高中物理重難點知識突破

2021-03-04 06:11:43 字數 4998 閱讀 9372

一.力一、難點形成原因:

1、力是物體間的相互作用。受力分析時,這種相互作用只能憑著各力的產生條件和方向要求,再加上抽象的思維想象去畫,不想實物那麼明顯,這對於剛公升入高中的學生來說,多習慣於直觀形象,缺乏抽象的邏輯思惟,所以形成了難點。

2、有些力的方向比較好判斷,如:重力、電場力、磁場力等,但有些力的方向難以確定。如:彈力、摩擦力等,雖然發生在接觸處,但在接觸的地方是否存在、方向如何卻難以把握。

3、受力分析時除了將各力的產生要求、方向的判斷方法熟練掌握外,同時還要與物體的運動狀態相聯絡,這就需要一定的綜合能力。由於學生對物理知識掌握不全,導致綜合分析能力下降,影響了受力分析準確性和全面性。

4、教師的教學要求和教學方法不當造成難點。教學要求不符合學生的實際,要求過高,想一步到位,例如:一開始就給學生講一些受力個數多、且又難以分析的物體的受力情況等。

這樣勢必在學生心理上會形成障礙。

二、難點突破策略:

物體的受力情況決定了物體的運動狀態,正確分析物體的受力,是研究力學問題的關鍵。受力分析就是分析物體受到周圍其它物體的作用。為了保證分析結果正確,應從以下幾個方面突破難點。

1.受力分析的方法:整體法和隔離法

2.受力分析的依據:各種性質力的產生條件及各力方向的特點

3.受力分析的步驟 :

為了在受力分析時不多分析力,也不漏力,一般情況下按下面的步驟進行:

(1)確定研究物件 —可以是某個物體也可以是整體。

(2)按順序畫力

a.先畫重力:作用點畫在物體的重心,方向豎直向下。

b.次畫已知力

c.再畫接觸力—(彈力和摩擦力):看研究物件跟周圍其他物體有幾個接觸點(面),先對某個接觸點(面)分析,若有擠壓,則畫出彈力,若還有相對運動或相對運動的趨勢,則再畫出摩擦力。分析完乙個接觸點(面)後,再依次分析其他的接觸點(面)。

d.再畫其他場力:看是否有電、磁場力作用,如有則畫出。

(3)驗證:

a.每乙個力都應找到對應的施力物體 b.受的力應與物體的運動狀態對應。

4. 受力分析的輔助手段

(1)物體的平衡條件(共點力作用下物體的平衡條件是合力為零)

(2)牛頓第二定律(物體有加速度時)

(3)牛頓第三定律(內容:兩個物體之間的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)

5.常見的錯誤及防範的辦法:

(1)多畫力。

a.研究物件不明,錯將其他物體受到的力畫入。

b.虛構力,將不存在的力畫入。

c.將合力和分力重複畫入。

要防止多畫力。第一,徹底隔離研究物件。第二,每畫乙個力要心中默念受力物體和施力物體。

(2) 少畫力。

少畫力往往是由受力分析過程混亂所致,因此

a.要嚴格按順序分析。

b.分析彈力和摩擦力時,所有接觸點都要分析到。

(3) 錯畫力。即把力的方向畫錯。防範辦法是要按規律作

三、分類例析

1.彈力有、無的判斷

彈力的產生條件是接觸且發生彈性形變。但有的形變明顯,有的不明顯。那麼如何判斷相互接觸的物體間有無彈力?

法1: 「假設法」,即假設接觸物體撤去,判斷研究物件是否能維持現狀。若維持現狀則接觸物體對研究物件沒有彈力,因為接觸物體使研究物件維持現狀等同於沒有接觸物,即接觸物形同虛設,故沒有彈力。

若不能維持現狀則有彈力,因為接觸物撤去隨之撤去了應該有的彈力,從而改變了研究物件的現狀。可見接觸物對研究物件維持現狀起著舉足輕重的作用,故有彈力。

例1:如圖所示,判斷接觸面對球有無彈力,已知球靜止,

接觸面光滑。

【審題】在a、b圖中,若撤去細線,則球都將下滑,故細線中均有拉力, a圖中若撤去接觸面,球仍能保持原來位置不動,所以接觸面對球沒有彈力;b圖中若撤去斜面,球就不會停在原位置靜止,所以斜面對小球有支援力。

【解析】圖a中接觸面對球沒有彈力;圖b中斜面對小球有支援力

法2:根據「物體的運動狀態」分析彈力。即可以先假設有彈力,分析是否符合物體所處的運動狀態。

或者由物體所處的運動狀態反推彈力是否存在。總之,物體的受力必須與物體的運動狀態符合。同時依據物體的運動狀態,由二力平衡(或牛頓第二定律)還可以列方程求解彈力。

例2:如圖所示,判斷接觸面mo、on對球有無彈力,已知球靜止,接觸面光滑。

【審題】圖中球由於受重力,對水平面on一定有擠壓,故水平面on對球一定有支援力,假設還受到斜面mo的彈力,如圖1—3所示,則球將不會靜止,所以斜面mo對球沒有彈力。

【總結】彈力有、無的判斷是難點,分析時常用「假設法」並結合「物體的運動狀態」分析。

2.彈力的方向

彈力是發生彈性形變的物體由於要恢復原狀,而對它接觸的物體產生的力的作用 。所以彈力的方向為物體恢復形變的方向。

平面與平面、點、曲面接觸時,彈力方向垂直於平面,指向被壓或被支援的物體;曲面與點、曲面接觸時,彈力方向垂直於過接觸點的曲面的切面,特殊的曲面,如圓面時,彈力方向指向圓心。彈力方向與重心位置無關。

繩子的彈力方向為:沿著繩子且指向繩子收縮的方向;且同一條繩子內各處的彈力相等

杆產生的彈力方向比較複雜,可以沿杆指向杆伸長或收縮的方向,也可不沿杆,與桿成一定的夾角。

例3:如圖1—4所示,畫出物體a 所受的彈力

a圖中物體a靜止在斜面上

b圖中杆a靜止在光滑的半圓形的碗中

c圖中a球光滑 o為圓心, o'為重心。

【審題】圖a中接觸處為麵麵接觸,由於物體受重力作用,會對斜面斜向下擠壓,斜面要恢復形變,應垂直斜面斜向上凸起,對物體有垂直斜面且指向物體斜向上的彈力。

圖b中b處為點與曲面接觸,發生的形變為沿半徑方向向外凹,要恢復形變就得沿半徑向上凸起,c處為點與平面接觸, c處碗的形變的方向為斜向下壓,要恢復形變就得沿垂直杆的方向向上,所以b處杆受的彈力為垂直過接觸點的切面沿半徑指向圓心,c處杆受的彈力為垂直杆向上。

圖c中接觸處為點與曲面接觸,發生的形變均為沿半徑分別向下凹,要恢復形變就得沿半徑方向向上凸起,所以在m、n兩接觸處對a球的彈力為垂直過接觸點的切面沿半徑方向向上,作用線均過圓心o,而不過球的重心o'。

【解析】如圖1—5所示

【總結】彈力的方向為物體恢復形變的方向。分析時首先應明確接觸處發生的形變是怎樣的,恢復形變時應向哪個方向恢復。另外應記住平面與平面、點、曲面接觸,曲面與點、曲面接觸,繩、杆彈力方向的特點,才能得以正確分析。

例4:如圖1—6所示,小車上固定著一根彎成α角的曲杆,杆的另一端固定乙個質量為m的球,試分析下列情況下桿對球的彈力的大小和方向:(1)小車靜止;(2)小車以加速度a水平向右運動;(3)小車以加速度a水平向左運動。

【總結】杆對球的彈力方向不一定沿杆,只有當加速度向右且a= gtanθ時,杆對小球的彈力才沿杆的方向,所以在分析物體與杆固定連線或用軸連線時,物體受杆的彈力方向應與運動狀態對應並根據物體平衡條件或牛頓第二定律求解。

3.判斷摩擦力的有、無

摩擦力的產生條件為:(1)兩物體相互接觸,且接觸面粗糙;(2)接觸面間有擠壓;(3)有相對運動或相對運動趨勢

例5:如圖1—8所示,判斷下列幾種情況下物體a與接觸面間有、無摩擦力。

圖a中物體a靜止

圖b中物體a沿豎直面下滑,接觸面粗糙

圖c中物體a沿光滑斜面下滑

圖d中物體a靜止

【審題】圖a中物體a靜止,水平方向上無拉力,所以物體a與接觸面間無相對運動趨勢,所以無摩擦力產生;圖b中物體a沿豎直面下滑時,對接觸面無壓力,所以不論接觸面是否光滑都無摩擦力產生;圖c中接觸面間光滑,所以無摩擦力產生;圖d中物體a靜止,由於重力作用,有相對斜面向下運動的趨勢,所以有靜摩擦力產生。

【總結】判斷摩擦力的有、無,應依據摩擦力的產生條件,關鍵是看有沒有相對運動或相對運動趨勢。

4.摩擦力的方向

摩擦力的方向為與接觸面相切,.與物體間的相對運動方向或相對運動趨勢的方向相反。但相對運動趨勢不如相對運動直觀,具有很強的隱蔽性,常用下列方法判斷。

法1:「假設法」。即假設接觸面光滑,看原來相對靜止的物體間能發生怎樣的相對運動。

若能發生,則這個相對運動的方向就為原來靜止時兩物體間的相對運動趨勢的方向。若不能發生,則物體間無相對運動趨勢。

例6:如圖1—9所示為皮帶傳送裝置,甲為主動輪,傳動過程中皮帶不打滑,p、q分別為兩輪邊緣上的兩點,下列說法正確的是:

a.p、q兩點的摩擦力方向均與輪轉動方向相反

b.p點的摩擦力方向與甲輪的轉動方向相反,q點的摩擦力方向與乙輪的轉動方向相同

c.p點的摩擦力方向與甲輪的轉動方向相同,q點的摩擦力方向與乙輪的轉動方向相反

d.p、q兩點的摩擦力方向均與輪轉動方向相同

【審題】本題可用「假設法」分析。由題意可知甲輪與皮帶間、乙輪與皮帶間均相對靜止,皮帶與輪間的摩擦力為靜摩擦力。假設甲輪是光滑的,則甲輪轉動時皮帶不動,輪上p點相對於皮帶向前運動,可知輪上p點相對於皮帶有向前運動的趨勢,則輪子上的p點受到的靜摩擦力方向向後,即與甲輪的轉動方向相反,再假設乙輪是光滑的,則當皮帶轉動時,乙輪將會靜止不動,這時,乙輪邊緣上的q點相對於皮帶向後運動,可知輪上q點有相對於皮帶向後運動的趨勢,故乙輪上q點所受摩擦力向前,即與乙輪轉動方向相同。

【總結】判斷摩擦力的有、無及摩擦力的方向可採用「假設法」分析。摩擦力方向與物體間的相對運動方向或相對運動趨勢的方向相反,但不一定與物體的運動方向相反,有時還與物體的運動方向相同。

例7:如圖1—10所示,物體a疊放在物體b上,水平地面光滑,外力f作用於物體b上使它們一起運動,試分析兩物體受到的靜摩擦力的方向。

【審題】本題中假設a、b間接觸面是光滑的,當f使物體b向右加速時,物體a由於慣性將保持原來的靜止狀態,經很短時間後它們的相對位置將發生變化,即物體a相對b有向左的運動,也就是說在原來相對靜止時,物體a相對於b有向左的運動趨勢,所以a受到b對它的靜摩擦力方向向右(與a的實際運動方向相同)。同理b相對a有向右運動的趨勢,所以b受到a對它的靜摩擦力方向向左(與b的實際運動方向相反)。

法2:根據「物體的運動狀態」來判定。

即先判明物體的運動狀態(即加速度的方向),再利用牛頓第二定律(f=ma)確定合力,然後通過受力分析確定靜摩擦力的大小和方向。

例8:如圖1—12所示,a、b兩物體豎直疊放在水平面上,今用水平力f拉物體,兩物體一起勻速運動,試分析a、b間的摩擦力及b與水平面間的摩擦力。

【總結】靜摩擦力的方向與物體間相對運動趨勢方向相反,判斷時除了用「假設法」外,還可以根據「物體的運動狀態」、及牛頓第三定律來分析。滑動摩擦力的方向與物體間相對運動的方向相反。

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