高考物理难点解读:共点力平衡问题的解法

高考物理难点解读:共点力平衡问题的解法
高考物理难点解读:共点力平衡问题的解法

难点1O 共点力平衡问题的解法

1.共点力的平衡条件:F 合=0.

三力平衡问题可用矢量三角形法(合成法)求解,也可用正交分解法求解;多力平衡问题一般用正交分解法求解.

2.矢量三角形法(合成法)

(1)直角三角形:两个分力与它们的合力构成一个直角三角形,可通过勾股定理和三角函数的边角关系求解

(2)相似三角形:如果力的矢量三角形与对应的几何三角形具有方向对应、大小成正比的关系,可将求力的问题转化为求几何三角形的边角问题,运用相似三角形的比例关系求解.

(3)动态三角形:当一个力的方向不变,另一个力的方向发生变化时,可用动态三角形的方法分析力的大小变化,讨论极值问题. 如图甲所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O 为球心,一质量为m 的小滑块,在水平力F 的作用下静止于P 点.设小滑块所受支持力为N F ,OP 与水平方向的夹角为θ下列关系式中正确的是

θ

tan ...mg F A =

θtan ...mg F B = θtan ...mg F C N = θtan ...mg F D N =

图甲

解析

对小滑块进行受力分析如图乙所示,更具适量三角形定则可得:θ

θsin ,tan mg F mg F N ==答案

:A

图乙

典例13

如图所示,轻杆OP 可绕O 点在竖直平面内自由转动,P 端挂一重物,另用一轻绳通过滑轮系住P 端。当OP 和竖直方向的夹角α缓慢增大时)1800(?<

A .恒定不变

B .逐渐增大

C .逐渐减小

D .先增大后减小

解析

高一物理沪科版必修一第四章第3节 共点力的平衡及其应用 教案

共点力的平衡及其应用 教学目标: 一、知识目标 1:能用共点力的平衡条件,解决有关力的平衡问题; 2:进一步学习受力分析,正交分解等方法。 二、能力目标: 学会使用共点力平衡条件解决共点力作用下物体平衡的思路和方法,培养学生灵活分析和解决问题的能力。 三、德育目标: 培养学生明确具体问题具体分析: 教学重点: 共点力平衡条件的应用 教学难点: 受力分析、正交分解、共点力平衡条件的综合应用。 教学方法: 讲练法、归纳法 教学用具: 投影仪、投影片 教学步骤: 一、导入新课 (1)如果一个物体能够保持或,我们就说物体处于平衡状态。

(2)当物体处于平衡状态时: a:物体所受各个力的合力等于,这就是物体在共点力作用下的平衡条件。 b:它所受的某一个力与它所受的其余外力的合力关系是。 2:学生回答问题后,师进行评价和纠正。 3:引入:本节课我们来运用共点力的平衡条件求解一些实际问题。 二:新课教学 (一)用投影片出示本节课的学习目标: 1:熟练运用共点力的平衡条件,解决平衡状态下有关力的计算。 2:进一步熟练受力分析的方法。 (二)学习目标完成过程: 1:共点力作用下物体的平衡条件的应用举例: (1)用投影片出示例题1: 如图所示:细线的一端固定于A点,线的中点挂一质量为m的物体,另一端B用手拉住,当AO与竖直方向成 角,OB沿水平方向时,AO及BO对O点的拉力分别是多大? (2)师解析本题: 先以物体m为研究对象,它受到两个力,即重力和悬线的拉力,因为物体处于平衡状态,所以悬线中的拉力大小为F=mg。 再取O点为研究对像,该点受三个力的作用,即AO对O点的拉力F1,BO对O点的拉力F2,悬线对O点的拉力F,如图所示:

讲解:求解共点力平衡问题的八种方法

求解共点力平衡问题的八种方法 一、分解法 一个物体在三个共点力作用下处于平衡状态时, 将其中任意一个力沿其他两个力的反方 向分解,这样把三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题, 则每个方向上的一对力大 小相等。 二、合成法 对于三力平衡时,将三个力中的任意两个力合成为一个力,则其合力与第三个力平衡, 把三力平衡转化为二力平衡问题。 [例1]如图1所示,重物的质量为 m ,轻细绳Ao 和Bo 的A 端、B 端是固定的,平衡 时AO 是水平的,BO 与水平面的夹角为 θ, AO 的拉力F i 和BO 的拉力F ?的大小是( ) A . F i = mgcos θ B. F i = mgcot θ C. F 2= mgs in θ D. F 2= mg/sin θ [解析]解法一(分解法) 用效果分解法求解。F 2共产生两个效果:一个是水平方向沿 A →O 拉绳子AO ,另一个 是拉着竖直方向的绳子。如图 2甲所示,将F 2分解在这两个方向上,结合力的平衡等知识 解得F i = F ?' = mgcot θ F ?= F —眉 卫迅。显然,也可以按mg (或F i )产生的效果分解 Sin θ Sin θ F i )来求解此题。 解法二(合成法) 由平行四边形定则,作出 F i 、F 2的合力F i2,如图乙所示。又考虑到 F i2 = mg ,解直角 三角形得F i = mgcot θ, F 2= mg/sin θ,故选项 B 、D 正确。 mg (或

[答案]BD 三、正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用处于平衡状态时,常用正交分解法列平衡方程求解: F X合=0, F y合=0。为方便计算,建立坐标系时以使尽可能多的力落在坐标轴上为原则。 [例2]如图3所示,用与水平成θ角的推力F作用在物块上,随着θ逐渐减小直到水平的过程中,物块始终沿水平面做匀速直线运动。关于物块受到的外力,下列判断正确的是 A .推力F先增大后减小 B .推力F —直减小 C.物块受到的摩擦力先减小后增大 D .物块受到的摩擦力一直不变 [解析]对物体受力分析,建立如图4所示的坐标系。 r Γ∣Γ & ^^I匚 图4 由平衡条件得 FCoS θ—F f = 0 F N —(mg + FS in θ)= 0 又F f= μF N 可见,当θ减小时,F —直减小,故选项B正确。 [答案]B 四、整体法和隔离法 若一个系统中涉及两个或者两个以上物体的平衡问题,在选取研究对象时,要灵活运用整体法和隔离法。对于多物体问题,如果不求物体间的相互作用力,优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;很多情况下,通常采用整体法和隔离法 相结合的方法。 [例3](多选)如图5所示,放置在水平地面上的质量为M的直角劈上有一个质量为m 联立可得 μ mg cos θ—μin θ 图3

高中物理突破示波器几个重难点的方法

突破示波器几个重难点的方法 示波器的原理是高中物理比较难掌握的内容之一,学生不能理解的原因是学生没有理解示波器为什么能够直接观察电信号随时间变化,扫描原理及扫描频率与完整波形的关系,针对以上几个问题笔者设计以下教学过程,实践证明教学效果很好,现笔者总结如下,希望对同学有所启发。 1.为了让学生弄懂原理笔者采取类比的方法,先根据以下装置设计一些问题,并现场演示所设计的问题。 装置,如图1,把漏斗吊在支架上,下方放一块硬纸板,纸板上画一条直线,漏斗 静止不动时正好在纸板的正上方,在漏斗里装满细沙。 问:纸板不动,只有沙斗摆动看到什么现象? 答:看到垂直的直线。 问:纸板沿匀速运动,沙摆不动看到什么现象? 答:看到沿的直线。 问:沙摆摆动同时纸板沿匀速运动,看到什么现象? 答:看到正弦或余弦图,即单摆的振动图像。因为沿移动的位移除以速度即为时间。

问:以纸板为参照物沙摆怎样运动? 答:沙摆同时参与两个方向的运动,即垂直方向的简谐运动和沿方向的匀速直线运动。 问:如果纸板不动怎样得到相同的图形? 答:沙摆摆动同时,使沙摆沿方向做匀速直线运动。 问:纸板长度一定,怎样使纸条上正好得到一副完整的正弦(余弦)图?二副完整的正弦或余弦图?三副完整的正弦或余弦图? 答:设纸板的长度一定,纸板从始点运动到终点时间为纸条运动周期,若纸板运动周期是沙摆振动周期一倍正好得到一副完整的正弦或余弦图,若纸板运动周期是沙摆振动周期二倍正好得到二副完整的正弦或余弦图,若纸板运动周期是沙摆振动周期三倍正好得到三副完整的正弦或余弦图。 补充:纸板运动的周期是沙摆周期的n倍就在纸板条上得到n个完整的正弦(余弦)波形。或沙摆频率是纸板频率n倍就在纸板上得到n个完整的正弦(余弦)波形。 2.示波器工作原理与沙摆类似,它的工作原理可等效成下列情况:如图2,真空室中电极K发出电子经过加速电场后,由小孔沿水平金属板间的中心线射入板中。在两板间加 上如图3所示的正弦交流电压,竖直偏转位移与偏转电压的关系,在两极板右侧且与右侧相距一定距离与两板中心线(图中虚线)垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交。 如果前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀。在每个电子通过极板的时间内,电场视作恒定的,电子在竖直方向按正弦规律上下移动。 问:荧光屏不动,只在竖直方向加正弦电压看到什么现象? 答:看到沿y轴的一条直线。由于视觉暂留和荧光物质的残光特性,电子打的径迹可显

§4.3共点力的平衡及其应用

§4.3 共点力的平衡及其应用 教学目标: 1.知道平衡的意义,知道共点力的平衡条件。 2.会通过对物体的受力分析,根据平衡条件列出不同方向上合力为零的方程。 3.能从平衡的普遍性体会平衡条件的价值,乐意研究有一定困难的问题。 教学重点: 共点力的平衡条件 教学难点: 共点力平衡条件的应用 课时安排: 2课时 教学进程 导入新课 在表演走钢丝的杂技节目时,由于观众总害怕演员摔下来,所以这个节目显得异常惊险。2000年我国高空王子阿迪力在南岳手持长杆成功的表演了未系保险绳走过1000多米钢丝绳的惊险绝技,在表演中阿迪力不断的调整姿势,保持身体处于平衡状态,最后顺利地走完全程。 1、什么是平衡状态? 2、阿迪力通过调整什么来保持身体处于平衡状态? 3、用到了什么物理知识呢? 推进新课 一、生活离不开平衡 放在讲桌上的粉笔盒,室内摆放的各种物品,雄伟的建筑,大自然中耸立的山峰,著名的比萨斜塔。他们都处于什么状态? 以上它们都保持着静止而处于平衡状态,所以静止是平衡的一种表现。 此外,沿平直铁路匀速运动的火车,发生沙尘暴时在空中徐徐下落的沙尘,挂在降落伞上的救灾物在空中匀速下降等,这些物体也都处于平衡状态。 由此我们可以知道:如果物体保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态。 静止和匀速直线运动在物理学上具有等价性。处于平衡状态的物体加速度一定等于零,这是平衡的基本物理特征,物体的运动速度可以不等于零。 二、从二力平衡到共点力平衡 初中已经学习了二力平衡,当物体只受到两个力而处于平衡状态时,它们的合力F合=0.那么当物体受到三个力或三个以上共点力作用而处于平衡状态时,应满足什么条件呢? (实验探究)三个共点力的平衡 二个人合作,用三个测力计拉住小环O,记下三个测力计的拉力的方向及大小,用力的图示法在黑板上表示出各个力。若把其中F1,F2先合成一个力F’,即可以简化为二力平衡的情况。可以发现,它们同样满足条件:F合=0。 进一步研究表明:物体在多个共点力作用下平衡时,合力总等于零。这就是物体受到共点力作用时处于平衡状态的条件。 注意几点: ①作用在一个物体上的多个共点力的合力等于零时,它们在水平方向上的分力的合力等于零,在竖直方向上的分力的合力也等于零。

高考物理重难点与方法

高三物理复习重难点 力学 一、力学整体隔离法 对于连接体和叠加体一般用整体隔离法,整体法的条件是物体的加速度相同,整体时忽略物体之间的力,只考虑外部的力。 二、力学动态分析 动态分析矢量三角形的条件:物体在三个共点力作用下处于平衡状态,其中一个力大小方向都不变,一个力大小变方向不变,一个力大小方向都变。 动态分析相似三角形的条件:找到力的三角形和边的三角形相似,对应边成比例。 例1.如图所示,轻绳一端系在质量为m的物体A上,另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上.现用水平力F拉住绳子上一点O,使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置,但圆环仍保持在原来的位置不动.则在这一过程中,环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是 ( ). A.F1保持不变,F2逐渐增大 B.F1逐渐增大,F2保持不变 C.F1逐渐减小,F2保持不变 D.F1保持不变,F2逐渐减小 答案:D 例2.如图所示,在光滑定滑轮C正下方与C相距h的A处固定一电荷量为Q(Q>0)的点电荷,电荷量为q的带正电小球B,用绝缘细线拴着,细线跨过定滑轮,另一端用适当大小的力F拉住,使B处于静止状态,此时B与A点的距离为R,B和C之间的细线与AB垂直。若B所受的重力为G,缓慢拉动细线(始终保持B平衡)直到B 接近定滑轮,静电力常量为k,环境可视为真空,则下列说法正确的是 A.F逐渐增大 B.F先增大后减小 C.B受到的库仑力大小不变 D.B受到的库仑力逐渐增大

答案:C 运动学 一、匀变速直线运动 1.匀变速直线运动x-t图象与v-t图象的比较 倾斜直线表示匀速直线运动;曲线表示倾斜直线表示匀变速直线运动;曲线表 (1)x-t图象与v-t图象都只能描述直线运动,且均不表示物体运动的轨迹; (2)分析图象要充分利用图象与其所对应的物理量的函数关系; (3)识图方法:一轴、二线、三斜率、四面积、五截距、六交点. 2.匀变速直线运动的追及相遇问题 (1)速度相等是两个物体间距离最大或最小的时候。 (2)画图得位移关系。 例1.在一条宽马路上某一处有A、B两车,它们同时开始运动,取开始运动时刻为计时零点,它们的速度-时间图象如图所示,则在0~t4这段时间内的情景是( ). A.A在0~t1时间内做匀加速直线运动,在t1时刻改变运动方向 B.在t2时刻A车速度为零,然后反向运动,此时两车相距最远 C.在t2时刻A车追上B车 D.在t4时刻两车相距最远 答案:D 二、平抛运动

高三物理难题汇总

1 如图12所示,PR是一块长为L=4 m的绝缘平板固定在水平地面上,整个空间有一个平行于PR的匀强电场E,在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B,一个质量为m=0.1 kg,带电量为q=0.5 C的物体,从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动,进入磁场后恰能做匀速运动。当物体碰到板R端的挡板后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场,物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做匀减速运动停在C点,PC=L/4,物体与平板间的动摩擦因数为μ=0.4,取g=10m/s2 ,求:(1)判断物体带电性质,正电荷还是负电荷? (2)物体与挡板碰撞前后的速度v1和v2 (3)磁感应强度B的大小 (4)电场强度E的大小和方向 2 如图2—14所示,光滑水平桌面上有长L=2m的木板C,质量m c=5kg,在其正中央并排放着两个小滑块A和B,m A=1kg,m B=4kg,开始时三物都静止.在A、B间有少量塑胶炸药,爆炸后A以速度6m/s水平向左运动,A、B中任一块与挡板碰撞后,都粘在一起,不计摩擦和碰撞时间,求: (1)当两滑块A、B都与挡板碰撞后,C的速度是多大? (2)到A、B都与挡板碰撞为止,C的位移为多少? 3 为了测量小木板和斜面间的摩擦因数,某同学设计如图所示实验,在小木板上固定一个轻弹簧,弹簧下端吊一个光滑小球,弹簧长度方向与斜面平行,现将木板连同弹簧、小球放在斜面上,用手固定木板时,弹簧示数为F 1 ,放手后,木板沿斜面下滑,稳定后弹簧示数为 F 2,测得斜面斜角为θ,则木板与斜面间动摩擦因数为多少?(斜面体固定在地面上) 图 12

4有一倾角为θ的斜面,其底端固定一挡板M ,另有三个木块A 、B 和C ,它们的质 量分别为m A =m B =m ,m C =3 m ,它们与斜面间的动摩擦因数都相同.其中木块A 连接一轻弹簧放于斜面上,并通过轻弹簧与挡板M 相连,如图所示.开始时,木块A 静止在P 处,弹簧处于自然伸长状态.木块B 在Q 点以初速度v 0向下运动,P 、Q 间的距离为L.已知木块B 在下滑过程中做匀速直线运动,与木块A 相碰后立刻一起向下运动,但不粘连,它们到达一个最低点后又向上运动,木块B 向上运动恰好能回到Q 点.若木块A 静止于P 点,木块C 从Q 点开始以初速度03 2v 向下运动,经历同样过程,最后木块C 停在斜面上的R 点,求P 、R 间的距离L ′的大小。 5 如图,足够长的水平传送带始终以大小为v =3m/s 的速度向左运动,传送带上有一质量为M =2kg 的小木盒A ,A 与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.3,开始时,A 与传送带之间保持相对静止。先后相隔△t =3s 有两个光滑的质量为m =1kg 的小球B 自传送带的左端出发,以v 0=15m/s 的速度在传送带上向右运动。第1个球与木盒相遇后,球立即进入盒中与盒保持相对静止,第2个球出发后历时△t 1=1s/3而与木盒相遇。求(取g =10m/s 2) (1)第1个球与木盒相遇后瞬间,两者共同运动的速度时多大? (2)第1个球出发后经过多长时间与木盒相遇? (3)自木盒与第1个球相遇至与第2个球相遇的过程中,由于木盒与传送带间的摩擦而产生的热量是多少? 6 如图所示,两平行金属板A 、B 长l =8cm ,两板间距离d =8cm ,A 板比B 板电势高300V , B A v 0

共点力平衡的几种解法(例题带解析)

共点力平衡的几种解法 1. 力的合成、分解法:对于三力平衡,一般根据“任意两个力的合力与第三个力等大反向”的关系,借助三角函数、相似三角形等手段求解;或将某一个力分解到另外两个力的反方向上,得到的这两个分力势必与另外两个力等大、反向;对于多个力的平衡,利用先分解再合成的正交分解法。 2. 矢量三角形法:物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接,构成一个矢量三角形;反之,若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零,利用三角形法,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力。 矢量三角形作图分析法,优点是直观、简便,但它仅适于处理三力平衡问题。 3. 相似三角形法:相似三角形法,通常寻找的是一个矢量三角形与三个结构(几何)三角形相似,这一方法也仅能处理三力平衡问题。 4. 正弦定理法:三力平衡时,三个力可构成一封闭三角形,若由题设条件寻找到角度关系,则可用正弦定理列式求解。 5. 三力汇交原理:如果一个物体受到三个不平行外力的作用而平衡,这三个力的作用线必在同一平面上,而且必为共点力。 6. 正交分解法:将各力分别分解到x轴上和y轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件,多用干三个以上共点力作用下的物体的平衡,值得注意的是,对“x、y方向选择时,尽可能使落在x、y轴上的力多;被分解的力尽可能是已知力。不宜分解待求力。 7. 动态作图:如果一个物体受到三个不平行外力的作用而处于平衡,其中一个力为恒力,第二个力的方向一定,讨论第二个力的大小和第三个力的大小和方向。 三. 重难点分析: 1. 怎样根据物体平衡条件,确定共点力问题中未知力的方向? 在大量的三力体(杆)物体的平衡问题中,最常见的是已知两个力,求第三个未知力。解决这类问题时,首先作两个已知力的示意图,让这两个力的作用线或它的反向延长线相交,则该物体所受的第三个力(即未知力)的作用线必定通过上述两个已知力的作用线的交点,然后根据几何关系确定该力的方向(夹角),最后可采用力的合成、力的分解、拉密定理、正交分解等数学方法求解。 2. 一个物体受到n个共点力作用处于平衡,其中任意一个力与其余(n-1)个力的合力有什么关系? 根据二力平衡条件,一个物体受n个力平衡可看作是任意一个力和其余(n-1)个力的合力应满足平衡条件,即任意一个力和其余(n-1)个力的合力满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上。 3. 怎样分析物体的平衡问题 物体的平衡问题是力的基本概念及平行四边形定则的直接应用,也是进一步学习力和运动关系的基础。 (1)明确分析思路和解题步骤 解决物理问题必须有明确的分析思路.而分析思路应从物理问题所遵循的物理规律本身去探求。物体的平衡遵循的物理规律是共点力作用下物体的平衡条件:,要用该规律去分析平衡问题,首先应明确物体所受该力在何处“共点”,即明确研究对象.在分析出各个力的大小和方向后,还要正确选定研究方法,即合成法或分解法,利用平行四边形定则建立各力之间的联系,借助平衡条件和数学方法,确定结果.由上述分析思路知,解决平衡问题的基本解题步骤为: ①明确研究对象。 在平衡问题中,研究对象常有三种情况: <1> 单个物体,若物体能看成质点,则物体受到的各个力的作用点全都画到物体的几何中心上;若物体不能看成质点,则各个力的作用点不能随便移动,应画在实际作用位置上。 <2> 物体的组合,遇到这种问题时,应采用隔离法,将物体逐个隔离出去单独分析,其关键是找物体之间的联系,相互作用力是它们相互联系的纽带。 <3> 几个物体的的结点,几根绳、绳和棒之间的结点常常是平衡问题的研究对象。 ②分析研究对象的受力情况 分析研究对象的受力情况需要做好两件事:

高中物理10大难点强行突破之三圆周运动的实例分析

难点之三:圆周运动的实例分析 一、难点形成的原因 1、对向心力和向心加速度的定义把握不牢固,解题时不能灵活的应用。 2、圆周运动线速度与角速度的关系及速度的合成与分解的综合知识应用不熟练,只是了解大概,在解题过程中不能灵活应用; 3、圆周运动有一些要求思维长度较长的题目,受力分析不按照一定的步骤,漏掉重力或其它力,因为一点小失误,导致全盘皆错。 4、圆周运动的周期性把握不准。 5、缺少生活经验,缺少仔细观察事物的经历,很多实例知道大概却不能理解本质,更不能把物理知识与生活实例很好的联系起来。 二、难点突破 (1)匀速圆周运动与非匀速圆周运动 a.圆周运动是变速运动,因为物体的运动方向(即速度方向)在不断变化。圆周运动也不可能是匀变速运动,因为即使是匀速圆周运动,其加速度方向也是时刻变化的。 b.最常见的圆周运动有:①天体(包括人造天体)在万有引力作用下的运动;②核外电子在库仑力作用下绕原子核的运动;③带电粒子在垂直匀强磁场的平面里在磁场力作用下的运动;④物体在各种外力(重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等)作用下的圆周运动。 c.匀速圆周运动只是速度方向改变,而速度大小不变。做匀速圆周运动的物体,它所受的所有力的合力提供向心力,其方向一定指向圆心。非匀速圆周运动的物体所受的合外力沿着半径指向圆心的分力,提供向心力,产生向心加速度;合外力沿切线方向的分力,产生切向加速度,其效果是改变速度的大小。 例1:如图3-1所示,两根轻绳同系一个质量m=0.1kg 的小球,两绳的另一端分别固定在轴上的A 、B 两处,上面绳AC 长L=2m ,当两绳都拉直时,与轴的夹角分别为30°和45°,求当小球随轴一起在水平面内做匀速圆周运动角速度为ω=4rad/s 时,上下两轻绳拉力各为多少? 【审题】两绳张紧时,小球受的力由0逐渐增大时,ω可能出现两个临界值。 【解析】如图3-1所示,当BC 刚好被拉直,但其拉力T 2恰为零,设此时角速度为ω1,AC 绳上拉力设为T 1,对小球有: mg T =?30cos 1 ① 30sin L ωm =30sin T A B 2 11② 代入数据得: s rad /4.21=ω, 要使BC 绳有拉力,应有ω>ω1,当AC 绳恰被拉直,但其拉力T 1恰为零,设此时角速度为ω2,BC 绳拉力为T 2,则有 mg T =?45cos 2 ③ T 2sin45°=m 2 2ωL AC sin30°④ 代入数据得:ω2=3.16rad/s 。要使AC 绳有拉力,必须ω<ω2,依题意ω=4rad/s>ω2,故AC 绳已无拉力,AC 绳是松驰状态,BC 绳与杆的夹角θ>45°,对小球有: 图3-1

《共点力的平衡及其应用》教学反思

教学反思 本次教学内容为沪科版物理必修一第四章第三节《共点力的平衡及其应用》,本节内容是在之前所学的内容力的合成、力的分解、二力平衡的基础上对力的进一步学习和应用。回顾整个课堂过程,我对本节课进行如下反思。 1. 设计思路: 本节课的主要内容有两个,分别是(1)平衡状态,(2)共点力的平衡条件和应用。针对每一部分内容,采用我校大力推行的三一六高效课堂教学模式进行教学活动。 (1)平衡状态。①导:通过杂技表演者在高空中走钢丝的视频,引出学习内容——平衡。②思:给学生5分钟时间自学平衡状态的内容,完成导学案基础知识梳理。③议:通过小组合作讨论教师给出两个有价值的问题,进一步理解平衡状态的概念。④展:学生展示基础知识的梳理和问题讨论的结果。⑤评:其他学生进行补充和纠正,教师进行总结点评。⑥检:通过PPT多媒体展示练习题,进行当堂训练,检测自学效果。 (2)共点力的平衡条件。①导:通过对二力平衡的快速回顾引出三个共点力平衡应该满足何种条件。②思:学生自学教材相关内容,学习实验操作方法,为接下来的实验做好准备。③议:该环节包括两个合作讨论过程,一个是实验探究,另一个是理论分析。实验探究:学生进行小组实验,合作完成三个共点力平衡条件的探究。理论分析:小组讨论,从理论上分析三个共点力平衡满足的条件。 ④展:学生展示实验结果和实验结论,并从理论上分享共点力平衡的条件。⑤评:一方面,教师对学生的实验操作进行评价,对实验误差进行分析。另一方面,对学生的理论分析进行点评,帮助学生进一步理解平衡条件。⑥检:本节课主要学习的方法是合成法,因此给出对应的习题,学生进行求解。最后,师生对应用合成法解决平衡问题的一般方法和步骤进行总结。 2. 成功之处: 由于应用了我校三一六高效课堂教学模式,重点突出了学生的自主学习和讨论,本节课整体效果较好。从本节课的实际效果来看,有以下亮点。 (1)引课所用的高空走钢丝视频充分调动了学生的注意力,并且使学生联

典型共点力平衡问题例题汇总

典型共点力作用下物体的平衡例题 [[例1]如图1所示,挡板AB和竖直墙之间夹有小球,球的质量为m,问当挡板与竖直墙壁之间夹角θ缓慢增加时,AB板及墙对球压力如何变化。 极限法 [例2]如图1所示,细绳CO与竖直方向成30°角,A、B两物体用跨过滑轮的细绳相连,已知物体B所受到的重力为100N,地面对物体B的支持力为80N,试求 (1)物体A所受到的重力; (2)物体B与地面间的摩擦力; (3)细绳CO受到的拉力。 例3]如图1所示,在质量为1kg的重物上系着一条长30cm的细绳,细绳的另一端连着圆环,圆环套在水平的棒上可以滑动,环与棒间的静摩擦因数为0.75,另有一条细绳,在其一端跨过定滑轮,定滑轮固定在距离圆环0.5m的地方。当细绳的端点挂上重物G,而圆环将要开始滑动时,试问 (1)长为30cm的细绳的张力是多少? (2)圆环将要开始滑动时,重物G的质量是多少?

(3)角φ多大? [分析]选取圆环作为研究对象,分析圆环的受力情况:圆环受到重力、细绳的张力T、杆对圆环的支持力N、摩擦力f的作用。 [解]因为圆环将要开始滑动,所以,可以判定本题是在共点力作用下物体的平衡问题。由牛顿第二定律给出的平衡条件∑F x=0,∑F y=0,建立方程有 μN-Tcosθ=0, N-Tsinθ=0。 设想:过O作OA的垂线与杆交于B′点,由AO=30cm,tgθ=,得B′O的长为40cm。在直角三角形中,由三角形的边长条件得AB′=50cm,但据题述条件AB=50cm,故B′点与滑轮的固定处B点重合,即得φ=90°。 (1)如图2所示选取坐标轴,根据平衡条件有 Gcosθ+Tsinθ-mg=0, Tcosθ-Gsinθ=0。 解得 T≈8N, (2)圆环将要滑动时,得 m G g=Tctgθ, m G=0.6kg。

高中物理知识难点突破

高中物理重点知识结构

[注] 新教材参考

F1 F2 F O F1 F2 F O 高中物理难点突破 1.物体受力分析(结合运动学、牛顿运动定律、超重与失重等问题) 2.传送带问题分析 3.圆周运动的实例分析(临界值问题等) 4.万有引力与卫星问题分析 5.功能问题分析(包括功率、动能定理、机械能守恒等问题) 6.各类抛体运动分析(竖直上抛、平抛、斜抛等) 7.带电粒子在电场、磁场及复合场中的运动问题 8.电路及电学实验问题 9.法拉第电磁感应问题 10.交流电问题(理想变压器等问题) ……………… 力的合成与分解 1.力的合成 (1)力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下,用一个力的作用代替几个力的作用,这个力就是那几个力的“等效力”(合力)。力的平行四边形定则是运用“等效”观点,通过实验总结出来的共点力的合成法则,它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律。 (2)平行四边形定则可简化成三角形定则。由三角形定则还可以得到一个有用的推论:如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形, 则这n个力的合力为零。 (3)共点的两个力合力的大小范围是 |F1-F2| ≤F合≤F1+F2 (4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零。 2.力的分解 (1)力的分解遵循平行四边形法则,力的分解相当于已知对角线求邻边。 (2)两个力的合力惟一确定,一个力的两个分力在无附加条件时,从理论上讲可分解为无数组分力,但在具体问题中,应根据力实际产生的效果来分解。 (3)几种有条件的力的分解 ①已知两个分力的方向,求两个分力的大小时,有唯一解。 ②已知一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向时,有唯一解。 ③已知两个分力的大小,求两个分力的方向时,其分解不惟一。 ④已知一个分力的大小和另一个分力的方向,求这个分力的方向和另一个分力的大小时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一。

《共点力的平衡及其应用》教学设计

共点力的平衡及其应用 高新完全中学高一年级郭忠孝 【课标分析】 知道什么是物体处于平衡状态。知道在共点力作用下物体的平衡条件,即合力为零。会分析生活中的共点力平衡的实例。 【教材分析】 初中阶段学生对平衡问题有了初步的了解,但只限于二力平衡。高中阶段要在此基础上延伸,在平行四边形定则的基础上探讨多个共点力平衡的问题,其中三个共点力的平衡是重点,动态平衡是难点。 【教法分析】 师生共同归纳总结本节基础知识点、解题方法和解题步骤,学生合作探究并分组展示,小组互评,教师点评。【学法分析】 学生要思考物体受共点力的作用处于平衡状态时,这些共点力满足什么条件。注意物体受三力平衡时的分析和研究,动态平衡题目的分析与研究,加深物体平衡与生活实例的结合。 【教学目标】 一、知识与技能 1.能用共点力的平衡条件,解决有关力的平衡问题; 2.进一步学习受力分析,正交分解等方法。

二、过程与方法 1.通过案例分析,培养学生分析和解决问题能力以及应用数学方法解决物理问题的能力; 2.通过案例分析,培养学生处理平衡问题时一题多解的能力。 三、情感态度与价值观 渗透“学以致用”的思想,有将物理知识应用于生产和生活实践的意识。 【教学重点】 共点力平衡条件的综合应用。 【教学难点】 受力分析、正交分解、动态平衡。 【教学方法】 归纳法、分组探究展示法、小组互评加教师点评法【教学用具】 PPT、小黑板、三角板 【教学过程】 一、导入新课 1.温故知新:PPT展示本节基础知识点、共点力平衡解题的常用方法、基本步骤。 2.学生回答问题后,教师进行评价和纠正。 3.引入:本节课我们来运用共点力的平衡条件解决一些实际问题,将理论应用于实践。 二、新课展示

高考物理复习知识点难点汇总14 含电容电路的分析策略

难点14 含电容电路的分析策略 将电容器置于直流电路,创设复杂情景,是高考命题惯用的设计策略,借以突出对考生综合能力的考查,适应高考选拔性需要.应引起足够关注. ●难点磁场 1.(★★★★)在如图14-1电路中,电键S 1、S 2、S 3、S 4均闭合.C 是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P ,断开哪一个电键后P 会向下运动 A.S 1 B.S 2 C.S 3 D.S 4 图14—1 图14—2 2.(★★★)(2000年春)图14-2所示,是一个由电池、电阻R 与平行板电容器组成的串联电路.在增大电容器两极板间距离的过程中 A.电阻R 中没有电流 B.电容器的电容变小 C.电阻R 中有从a 流向b 的电流 D.电阻R 中有从b 流向a 的电流 ●案例探究 [例1](★★★★★)如图14-3所示的电路中,4个电阻的阻值均为R ,E 为直流电源,其内阻可以不计,没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d .在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m ,电量为q 的带电小球.当电键K 闭合时,带电小球静止在两极板间的中点O 上.现把电键打开,带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动,并与此极板碰 撞,设在碰撞时没有机械能损失,但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷,而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷. 命题意图:考查推理判断能力及分析综合能力,B 级要求. 错解分析:不能深刻把握该物理过程的本质,无法找到破题的切入点(K 断开→U 3 变化→q 所受力F 变化→q 运动状态变化),得出正确的解题思路. 解题方法与技巧: 由电路图可以看出,因R 4支路上无电流,电容器两极板间电压,无论K 是否闭合始终等于电阻R 3上的电压U 3,当K 闭合时,设此两极板间电压为U ,电源的电动势为E ,由分压关系可得U =U 3= 32E ① 小球处于静止,由平衡条件得d qU =mg ② 当K 断开,由R 1和R 3串联可得电容两极板间电压U ′为U ′=2 E ③ 由①③得U ′=4 3 U ④ 图14-3

求解共点力平衡问题的常见方法(经典归纳附详细答案)

求解共点力平衡问题的常见方法 共点力平衡问题,涉及力的概念、受力分析、力的合成与分解、列方程运算等多方面数学、物理知识和能力的应用,是高考中的热点。对于刚入学的高一新生来说,这个部分是一大难点。 一、力的合成法 物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反; 1.(2008年·广东卷)如图所示,质量为m 的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB 与竖直方向的夹角为θ(A 、B 点可以自由转动)。设水平横梁OA 和斜梁OB 作用于O 点的弹力分别为F 1和F 2,以下结果正确的是( ) A.F 1=mgsinθ B.F 1= sin mg q C.F 2=mgcosθ D.F 2=cos mg q 二、力的分解法 在实际问题中,一般根据力产生的实际作用效果分解。 2、如图所示,在倾角为θ的斜面上,放一质量为m 的光滑小球,球被竖直的木板挡住,则球对挡板的压力和球对斜面的压力分别是多少? 3.如图所示,质量为m 的球放在倾角为α的光滑斜面上,试分析挡板AO 与斜面间的倾角β多大时,AO 所受压力最小。 三、正交分解法 解多个共点力作用下物体平衡问题的方法 物体受到三个或三个以上力的作用时,常用正交分解法列平衡方程求解: 0x F =合,0 y F =合. 为方便计算,建立坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原则 . θ

4、如图所示,重力为500N 的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N 的物体,当绳与水平面成60° 角时,物体静止。不计滑轮与绳的摩擦,求地面对人的支持力和摩擦力。 四、相似三角形法 根据平衡条件并结合力的合成与分解的方法,把三个平衡力转化为三角形的三条边,利用力的三角形与空间的三角形的相似规律求解. 5、 固定在水平面上的光滑半球半径为R ,球心0的正上方C 处固定一个小定滑轮,细线一端拴一小球置于半球面上A 点,另一端绕过定滑轮,如图5所示,现将小球缓慢地从A 点拉向B 点,则此过程中小球对半球的压力大小N F 、细线的拉力大小T F 的变化情况是 ( ) A 、N F 不变、T F 不变 B. N F 不变、T F 变大 C , N F 不变、T F 变小 D. N F 变大、T F 变小 6、两根长度相等的轻绳下端悬挂一质量为m 物体,上端分别固定在天花板M 、N 两点,M 、N 之间距离为S ,如图所示。已知两绳所能承受的最大拉力均为T ,则每根绳长度不得短于____ 。 五、用图解法处理动态平衡问题 对受三力作用而平衡的物体,将力矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的封闭力三角形,进而处理物体平衡问题的方法叫三角形法;力三角形法在处理动态平衡问题时方便、直观,容易判断. 7、如图4甲,细绳AO 、BO 等长且共同悬一物,A 点固定不动,在手持B 点沿圆弧向C 点缓慢移动过程中,绳BO 的张力将 ( ) A 、不断变大 B 、不断变小 C 、先变大再变小 D 、先变小再变大 六.矢量三角形在力的静态平衡问题中的应用 若物体受到三个力(不只三个力时可以先合成三个力)的作用而处于平衡状态,则这三个力一定能构成一个力的矢量三角形。三角形三边的长度对应三个力的大小,夹角确定各力的方向。 8.如图所示,光滑的小球静止在斜面和木版之间,已知球重为G ,斜面的倾角为θ,求下列情况

高考物理难点之二传送带问题1

高考物理难点之二传送带问题1

难点之二传送带问题 一、难点形成的原因: 1、对于物体与传送带之间是否存在摩擦力、是滑动摩擦力还是静摩擦力、摩擦力的方向如何,等等,这些关于摩擦力的产生条件、方向的判断等基础知识模糊不清; 2、对于物体相对地面、相对传送带分别做什么样的运动,判断错误; 3、对于物体在传送带上运动过程中的能量转化情况考虑不全面,出现能量转化不守恒的错误过程。 二、难点突破策略: (1)突破难点1 在以上三个难点中,第1个难点应属于易错点,突破方法是先让学生正确理解摩擦力产生的条件、方向的判断方法、大小的决定因素等等。通过对不同类型题目的分析练习,让学生做到准确灵活地分析摩擦力的有无、大小和方向。 摩擦力的产生条件是:第一,物体间相互接触、挤压;第二,接触面不光滑;第三,物体间有相对运动趋势或相对运动。 前两个产生条件对于学生来说没有困难,第三个条件就比较容易出问题了。若物体是轻轻地放

在了匀速运动的传送带上,那么物体一定要和传送带之间产生相对滑动,物体和传送带一定同时受到方向相反的滑动摩擦力。关于物体所受滑动摩擦力的方向判断有两种方法:一是根据滑动摩擦力一定要阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势,先判断物体相对传送带的运动方向,可用假设法,若无摩擦,物体将停在原处,则显然物体相对传送带有向后运动的趋势,因此物体要受到沿传送带前进方向的摩擦力,由牛顿第三定律,传送带要受到向后的阻碍它运动的滑动摩擦力;二是根据摩擦力产生的作用效果来分析它的方向,物体只所以能由静止开始向前运动,则一定受到向前的动力作用,这个水平方向上的力只能由传送带提供,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力,传送带必须要由电动机带动才能持续而稳定地工作,电动机给传送带提供动力作用,那么物体给传送带的就是阻力作用,与传送带的运动方向相反。 若物体是静置在传送带上,与传送带一起由静止开始加速,若物体与传送带之间的动摩擦因数较大,加速度相对较小,物体和传送带保持相对静止,它们之间存在着静摩擦力,物体的加速就

《共点力的平衡及其应用》教学设计

《共点力的平衡及其应用》教学设计 渭南瑞泉中学徐利平 【教材版本】 上海科技教育出版社高中物理(必修一)第四章第三节 【设计理念】 1.“兴趣是最好的老师”,而要引发学生的学习兴趣,就要创建一定的教学情景。课堂中通过多媒体的应用、演示实验、学生动手探究实验、学生讨论及展示等课堂景观,激发学生的学习激情及学习自主性。 2.不少同学感到物理难,就难在物理规律的应用上。本节课创造性的引导学生,将原本是平衡条件的推导与应用的结论,让学生自己通过实验探究、总结,将有利于学生对规律的理解与应用。根据科学探究的基本模式:提出问题→猜想假设→实验验证→得出结论。在教学设计中,首先复习物体的平衡状态,接着利用几个同学拉绳子的小实验,引导学生通过观察实验现象,然后提出问题:请同学们设计一个实验来研究物体的平衡条件,激发学生的探究兴趣。接着在教师的引导下让学生设计实验,充分发挥学生的自主学习、应用的激情,对设计中碰到的问题,让同学们互相交流共同解决,培养学生交流与合作精神。最后,通过实验交流,得出结论。整个过程培养了学生的科学探究精神和物理实验能力。 【教材分析】 本节学习共点力的平衡及其应用,内容包括物体的平衡状态、平衡条件和力的平衡。共点力平衡问题是高中物理的重要内容之一,它涉及力的概念、受力分析、力的合成与分解、列方程运算等多方面物理知识和能力的综合性问题,是高一物理的难点,同时是解决高中力学问题的基础。另外,平衡问题中,涉及到的各种物理模型,在今后物理学习中会经常见到,对高一学生来讲,这些都是一些基本的模型素材。因此,学好本节课对今后力学学习意义重大。但刚开始学习时,力的平衡理论并不难掌握,只是后续应用较为困难。由此确定:本节课的教学重点是平衡的概念及其条件,难点是实验探究共点力的平衡条件并加以简单应用。【学情分析】 学生在初中学习过牛顿第一定律,理解共点力作用下物体的平衡状态会比较容易;利用前面学过的知识分析推出共点力作用下物体的平衡条件,学生也不会有太大困难,教师只需适当点拨即可;但学生在设计实验并通过实验探究共点力作用下物体的平衡条件时会感到比较困难,教师要给予及时的引导,并可通过学生相互讨论共同解决。 【教学目标】

2015高考物理突破难点之七 法拉第电磁感应定律

难点之七 法拉第电磁感应定律 一、难点形成原因 1、关于表达式t n E ??=φ 此公式在应用时容易漏掉匝数n ,实际上n 匝线圈产生的感应电动势是串联在一起的,其次φ?是合磁通量的变化,尤其变化过程中磁场方向改变的情况特别容易出错,并且感应电动 势E 与φ、φ?、t ??φ 的关系容易混淆不清。 2、应用法拉第电磁感应定律的三种特殊情况E=Blv 、ω221Bl E = 、E=nBs ωsin θ(或E=nBs ωcos θ)解决问题时,不注意各公式应用的条件,造成公式应用混乱从而形成难点。 3、公式E=nBs ωsin θ(或E=nBs ωcos θ)的记忆和推导是难点,造成推导困难的原因主要是此情况下,线圈在三维空间运动,不少同学缺乏立体思维。 二、难点突破 1、φ、φ?、t ??φ同v 、△v 、t v ??一样都是容易混淆的物理量,如果理不清它们之间的关系,求解感应电动势就会受到影响,要真正掌握它们的区别应从以下几个方面深入理解。 磁通量φ 磁通量变化量φ? 磁通量变化率t ??φ 物理 意义 磁通量越大,某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数越多 某段时间穿过某个面的末、初磁通量的差值 表述磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量 大小 计算 ⊥=BS φ,⊥S 为与B 垂直的面积 12φφφ-=?,S B ?=?φ或B S ?=?φ t S B t ??=??φ 或t B S t ??=??φ 注 意 若穿过某个面有方向相反的磁场,则不能直接用⊥=BS φ,应考虑相反方向的磁通量相互抵消以后所 剩余的磁通量 开始和转过1800时平面都与磁场垂直,穿过平面的磁通量是不同的,一正一负,△φ=2 BS ,而不是零 既不表示磁通量的大小,也不表示变化的多少,在φ—t 图象中用图线的斜率表示 2、明确感应电动势的三种特殊情况中各公式的具体用法及应用时须注意的问题 ⑴导体切割磁感线产生的感应电动势E=Blv ,应用此公式时B 、l 、v 三个量必须是两两相互垂直,若不垂直应转化成相互垂直的有效分量进行计算,生硬地套用公式会导致错误。有的注意到三者之间的关系,发现不垂直后,在不明白θ角含义的情况下用E=Blvsin θ求解,这

共点力的平衡及应用

图1 图2 图3 专题2 共点力的平衡及应用 导学目标 1.掌握共点力的平衡条件及推论.2.掌握整体法及隔离法的应用.3.会分析动态平衡问题及极值问题. 一、共点力的平衡 [基础导引] 1.如图1所示,一个人站在自动扶梯的水平台阶上随扶梯匀速上 升,它受到的力有 ( ) A .重力、支持力 B .重力、支持力、摩擦力 C .重力、支持力、摩擦力、斜向上的拉力 D .重力、支持力、压力、摩擦力 2.在图2中,灯重G =20 N ,AO 与天花板间夹角α=30 °,试求AO 、 BO 两绳受到的拉力多大? [知识梳理] 物体受到的________为零,即F 合=____或{ ΣF x = F y =0 思考:物体的速度为零和物体处于静止状态是一回事吗? 二、平衡条件的推论 [基础导引] 1.如图3所示,斜面上放一物体m 处于静止状态,试求斜面对物体的 作用力的合力的大小和方向. 2.光滑水平面上有一质量为5 kg 的物体,在互成一定角度的五个水平力作用下做匀速运动,这五个力矢量首尾连接后组成一个什么样图形?若其中一个向南方向的5 N 的力转动90°角向西,物体将做什么运动? [知识梳理] 1.二力平衡 如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小________、方向________,为一对____________.

图4 图5 图6 2.三力平衡 如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的________一定与第三个力大小________、方向________. 3.多力平衡 如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的________大小________、方向________. 考点一 处理平衡问题常用的几种方法 考点解读 1.力的合成法 物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反;“力的合成法”是解决三力平衡问题的基本方法. 2.正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时,常用正交分解法列平衡方程求解:F x 合=0,F y 合 =0.为方便计算,建立直角坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原则. 3.三角形法 对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量平移使三力组成一个首尾依次相接的封闭三角形,进而处理物体平衡问题的方法叫三角形法;三角形法在处理动态平衡问题时方便、直观,容易判断. 4.对称法 研究对象所受力若具有对称性,则求解时可把较复杂的运算转化为较简单的运算,或者将复杂的图形转化为直观而简单的图形.所以在分析问题时,首先应明确物体受力是否具有对称性. 典例剖析 例1 如图4所示,不计滑轮摩擦,A 、B 两物体均处于静止状态.现 加一水平力F 作用在B 上使B 缓慢右移,试分析B 所受力F 的变 化情况. 例2 如图5所示,重为G 的均匀链条挂在等高的两钩上,链条悬挂 处与水平方向成θ角,试求: (1)链条两端的张力大小; (2)链条最低处的张力大小. 例3 如图6所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m 的小球,小 球被竖直的木板挡住,不计摩擦,则球对挡板的压力是 ( ) A .mg cos α B .mg tan α C.mg cos α D .mg

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