2020版新教材高中物理第4章本章优化总结教案鲁科版

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1、本章优化总结　物体的常见平衡模型[学生用书P81]1．“轻绳”模型：轻绳只能发生拉伸形变，所以只能产生拉力，方向总是指向绳收缩的方向，且绳内部张力处处相等．2．“滑轮”模型：滑轮模型通常是指滑轮和轻绳的组合，忽略滑轮与轻绳之间的摩擦，此时滑轮两边绳子的拉力大小相等．3．“结点”模型：“结点”往往与重物相连接，作用在结点上的各力并不一定相等，但所有力的合力必为零．4．“滑环”模型：滑环可施加拉力，还可承受压力，力的方向沿滑环的径向．5．“轻弹簧”模型：轻弹簧不仅能发生拉伸形变，还能发生压缩形变，所以轻弹簧既能产生拉力，又能承受压力，且在弹簧内部弹力处处相

2、等．弹力方向总是沿着弹簧的轴线，在弹性限度内，弹力的大小为F＝kx.6．“轻杆”模型：轻杆不仅能发生拉伸形变，还能发生压缩形变，所以轻杆不仅能施加拉力，还能承受压力，且在杆内弹力处处相等．轻杆还能发生弯曲形变，所以杆的弹力不一定沿杆的方向．(1)“死杆”型“死杆”即轻杆不能转动，它产生的弹力不一定沿杆方向，其大小和方向均要根据平衡条件求解．(2)“活杆”型“活杆”即轻杆可以绕光滑轴转动，它产生的弹力一定沿杆方向(否则杆就会转动)，弹力的大小根据平衡条件求解．　(2019·温州高一检测)如图所示，水平轻杆的一端固定在墙上，轻绳与竖直方向的夹角为37°，小

3、球的重力为12N，轻绳的拉力为10N，水平轻弹簧的拉力为9N，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求轻杆对小球的作用力．[解析]　以小球为研究对象，受力分析如图所示，小球受四个力的作用：重力、轻绳的拉力、轻弹簧的拉力、轻杆的作用力，其中轻杆的作用力的方向和大小不能确定，重力、弹簧的弹力二者的合力大小为F＝＝15N，设F与竖直方向夹角为α，sinα＝＝，则α＝37°，即方向与竖直方向成37°斜向下，这个力与轻绳的拉力恰好在同一条直线上．根据物体平衡的条件可知，轻杆对小球的作用力大小为F3＝F－F2＝5N，方向为与竖直方向成37°斜向右上．[答案]

4、　5N　方向为与竖直方向成37°斜向右上　如图所示，质量为m的小球被三根相同的轻质弹簧a、b、c拉住，c竖直向下．a、b、c三者之间的夹角都是120°，小球静止时，a、b、c伸长的长度之比是3∶3∶1，则小球受c的拉力大小为(　　)A．mg　　　　　　　　　　B．0.5mgC．1.5mgD．3mg解析：选B.设c对小球的拉力为F，由胡克定律F＝kx知a、b对小球的拉力大小均为3F，如图，利用平行四边形定则，a、b对小球拉力的合力大小也为3F，小球静止时，有3F＝F＋mg，得F＝0.5mg，选项B正确．　解答平衡问题时常用的数学方法[学生用书P81]方法

5、内容示例菱形转化为直角三角形法如果两分力大小相等，则以这两分力为邻边所作的平行四边形是一个菱形，而菱形的两条对角线相互垂直，可将菱形分成四个相同的直角三角形，于是菱形转化为直角三角形如图甲用等长的绳将重为G的物体悬挂起来而处于平衡状态，物体受到的三个力如图乙所示，则F1＝F2，且F1与F2的合力为F，则四边形OABC为菱形，OB与CA垂直交于D点　甲　　　　　　乙正交分解法共点力作用下物体的平衡条件(F＝0)是矢量方程，求合力需要应用平行四边形定则，比较麻烦．通常用正交分解法转化为Fx＝0，Fy＝0如图，某物体受到四个力F1、F2、F3、F4作用，处于

6、平衡状态，以物体所在位置为坐标原点，建立如图所示的坐标系，可得由此可进行求解或讨论问题续　表方法内容示例相似三角形法如果在对力用平行四边形定则(或三角形定则)运算过程中，力三角形与几何三角形相似，则可根据相似三角形对应边成比例等性质进行求解如图所示，质量为m的小球(可看成质点)在轻绳的作用下静止在固定于地面上的光滑半球形碗上，小球受到的碗的支持力N和绳的拉力T的合力F与重力mg大小相等、方向相反．由三角形的边角关系可知，画阴影的力三角形ATF与几何三角形O′AO相似，利用对应边成比例可得＝＝　(多选)如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的

7、轻杆BC一端通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重为G的重物，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A.用力F拉绳，开始时∠BCA>90°，现使∠BCA缓慢变小，直到杆BC接近竖直杆AC.在此过程中，下列分析正确的是(　　)A．绳子越来越容易断B．绳子越来越不容易断C．作用在BC杆上的压力增大D．作用在BC杆上的压力大小不变[解析]　对B点进行受力分析，如图所示，B点受到三个力的作用，由于BC缓慢移动，所以三个力一直处于平衡状态，则有两个力的合力与第三个力等大反向，它们组成△BDE，△ACB∽△BDE，则有＝＝，由于lAC、lBC、G都不变，因此，BC杆受到的压

8、力N大小不变．lAB变短，故绳子拉力F变小，绳子越来越不容易断，故选B、D.[答案]　BD　如