2021-2022年人教版（2019）高中物理必修一高中物理“相互作用”导学案

第三章第1节重力基本相互作用新课预习一、请您阅读课本51页，结合初中学过的力学知识，回答以下几个问题：1．如果说一个物体的运动状态发生变化，意味着什么？从这个角度说物体运动状态的标志是什么？&&意味着速度变化含速度大小变化．速度方向变化．速度大小方向同时变化；所以速度是物体运动状态的标志。2．怎样理解物体发生形变？&&物体的体积形状发生变化3．物体发生形变的原因是什么？运动状态发生改变的原因是什么？&&发生形变的原因是受到其他物体的作用；运动状态发生改变的原因也是受到其他物体的作用。4．力的定义：物体之间的相互作用5．力的单位是牛顿，符号是N；测量力大小的工具是测力计；力的作用效果是改变物体运动状态和使物体发生形变。6．影响力的效果的因素是力的大小．方向．作用点，它们并成为力的三要素。回忆力的图示和力的示意图。7．理解以下力的性质（1）力的矢量性：力是有方向的（2）力的物质性：力不能离开物体而单独存在（3）力的相互性：物体之间的力是相互的（4）力的同时性：物体之间的力同时产生．同时变化．同时消失。二、请您阅读课本51-52页，结合初中学过的力学知识，完成以下几个问题：1．举例说明地球引力的存在。2．地面附近一切物体都要受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物体受到的力称为重力重力的大小：G=mg，其中m表示物体的质量；g的大小是9.8N/kg或10N/kg，也就是重力加速度或自由落体加速度。重力的方向竖直向下。重力既有大小又有方向，所以重力是矢量。3．思考物体的重力大小和什么有关？&&与物体的质量和当地的重力加速度，会受到纬度的影响。4．一个物体的任何一部分都要受到地球的吸引，即重力作用，为了研究问题方便，我们可以等效的认为各部分收到的重力作用集中在一点上，这一点称为该物体的重心。即重心为该物体受到重力的等效作用点。5．物体的重心受哪些因素影响？&&物体的形状和质量分布情况6．物体重心的确定：形状规则质量均匀的物体：&&在几何中心上，一般物体重心的确定方法：悬挂法（理解其原理）&&二力平衡三、请您阅读课本52-53页，试回答四种基本相互作用的特点分别是什么？引力相互作用：存在与一切物体之间，表现为吸引力，是一种长程力，大小随距离的增大而减小。电磁相互作用：存在与电荷之间、磁体之间，表现有时为引力，有时为斥力，是一种长程力大小随距离的增大而减小。强相互作用：存在质子、中子之间，维持原子核的稳定。范围只有10-15m，大小随距离增大而急剧减小。弱相互作用：与放射现象有关，与强相互作用类似，但强度很小，为强相互作用的10-12倍互动训练1．下列关于力的说法正确的是（）A．磁铁间有作用力，说明力可以离开物体而独立存在B．只有接触的物体间才有力的作用C．一个力必定与两个物体相联系D．力可以用天平直接测量2．下列关于力的作用效果的叙述中，正确的是（）A．物体的运动状态发生改变，则物体必定受到力的作用8/8 B．物体运动状态没有发生改变，物体也可能受到力的作用C．力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还与力的作用点有关D．力作用在物体上，必定同时出现形变和运动状态的改变3．关于重力，下列说法中正确的是（）A．重力是由于地球对物体的吸引而产生的B．鸟儿在空中飞行时不受重力作用C．重力的方向是垂直向下的D．重心就是物体内最重的一点形成练习4．关于重力的大小，下列说法中正确的是（）A．物体的重力大小总是恒定的B．同一地点，物体的重力与物体的质量成正比C．物体落向地面时，它受到的重力大于它静止时所受的重力D．物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力5．自然界最基本的相互作用是引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。常见的重力是万有引力在地球附近的表现，常见的弹力、摩擦力是由以下什么作用引起的（）A．引力相互作用B．电磁相互作用C．强相互作用D．弱相互作用6．放在水平桌面上的书，它对桌面的压力和它的重力之间的关系是（）A．压力就是重力B．压力和重力是一对平衡力C．压力的施力物体是重力的受力物体 D．压力的受力物体是重力的施力物体7．水平面上放一个物体A，物体的重力为20N，一个推力为30N，方向与水平面成30°角斜向右下方，请作出这两个力的图示和这两个力的示意图。选做提高8．（1）把一条盘在地上的长为L的匀质链条向上刚好拉直时，它的重心位置升高了多少？（2）把一个边长为L的匀质立方体，绕bc棱翻倒，使对角面AbcD处于竖直位置，如图所示，则重心位置升高了多少？（3）如图所示，有一等边三角形ABC，在B、C两处各放一个质量为m的小球，在A处放一个质量为2m的小球，求这个系统组成的重心在何处。8/8 第三章第2节弹力新课预习1．物体在力的作用下，所发生的形状或体积的改变叫形变，在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫弹性形变。形变除拉伸或缩短形变外，还有弯曲形变和扭转形变。如果形变过大，超过一定限度，撤去作用力后物体就不能完全恢复原来形状，这个限度叫做弹性限度。2．发生形变的物体，由于要回复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。3．弹力产生的条件：（1）两物体必须接触；（2）两物体接触处发生形变（相互挤压）。弹力是接触力，但互相接触的物体间不一定有弹力，要看接触处是否发生形变。有些形变不易看出，可用“假设存在弹力，分析物体的运动状态是否符合实际”来判定。4．弹力的方向是从施力物体指向受力物体，与施力物体的形变方向相反。具体地说：（1）绳的拉力方向总是沿绳而指向绳收缩的方向。（2）压力的方向垂直于支持面而指向被压的物体，支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物体。5．胡克定律F=kx（1）上式适用于发生弹性形变（在弹性限度内）时，弹簧拉伸或压缩形变所产生的弹力的大小计算。（2）式中的k为弹簧的劲度系数，是弹簧本身的一种物理性质，与外力无关，其大小只与弹簧的长短、粗细及材料有关。（3）x为弹簧的形变的大小。互动训练1．关于弹力的下列说法中，正确的是A．只有发生形变的物体，才会对它接触的物体产生弹力B．只有受弹簧作用的物体才受到弹力C．通常所说的压力、支持力和绳子的拉力都是弹力D．压力和支持力的方向总是垂直接触面E．静止在水平面上的物体所受的重力就是它对水平面的压力F．弹力的大小与物体的形变程度有关，在弹性限度内形变程度越大，弹力越大G．弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相同2．下列说法正确的是A．木块放在桌面上受到向上的支持力，这是木块发生微小形变而产生的B．用一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的推力，这是由于木头发生形变而产生的C．绳对物体的拉力方向总是竖直向上D．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是由于电线发生微小形变而产生的3．关于弹簧的劲度系数k，下列说法正确的是（）A．与弹簧所受的拉力大小有关，拉力越大，k值也越大B．由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关C．与弹簧发生的形变的大小有关，形变越大，k值越小D．与弹簧本身特性、所受拉力的大小、形变大小都无关4．一弹簧的两端各用10N的外力向外拉伸，弹簧伸长了6cm，现将其中的一端固定于墙上，另一端用5N的外力来拉伸它，则弹簧的伸长量应为（）A．6cmB．3cmC．1.5cmD．0.75cm8/8 形成练习5．如图所示，物体A静止在斜面B上．下列说法正确的是（）A．斜面B对物块A的弹力方向是竖直向上的B．物块A对斜面B的弹力方向是竖直向下的C．斜面B对物块A的弹力方向是垂直斜面向上的D．物块A对斜面B的弹力方向跟物块A恢复形变的方向是相同的6．下表是某同学为探索弹力和弹簧形变的关系所测得的几组数据：弹力F/N0．51．01．52．02．5弹簧测力计的伸长x/cm2．65．06．89．812．4（1）请你在图中的坐标线上作出F—x图象；（2）写出曲线所代表的函数；（x用“m”做单位，保留两们有效数字）（3）解释函数表达式中常数的物理意义。7．（1）下面图中，静止的小球A分别与两个物体（或面）接触，设各接触面光滑，画出A受到的弹力的示意图。ααAAαAABCDA（2）三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径均相同的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平面上，a的重心位于球心，b、c的重心位于球心的正上方和正下方，如图，三球皆静止，试分析三种情况下支点P、Q对球的弹力方向是怎样的？PQaPQbPQcA．系统静止，半球面光滑B．系统静止，半球面光滑C．系统静止，竖直墙面光滑（3）画出下列各图中细杆受到的弹力的示意图。8．一弹簧秤由于弹簧老化而换用了一新弹簧。将弹簧秤竖直挂起来，当下面不挂重物时其指针恰好指在5N刻度处，当弹簧下挂上20N的重物时，弹簧秤示数为30N，当弹簧下挂上多重的物体时弹簧秤的示数为100N？8/8 选做提高9．如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上，②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有（）A．l2＞l1B．l4＞l3C．l1＞l3D．l2＝l410．如图所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态。现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面。求在此过程中，物块2和物块1的位置升高的距离分别是多少。第三章第3节摩擦力新课预习一.静摩擦力1.产生条件：①两物体相互接触且挤压；②接触面粗糙；③两物体间有相对运动趋势。2.定义：两个相互接触而保持______静止的物体，当它们之间存在_____________时，在它们的接触面上会产生______物体间相对运动趋势的力，这种力叫静摩擦力。3.方向：静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。静摩擦力方向与接触面间弹力方向垂直。4.大小：静摩擦力的最大值叫最大静摩擦力Fmax,故静摩擦力的取值范围是：0≤F≤Fmax，静摩擦力大小与压力________（有或无）关，但最大静摩擦力的大小与压力________（有或无）关。二、滑动摩擦力1.产生条件：①两物体相互接触且挤压；②接触面粗糙；③两物体间有相对运动。2.定义：当一个物体在另一个物体表面上做相对滑动时要受到另一个物体阻碍相对滑动的力叫滑动摩擦力。3.方向：滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，与物体间相对运动的方向相反。滑动摩擦力方向与接触面间弹力方向垂直。4.大小：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比。F=μFNμ：是比例常数叫做动摩擦因数，它的数值跟两个物体的材料和表面粗糙程度有关，跟物体间的接触面积无关。三、注意以下问题1．摩擦力方向可能与物体运动方向相同也可能与物体运动方向相反，还可能与物体运动方向不在同一条直线上。2．摩擦力既可以做动力也可以做阻力。互动训练1．下列关于静摩擦力的说法，正确的是（）A．两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力的作用，并且受静摩擦力作用的物体一定是静止的B．静摩擦力方向总与物体的运动趋势方向相反C．静摩擦力的大小可以用公式F=μFN直接计算D．在压力一定的条件下静摩擦力的大小是可以变化的，但有一个限度8/8 2．关于动摩擦因数μ，下列说法正确的是（）A．两物体间没有摩擦力产生，说明两物体间的动摩擦因数μ=0B．增大两物体的接触面积，则两物体间的动摩擦因数增大C．增大两物体间的正压力，则两物体间的动摩擦因数增大D．两物体的材料一定，两物体间的动摩擦因数仅决定于两接触面的粗糙程度3．关于摩擦力，下列说法正确的是（）A．静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间，滑动摩擦力产生在两个相对运动的物体之间B．静摩擦力可以作为动力、阻力，而滑动摩擦力只能作为阻力C．有摩擦力一定存在弹力，且摩擦力的方向总与相对应的弹力方向垂直D．摩擦力的大小与正压力大小成正比形成练习4．如图所示，在水平面上有一个向右运动的物体，物体的质量为20kg，与水平面间的动摩擦因数为0.1，它在运动过程中还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用，则物体所受滑动摩擦力的大小为（g取10N/kg）（）A．10N，水平向右B．10N，水平向左C．20N，水平向右D．20N，水平向左5．（1）有一长条形木板，其质量为m，全长为L、现以一定的速度使木板在一水平桌面上滑行，已知木板与桌面问的动摩擦因数为μ，问当木板的三分之一滑出桌面时，木板与桌面间的摩擦力多大？（2）一质量为m的物块放在表面粗糙的水平传送带上，随传送带一起以相同的速度做匀速运动，物块跟传送带之间的动摩擦因数为μ，求物块受到传送带的摩擦力。6．如图所示，在水平桌面上放一块重为GA=20N的木块，木块与桌面间的动摩擦因数μA=0.4，则使这块木块沿桌面作匀速运动时的水平拉力F为；如果再在木块A上加一块重为GB=10N的木块B，B与A之间的动摩擦因数μB=0.2，那么当A、B两木块一起沿桌面匀速滑动时，对木块A的水平拉力应为；此时木块B受到木块A的摩擦力为。7．一个重为200N的物体，放在水平面上，物体与平面间的动摩擦因数μ=0.1，试求该物体在下列几种情况下受到的摩擦力。（1）物体静止时用F=8N的水平力向右拉物体；（2）物体静止时用F=30N的水平力向右拉物体；（3）物体以15m/s的初速度向左运动，用F=18N的水平向右的力拉物体。选做提高8．自行车在平直公路上前进，下列关于自行车前后轮受到的摩擦力的方向的说法中，正确的是（）A．前后轮受到的摩擦力均向后B．前后轮受到的摩擦力均向前C．前轮受到的摩擦力向后，后轮受到的摩擦力向前D．前轮受到的摩擦力向前，后轮受到的摩擦力向后9．如图所示，皮带运输机将物体匀速地送往高处，下列结论正确的是（）A．物体受到与运动方向相同的摩擦力作用B．传送的速度越大，物体受到的摩擦力越大C．物体所受的摩擦力与传送的速度无关D．若匀速向下传送货物，物体所受的摩擦力沿皮带向下10．如图所示，一木板B放在水平地面上，木块A放在B的上面，A的右端通过细线、轻质弹簧秤固定在直立的墙壁上，用F向左拉动B，使它以速度v运动，稳定后，弹簧秤示数为T，则此时木块A和木板B之间的摩擦力为；若用2F的力向左拉动B，使它向左运动，则当稳定后，弹簧秤示数为．通过此装置还能测量木块A和木板B之间的动摩擦因数，此时可以用弹簧秤测量的重力，结果记为G，则动摩擦因数的表达式为。8/8 第三章第4节力的合成师生互动探究实验探究力的合成探究实验案例实验步骤:（1）在桌上平放一个方木板，在方木板上铺上一张白纸，用图钉把白纸固定好.（2）用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点（A点的位置应该靠近顶端中点），在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳，细绳的另外一端是绳套.（3）用弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点达到某一位置Ｏ.（4）用铅笔记下Ｏ的位置和两条细绳的方向，分别读出两只弹簧秤的示数（在同一条件下）.（5）用铅笔和三角板在白纸上从Ｏ点沿着两绳的方向画直线，按照一定的标度作出两个力Ｆ1和Ｆ2的图示.（6）只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置Ｏ点，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力Ｆ的图示.（7）探究这三个力的大小及方向的关系.注意事项:①同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是:将两只弹簧秤钩好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同，则可选，若不同，应另换，直至相同为止，使用时弹簧秤与板面平行.②在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差.③画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大而画出纸外.要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力.④在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同.⑤由作图法得到的F和实际测量得到的F′，不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为F和F′符合.知识精析一、合力和分力如果一个力作用在物体上，它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力。合力和分力的关系：等效替代关系，并不同时作用于物体上，所以不能把合力和分力同时当成物体受的力。二、共点力几个力如果都作用在物体的同一点，或者几个力作用在物体上的不同点，但这几个力的作用线延长后相交于同一点，这几个力就叫共点力，所以，共点力不一定作用在同一点上，如图所示的三个力F1、F2、F3均为共点力。三、力的合成的定则1．平行四边形定则求两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的线段作邻边，作平行四边形，这两个邻边之间的_______就表示合力的_______和_______．这叫做力的平行四边形定则。2．三角形定则根据平行四边形的对边平行且相等，即平行四边形是由两个全等的三角形组成，平行四边形定则可简化为三角形定则。若从O点出发先作出表示力F1的有向线段OA，再以A点出发作表示力F2的有向线段AC，连接OC，则有向线段OC即表示合力F的大小和方向。四、共点力的合成1．作图法(图解法)：以力的图示为基础，以表示两个力的有向线段为邻边严格作出平行四边形，然后量出这两个邻边之间的对角线的长度，从与图示标度的比例关系求出合力的大小，再用量角器量出对角线与一个邻边的夹角，表8/8 示合力的方向。注意：作图时要先确定力的标度，同一图上的各个力必须采用同一标度。表示分力和合力的有向线段共点且要画成实线，与分力平行的对边要画成虚线，力线段上要画上刻度和箭头。2．计算法：先根据力的平行四边形定则作出力的合成示意图，然后运用数学知识求合力大小和方向。方法引导1．一物体同时受到同一平面内的三个力的作用，下列力的合力可能为零的是A.5N、7N、8NB.5N、2N、3NC.1N、5N、10ND.1N、10N、10N2．如图所示，在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上.如果钢丝绳与地面的夹角∠A=∠B=60°，每条钢丝绳的拉力都是300N，求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力.互动训练3．下列说法正确的是（）A．几个力的合力就是这几个力的代数和B．几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个分力C．几个力的合力可能小于这几个力中最小的一个[来源:学科网ZXXK]D．几个力的合力可能大于这几个力中最大的力4．三个共点力，大小分别为11N、6N、14N，在同一平面内，各力间的夹角可变，求此三力的合力大小的范围.5．有三个力，它们的合力是0，如果把其中一个6N的向正东方向的力改变正南方向，大小不改变，求它们现在的合力？全息发展评价形成练习6．下列说法正确的是（）A．分力与合力同时作用在物体上B．分力同时作用在物体上的共同效果与合力单独作用时效果相同C．合力可能大于分力的大小也可能小于分力的大小D．合力与分力是一对平衡力7．若两个共点力F1、F2的合力为F，则有()A．合力F一定大于任何一个分力B．合力F的大小可能等于F1，也可能等于F2C．合力F有可能小于任何一个分力D．合力F的大小随F1、F2间夹角的增大而减小选做提高8．某物体在三个共点力的作用下处于静止状态.若把其中一个力F1的方向沿顺时针方向转过90°，而保持其大小不变，其余两个力保持不变，则此时物体所受的合力大小为A．F1B．C．2F1D．09．如图所示是骨折病人的牵引装置示意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内．为了使脚所受的拉力增大，可采取的方法是(　　)A．只增加绳的长度B．只增加重物的质量C．只将病人的脚向左移动D．只将两定滑轮的间距增大8/8