同時(shí)也受到另一物體對它的作用力，我們把兩個(gè)物體間的這種相互作用力稱為_，把其中一個(gè)力叫做_，另一個(gè)力叫做_一個(gè)物體，另一個(gè)物體，作用力與反作用力，作用力，反作用力【問題探究】高一(1)班和(2)班舉行拔河比賽，最終(1)班取得了勝利賽后曉軍和小偉就比賽中的取勝關(guān)鍵做了相關(guān)假設(shè)曉軍：“(1)班同學(xué)用力較大，所以贏得了比賽”小偉：“兩個(gè)班同學(xué)在比賽中用力的大小是一樣的，但是(1)班對地面的摩擦力利用的較好，所以贏了比賽”你認(rèn)為誰的觀點(diǎn)正確？說明理由答案：小偉的觀點(diǎn)正確拔河的時(shí)候，雙方施加的力是作用力與反作用力，二者大小相等，方向相反，作用在拔河繩這條直線上，拔河所借用的主要是鞋子與地面間的摩擦力（二）知識點(diǎn)2：牛頓第三定律1內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力總是_、_，作用在_，這個(gè)規(guī)律稱為牛頓第三定律大小相等，方向相反，同一直線上2表達(dá)式：_.FF（三）知識點(diǎn)3：作用力與反作用力和一對平衡力的區(qū)別作用力與反作用力和一對平衡力都有大小相等、方向相反、且作用在同一直線上的特性，但它們有本質(zhì)的區(qū)別：1受力物體不同：作用力與反作用力作用在 個(gè)相互作用的物體上，而一對平衡力作用在 物體上。兩，同一2依賴關(guān)系不同：作用力與反作用力相互依存， 單獨(dú)存在。而一對平衡力中一個(gè)力撤除，另一個(gè)可依然存在，無依賴關(guān)系，只是物體 。不可，失去平衡3作用力與反作用力 抵消，不可疊加，而一對平衡力的作用效果 相互抵消，即合力為零。不能，可能4作用力與反作用力 是同一性質(zhì)的力，而一對平衡力 同種性質(zhì)的力。一定，可以不是四、【課堂知識導(dǎo)學(xué)】作用力與反作用力的關(guān)系作用力和反作用力總是互相依存同時(shí)成對出現(xiàn)的，它們之間沒有因果之分我們把其中任何一個(gè)力叫做作用力，另一個(gè)力就叫做反作用力作用力與反作用力具有如下關(guān)系：(1)反向性：作用力與反作用力的大小相等、方向相反，作用在同一條直線上，這反映了力的矢量性，也說明了力的作用是相互的如圖所示，A、B 兩物體疊放在一起，A 對B 的壓力方向向下，B 對 A 的支持力方向向上(2)同時(shí)性：作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)變化的(3)同性質(zhì)：作用力與反作用力的性質(zhì)一定是相同的，如作用力是彈力，則反作用力也一定是彈力；作用力是摩擦力，反作用力也一定是摩擦力(4)異體性：作用力與反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，在兩個(gè)物體上分別產(chǎn)生作用效果，這兩個(gè)作用效果是絕對不可抵消的例 1單選下面關(guān)于作用力和反作用力的說法中，正確的是( D)A先有作用力，后有反作用力B只有物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，物體間才存在作用力和反作用力C只有物體接觸時(shí)，物體間才存在作用力和反作用力D兩物體間的作用力和反作用力一定是同性質(zhì)的力訓(xùn)練1單選：在水平粗糙地面上滑行的木塊，與地球之間的相互作用力有幾對（ C ）A一對 B兩對 C三對 D四對例 2(雙選)跳高運(yùn)動員從地面起跳的瞬間，下列說法正確的是（ BD ）A運(yùn)動員給地面的壓力等于運(yùn)動員受到的重力B地面給運(yùn)動員的支持力大于運(yùn)動員受到的重力C地面給運(yùn)動員的支持力大于運(yùn)動員對地面的壓力D地面給運(yùn)動員的支持力等于運(yùn)動員對地面的壓力 訓(xùn)練2：(雙選)一個(gè)大人跟一個(gè)小孩站在水平地面上手拉手比力氣，結(jié)果大人把小孩拉過來了，對這個(gè)過程中作用于雙方的力的關(guān)系，不正確的說法是（ AB ）A大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力小C大人拉小孩的力與小孩拉大人的力一定相等D地面對大人的最大靜摩擦力一定比地面對小孩的最大靜摩擦力大章末知識回顧線索一 力的概念及常見的兩種力1力（1）力是不能離開物體而獨(dú)立存在的，即沒有物體就談不上的力的作用。（2）一個(gè)物體談不上力的作用。有力的作用就必須有施力物體和受力物體，不存在只有施力物體而沒有受力物體的力，也不存在只有受力物體而沒有施力物體的力，而且，受力物體所受力的施力物體不可能是它自身。（3）力是直接產(chǎn)生于施力物體和受力物體之間的，不存在需要第三個(gè)物體傳遞的情況。（4）力的作用是相互的，施力物體對受力物體有力的作用的同時(shí)，也受到受力物體對它的反作用力，因此力總是成對出現(xiàn)且施力物體也必定同時(shí)是受力物體。（5）力是矢量，力不僅有大小，而且有方向，力的作用效果由力的三要素決定。（6）物體之間發(fā)生相互作用時(shí)并不一定要相互接觸。2彈力彈力發(fā)生在相互接觸，而且相互擠壓發(fā)生形變的物體之間，彈力的方向與物體形變的方向相反，垂直于物體的接觸面 常見的彈力有壓力，支持力和拉力 彈簧彈力的大小與彈簧在軸線上的形變量成正比胡克定律：對于彈簧以外的其他彈力，要根據(jù)具體的情況：受力情況及運(yùn)動狀態(tài)來決定，彈力是按性質(zhì)劃分的力。3摩擦力摩擦力也是發(fā)生在相互接觸的有擠壓的物體之間（有彈力），接觸面粗糙并有相對運(yùn)動（滑動摩擦力）或有相對運(yùn)動的趨勢靜摩擦力）；滑動摩擦力的大小與正壓力成正比 即 ； 為動摩擦因數(shù)，它由接觸物體的材料和粗糙程度決定，方向在兩物體的接觸面上（沿切線方向）與相對運(yùn)動的方向相反，阻礙物體的相對運(yùn)動，但不一定阻礙物體的運(yùn)動；靜摩擦力的大小與物體所受其他外力和運(yùn)動情況有關(guān)，沒有固定的運(yùn)算模式，方向也在接觸面的切線方向上，阻礙物體的相對運(yùn)動趨勢，而最大靜摩擦力卻與正壓力、接觸面材料與粗糙程度有關(guān)注：摩擦力與接觸面大小、速度快慢無關(guān)。線索二 受力分析的基本思路把指定物體（研究對象）在特定的物理情景中所受到的所有外力找出來，并畫出受力圖，這就是受力分析。1受力分析的順序：（1）確定研究對象；（2）先畫出場力（主動力如：電場力、磁場力、重力）；（3）再畫彈力；（4）最后畫摩擦力。上述步驟也可簡單記憶為先主動后被動；先場力后接觸力2受力分析的三個(gè)判斷依據(jù)：（1）從力的概念判斷，尋找對應(yīng)的施力物；（2）從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生的原因；（3）從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變或改變運(yùn)動狀態(tài)（是靜止，勻速運(yùn)動還是有加速度）。3受力分析的方法：（1）隔離法和整體法將研究對象與周圍物體分隔或?qū)⑾鄬ξ恢貌蛔兊奈矬w系作為一個(gè)整體來分析。（2）假設(shè)法在未知某力是否存在時(shí)，可先對其作出存在或不存在的假設(shè)，然后再就該力存在與不存在對物體運(yùn)動狀態(tài)是否產(chǎn)生影響來判斷力是否存在。（3）注意要點(diǎn)研究對象的受力圖，通常只畫出根據(jù)性質(zhì)命名的力，不要把按效果分解的分力或合力分析進(jìn)去！受力圖完成后再進(jìn)行力的合成和分解。區(qū)分內(nèi)力和外力，對幾個(gè)物體的整體進(jìn)行受力分析時(shí)，這幾個(gè)物體間的作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)；當(dāng)把某一物體單獨(dú)隔離分析時(shí)，原來內(nèi)力變成了外力，要畫在受力圖上。在難以確定物體的某些受力情況時(shí)，可先根據(jù)（或確定）物體的運(yùn)動狀態(tài)，再運(yùn)用平衡條件或牛頓運(yùn)動定律判定未知力。線索三 力的計(jì)算分解與合成平行四邊形定則力是矢量，它的運(yùn)算（包括合成與分解）符合平行四邊形的矢量運(yùn)算定則，力合成的平行四邊形定則僅適用于共點(diǎn)力合成，對于非共點(diǎn)力，無法應(yīng)用平行四邊形定則合成?？梢詫⑵叫兴倪呅味▌t演化成三角形定則來進(jìn)行運(yùn)算，力的分解是力合成的逆運(yùn)算，要根據(jù)力的作用效果來分解，看一個(gè)力產(chǎn)生了哪兩個(gè)作用效果，就在哪兩個(gè)方向上進(jìn)行分解，分力與合力依然滿足平行四邊形定則，合力是以共點(diǎn)兩分力為鄰邊所作的平行四邊形的對角線，合力與分力是等效的，受力分析時(shí)，不要把分力（效果力）作為性質(zhì)力分析，如果這樣，往往會使力變多 具體運(yùn)算方法，可分為作圖法，計(jì)算法，合力與分力的關(guān)系滿足線索四 共點(diǎn)力平衡的幾種解法1力的合成、分解法：對于三力平衡，一般根據(jù)“任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向”的關(guān)系，借助三角函數(shù)、相似三角形等手段求解；或?qū)⒛骋粋€(gè)力分解到另外兩個(gè)力的反方向上，得到的這兩個(gè)分力勢必分別與另外兩個(gè)力等大、反向；對于多個(gè)力的平衡，利用先分解再合成的正交分解法。2矢量三角形法：物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行力的作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形；反之，若三個(gè)力的矢箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力必為零，利用三角形法，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識可求得未知力。矢量三角形作圖分析法優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡便，但它僅適用于處理三力平衡問題。3相似三角形法：相似三角形法，通常尋找的是一個(gè)矢量三角形與一個(gè)結(jié)構(gòu)（幾何）三角形相似，這一方法也僅能處理三力平衡問題。4三力匯交原理：如果一個(gè)物體受到三個(gè)不平行外力的作用而平衡，則這三個(gè)力的作用線必在同一平面內(nèi)，而且必為共點(diǎn)力。5正交分解法：將各力分別分解到X軸和Y軸上，運(yùn)用兩坐標(biāo)軸上的合力分別等于零的條件 此法多用于三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的物體的平衡，值得注意的是，對“ X、Y方向選擇時(shí)，盡可能使落在 X、Y軸上的力多；被分解的力盡可能是已知力，不宜分解待求力”。線索五 物體平衡中的特殊問題1臨界狀態(tài)：臨界狀態(tài)是一種物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理現(xiàn)象，或從一物理過程轉(zhuǎn)入到另一物理過程的轉(zhuǎn)折狀態(tài)。臨界狀態(tài)也可理解為“恰好出現(xiàn)”和“恰好不出現(xiàn)”某種現(xiàn)象的狀態(tài)，平衡物體的臨界狀態(tài)是指物體所處平衡狀態(tài)將要變化的狀態(tài)，涉及臨界狀態(tài)的問題稱為臨界問題，解決這類問題關(guān)鍵是要注意“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件。2極值問題：極值問題是指研究平衡問題中某物理量變化情況時(shí)出現(xiàn)的最大值或最小值，中學(xué)物理的極值問題可分為簡單極值問題和條件極值問題，區(qū)分的依據(jù)就是是否受附加條件限制，若受附加條件限制，則為條件極值。3研究平衡物體的臨界問題的基本思維方法一般采用假設(shè)推理法，即先假設(shè)條件，然后再根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識列方程求解。4研究平衡物體極值問題的兩種方法（1）解析法：根據(jù)物體的平衡條件列方程，在解方程時(shí)采用數(shù)學(xué)知識求極值 通常用到的數(shù)學(xué)知識有二次函數(shù)極值、均分定理求極值、討論分式極值、三角函數(shù)極值以及幾何法求極值等。（2）圖解法：即根據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量圖，如只受三個(gè)力，則這三個(gè)力構(gòu)成封閉的矢量三角形，然后根據(jù)矢量圖進(jìn)行動態(tài)分析，確定最大值和最小值，此法簡便、直觀。線索六 作用力與反作用力的關(guān)系牛頓第三定律1作用力與反作力的定義，并會判斷兩個(gè)力是否是作用力與反作用力，能找出某個(gè)力的作用力。2牛頓第三定律的內(nèi)容：作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在一條直線上。3作用力和反作用力的關(guān)系：同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、相互依存，是同一性質(zhì)的力。4作用力和反作用力與平衡力的區(qū)別。五、【跟蹤訓(xùn)練】（一）選擇題1(單選)為了測量A、B兩物體之間的滑動摩擦力，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示四個(gè)實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)驗(yàn)操作過程中，當(dāng)測力計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)，認(rèn)為其讀數(shù)即為滑動摩擦力的大小，則測力計(jì)測得的滑動摩擦力最準(zhǔn)確的方案是(C)2(單選)質(zhì)量為m的物體放在水平面上，在大小相等、互相垂直的水平力F1和F2的作用下，從靜止開始沿水平面運(yùn)動，如右圖所示，若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為，則物體(D)A在F1的反方向上受到Ff 1mg的摩擦力B在F2的反方向上受到Ff 2mg的摩擦力C在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力為Ff合mgD在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力為Ff合mg3(雙選)如右圖所示，有一重力不計(jì)的方形容器，被水平力F壓在豎直的墻面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)緩慢地向容器內(nèi)注水，直到將容器剛好盛滿為止，在此過程中容器始終保持靜止，則下列說法中正確的是(BC)A容器受到的摩擦力不變B容器受到的摩擦力逐漸增大C水平力F可能不變D水平力F必須逐漸增大4(單選)如右圖所示，物體m靜止于傾角為的斜面上，現(xiàn)用垂直于斜面的推力Fkt(k為比例常量、t為時(shí)間)作用在物體上從t0開始，物體所受摩擦力Ff隨時(shí)間t的變化關(guān)系是(D)5(單選)如右圖所示，質(zhì)量為m1的木塊P在質(zhì)量為m2的長木板ab上滑行，長木板放在水平地面上一直處于靜止?fàn)顟B(tài)若ab與地面間的動摩擦因數(shù)為1，木塊P與長木板ab間的動摩擦因數(shù)為2，則長木板ab受到地面的摩擦力大小為(B)A1m2gB2m1gC1(m1m2)g D1m2g2m1g6(雙選)下列說法中，正確的是（ CD ）A豎直向上拋出的物體，物體豎直上升，是因?yàn)槭芰艘粋€(gè)豎直向上的升力作用B放在斜面上的物體會沿斜面下滑，是因?yàn)槭芰艘粋€(gè)下滑力作用C放在水中的木塊浮于水面，是因?yàn)槭芰烁×ψ饔肈施力物體同時(shí)也是受力物體7(單選)如右圖所示，在傾角為的固定斜面上，質(zhì)量為m的物體受外力F1和F2的作用，F(xiàn)1方向水平向右，F(xiàn)2方向豎直向下，若物體靜止在斜面上且物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為，則下列說法正確的是(C)A物體一定有下滑的趨勢B物體一定有上滑的趨勢C若F1F2，且45，則物體一定有下滑的趨勢D若F1F2，且45，則物體一定有上滑的趨勢（二）非選擇題8重500 N的物體放在水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.3.當(dāng)用180 N的水平力推物體時(shí)，物體所受的摩擦力大小為多少？當(dāng)用100 N的水平力推物體時(shí)，物體所受的摩擦力大小為多少？150 N100 N9如右圖所示，傾角為30的斜面體固定在地面上，光滑斜面上放一輛小車一根彈性桿的一端固定在小車上，另一端固定一個(gè)重為2 N的小球問：(1)當(dāng)由于外力作用使小車靜止在斜面上時(shí)，桿對小球的彈力怎樣？(2)當(dāng)小車由靜止沿斜面下滑時(shí)，桿對小球的彈力又怎樣？(1)2 N方向豎直向上 (2) N方向垂直斜面向上 10在“探究合力與分力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中.（1）其中的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟分別是:A. 在水平放置的方木板上固定一張白紙，用圖釘把橡皮條的一端固定在方木板上，另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套，通過細(xì)繩套同時(shí)用兩個(gè)彈簧秤（彈簧秤與方木板平面平行）互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O點(diǎn)，在白紙上用鉛筆記下O點(diǎn)的位置和讀出兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)F1和F2.B. 只用一只彈簧秤,通過細(xì)繩套拉橡皮條，使它的伸長量與兩個(gè)彈簧秤拉時(shí)相同，讀出此時(shí)彈簧秤的示數(shù)F和記下細(xì)繩的方向.請指出以上步驟中的錯(cuò)誤或疏漏:A中是 ;B中是 .(2)在某次實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)彈簧秤的拉力F1、F2已經(jīng)在圖中畫出，圖中的方格每邊長度表示2 N，O點(diǎn)是橡皮條的結(jié)點(diǎn)，請用兩個(gè)直角三角板嚴(yán)格作出合力F的圖示，并求出合力的大小為 N.（1）未記下兩條細(xì)繩套的方向，應(yīng)將橡皮條與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)拉到原來的位置O點(diǎn).(2)如圖所示14.56