高中物理力學(xué)講義

1、高中物理力學(xué)講義,第一節(jié) 力 重力和彈力,一 力 力的概念：力是物體對(duì)物體的作用，力不能脫離物體而獨(dú)立存在。 力的作用效果：使物體發(fā)生形變和改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 力是矢量，大小，方向，作用點(diǎn)為三要素。 力的分類：按性質(zhì)分為重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等。 按效果分為壓力、拉力、動(dòng)力、阻力、向心力、回復(fù)力等。 力的作用是相互的，施力物體同時(shí)是受力物體，物體之間的作用力和反 作用力總是大小相等、方向相反，一定是同一性質(zhì)的力。 二 重力：由于地球的吸引而受到的力，大小g=mg，方向豎直向下。 三 彈力 產(chǎn)生條件：兩物體接觸且發(fā)生彈性形變。 方向：與物體的形變方向相反。具體有三種況。繩子上只產(chǎn)生

2、拉力，方 向指向繩子收縮的方向，輕桿既可產(chǎn)生彈力，又可產(chǎn)生拉力。 大?。? 由物體的平衡可求出；2 由胡克定律f=kx求出。,練習(xí)題,1、關(guān)于力的概念，下列說(shuō)法中正確的是 a 一個(gè)受力物體可以對(duì)應(yīng)一個(gè)以上的施力物體 b 一個(gè)力必定聯(lián)系著兩個(gè)物體，其中任一個(gè)物體既是受力物體，又是施力物體 c 用手壓彈簧，手先給彈簧一個(gè)作用，彈簧壓縮后再反過(guò)來(lái)對(duì)手作用 d 直接接觸的物體間一定有相互作用 e 運(yùn)動(dòng)員將鉛球拋出后，鉛球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仍在變化，鉛球仍為受力物體，但施力 物體不是運(yùn)動(dòng)員。 f 懸掛 在空中的物體受重力作用的施力物體是繩子 g 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，一定是受到力的作用 h 力對(duì)物體的力的作用

3、效果完全由力的大小決定。 2、對(duì)于被運(yùn)動(dòng)員踢出去在水平草地上運(yùn)動(dòng)的足球，以下說(shuō)法中正確的是 a 足球受到踢力 b 足球受到?jīng)_力 c 足球受地面對(duì)它的阻力 d 足球不受任何作用力 3、關(guān)于物體對(duì)水平支持面的壓力，下列說(shuō)法中正確的是 a 壓力就是物體的重力 b 壓力是物體重力的平衡力 c 壓力的作用點(diǎn)在物體上 d 壓力的作用點(diǎn)在支持面上 4、一個(gè)物體所受的重力在下列哪種情形下要發(fā)生改變 a 把它從赤道拿到北極 b 把它送到月球 c 把它放在保險(xiǎn)柜中 d 改變它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),5、在半球形光滑的容器中，放置一個(gè)細(xì)桿，如圖，細(xì)桿與容器的接觸點(diǎn)分別為a、b兩點(diǎn)，則容器上a、b兩點(diǎn)對(duì)細(xì)桿的作用力方向分別為 a

4、 均豎直向上 b 均指向球心 c a點(diǎn)處指向球心o，b點(diǎn)處豎直向上。 d a點(diǎn)處指向球心o， b點(diǎn)處垂直細(xì)桿向上。 6、如圖，一個(gè)人重600n，用200n的力通過(guò)繩子和定滑輪拉一個(gè)靜止在地面上重600n的物體，則人受到 力、 力和 力的作用，其大小分別為 n， n和 n。,第二節(jié) 摩擦力,一 摩擦力的種類 1、靜摩擦力 2、動(dòng)摩擦力 二 靜摩擦力 1、條件：相互接觸，接觸面粗糙，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 2、大?。河晌矬w平衡確定 3、方向：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反 例1 放在水平面上的物體受到水平向右f=5n的作用力而處于靜止?fàn)顟B(tài)，求物體受到的靜摩擦力？,分析 由公式f=fn，要求出f得確定確 fn。 因

5、此得進(jìn)行受力分析。物體受重力、支持力、摩擦力，而支持力f1與正壓力fn是作用力與反作用力。 將重力分解為f2與f3，f2=mgcos，f3=mgsin， 支持力f1與f2相等。 得fn=mgcos， 最終得f= mgcos。,練習(xí)題,練習(xí)1 如圖所示物體的質(zhì)量為m，用水平力f壓在豎直墻上處于靜止?fàn)顟B(tài)，則物體所受的靜摩擦力為多少？ 練習(xí)2 如圖所示a、b、c三物體重疊放在水平面上，其中a、b受到水平方向的力f 的作用，三個(gè)物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，試分析三個(gè)物體所受的靜摩擦力。,第三節(jié) 力的合成與分解,一 力的合成：已知分力求合力 力的分解：已知合力求分力 二 原則：等效 三 方法：平行四邊形法則 四

6、 合力與分力的關(guān)系：|f1-f2|f合f1+f2 五 目的：力合成的目的是為了求出合力之后利用牛頓第 二定律確定物體的加速度，從而分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，力分解是為了求某個(gè)分力，確定物體的受力狀況，它們都是手段，不是最終目的。 六 正交分解法：把力分解到互相垂直的兩個(gè)方向上，利用解直角三角形之便進(jìn)行計(jì)算，也就是平行四邊形是矩形的平行四邊形法。它的使用原則為：盡量分解已知力，分解力不產(chǎn)生更多的未知數(shù)。,例題1 三個(gè)共點(diǎn)力分別為f1=14n，f2=10n，f3=5n，求它們合力的最大值和最小值？ 分析 根據(jù)兩個(gè)力合力的范圍|f1-f2|ff1+f2，其中任一個(gè)力都在另外兩個(gè)力合成的范圍內(nèi)，故總的合力最

7、小值為0，最大值為f1+f2+f3=29n。 例題2 如圖，水的阻力f不變，求船在靠岸的過(guò)程中，下列說(shuō)法哪些是正確的？ a 繩子拉力t增大 b 繩子拉力t不變 c 船的浮力f1減小 d 船的浮力f1增大,分析：由船做勻速運(yùn)動(dòng)可知f合=0，既f(wàn)x合=0，fy合=0，采用正交分解法，將拉力t分解為tx和ty， tx =tcos , ty =tsin 。這樣將所有的力都分解到x和y兩個(gè)方向上就有 fx合=tx-f=0, fy合=ty+f1-g=0，從而得 f=tx= tcos,t=f/cos f1=g-ty=g- tsin 當(dāng)船向左勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，f不變， 不斷增大，故由式得t不斷增大。 由式得f

8、1不斷減小。即拉力增大而浮力不斷減小。故a、c兩項(xiàng)正確。 例3 用細(xì)線oa、ob持重物，ob水平，oa與豎直方向成=450角，若oa、ob能承受的最大拉力分別為10n和5n，oc能承受足夠大的拉力，為使細(xì)線不被拉斷，則重物的重力最大值為多少？,如圖所示 分析：由于物體處于靜止?fàn)顟B(tài)， 故oa、ob、oc三根繩子的拉 力為零，oc繩上拉力t3與物體 的重力大小相等，oa、ob繩拉 力t1與t2的合力與oc繩拉力大 小相等、方向相反，當(dāng)物體重力 增大時(shí)，oc繩拉力增大，同時(shí) oa、ob繩上的拉力也增大. t3=g=f，從而有 t1=g/cos =2g t2=gtg=g/3 若t1=10n，則g=52

9、 若t2=5n，則g=53，由此可 判斷若增大物體的重力時(shí)，oa t先斷，得重力最大為52,練習(xí)題,1、在光滑的斜面上自由滑下的物體受到的力是（ ） a 重力和斜面的支持力 b 重力、下滑力和斜面的支持力 c 重力和下滑力 d 重力、支持力、下滑力和正壓力 2、放在斜面上的小盒裝有砂子，恰好能沿斜面勻速下滑，然后把盒子中的砂子取出一些，則（ ） a 斜面 對(duì)小盒 的支持力減小 b 斜面 對(duì)小盒 的摩擦力減小 c 小盒對(duì)斜壓力減小 d 小盒將減速運(yùn)動(dòng) 3、如圖所示，一個(gè)半徑為r，重為 g的光滑均勻球，用長(zhǎng)度為r的細(xì) 線持在豎直光滑墻壁上，則繩子的 拉力f1和球?qū)Φ膲毫2的大小分 別為（） a

10、 g，g/2 b 2g，g c 3g， 3g/2 d 2 3g/3， 3g/3,第四節(jié) 物體的受力分析,一 物體的受力分析目標(biāo)：力的個(gè)數(shù)，各個(gè)力的方向。 二 利用分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算：平行四邊形法則，正交分解法。 三 步驟：1 確定研究對(duì)象，找出志物體有相互作用物體， 2 先畫(huà)重力（方向固定），再畫(huà)接觸力（彈力、摩擦 力，找出與物體有接觸的其它物體，判斷是否有作 用力），后畫(huà)其它力。 3 說(shuō)明：如果某個(gè)力方向不易確定，可用假設(shè)法；合 力與分力不能重復(fù)分析。 四 例1 輕繩拴住質(zhì)量、材料都相同的a、b兩物體，它們都沿斜面勻速下滑，試分析a、b所受的力。 同時(shí)考慮斜面是否光滑，如果 不光滑，繩上是否有

11、拉力，,分析：如果斜面光滑要保證物體做勻速動(dòng)動(dòng)，物體a必須受繩子向上的拉力，同樣b必受向下的拉力，則b 不能保證做勻速運(yùn)動(dòng)，故斜面 不光滑。 如果斜面 不光滑a、b向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩物體所受的摩擦力都為沿斜面向上，則兩物體的受力圖如下 圖中兩物體所受的力g、f2（支持力）、f1（滑動(dòng)摩擦力）均相等。t1與t2為繩子分別對(duì)a、b 的拉力，大小相等、方向相等。如要使兩物體都做勻速運(yùn)動(dòng)，則必須有g(shù)sin-f1-t1=0 gsin+t2-f1=0，從而有f1+t1=f1-t2即t1=t2=0 結(jié)論：繩子上拉力為零。兩物體所受的力都為重力、支持力、滑動(dòng)摩擦力并且大小都相等。,例2 重為g的小球在水平繩oa作

12、用下在傾角為的光滑斜面上，水平繩的拉力為多少？ 分析：1 f合=0， 2 物體受三個(gè)力：重力g、支持力f、拉力t。 3 如圖，t與g的合力必與f大小相等，方向相反。 4 t/g=tg，t=gtg , 例3 n個(gè)相同的木塊并列于地面，已知，當(dāng)1受力向右推力f而向前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求木塊3對(duì)4的作用力為多少？,分析：把n個(gè)物體看成一個(gè)整體進(jìn)行受力分析，物體做勻速運(yùn)動(dòng)有f合=0，重力跟支持力平衡，f=nmg, mg=f/n。 把個(gè)物體隔離開(kāi)來(lái)進(jìn)行受力分析并列式，如圖分別為1、2、3和n物體的受力分析圖 根據(jù)受力圖對(duì)1物體有t2+f=f，即t2=f-mg，對(duì)物體2有t3+f=t2，即t3= t2- m

13、g，t3=t2- mg=f-2 mg （t2=t2)對(duì)物體3有t4+f=t3，即t4=t3- mg， t4=t3-mg=f-3mg（t3=t3) 4物體對(duì)3物體的作用力為t4，t4=f-3f/n， 即為所求。 由以上規(guī)律可知tn=f-(n-1) mg,練習(xí)題,1、物體的重力為100n，用兩根等長(zhǎng)的細(xì)繩吊在天花板上，繩與天花板的夾角都為300，求重力的兩分力。 2、重為500n的人通過(guò)滑輪拉住重為600n的重物，且都處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)滑輪重力及一切摩擦，求地面對(duì)人的支持力和摩擦力？ 3、如圖所示，物重g=4.6n，對(duì)物體施加與豎直方向成功370的推力，物體恰好沿豎直墻向上勻速滑動(dòng)，已知=0.2，

14、求f。,解答：1、如圖做平行四邊形，由圖可知f1=f2=g。 2、如圖所示對(duì)人進(jìn)行受力分析，采用正交分解法 可列出 t1=tcos300,t2=tsin300, t1=f靜，t2+f支=g人 3、先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，采用正交分解法，如圖，列式有f1=fsin370,f2=fcos370 水平方向有f1=f支，f2=g+f動(dòng)，可求出f。,第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,第一定律的理解：1 運(yùn)動(dòng)是物體的一種屬性，不需要力來(lái)維持。2 它揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，是產(chǎn)生加速度的原因。3 說(shuō)明了任何一個(gè)物體都有一個(gè)重要的性質(zhì)-慣性。 慣性的理解：1 它是指物體總有保持原來(lái)狀態(tài)的本性，不能

15、克服，不能避免。2 只與物體本身有關(guān)，與物體是否運(yùn)動(dòng)，是否受力無(wú)關(guān)，任何物體不論是運(yùn)動(dòng)還是靜止，不論物體狀態(tài)改變還是沒(méi)有改變，物體都有慣性。3 慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)。4 慣性不是力，是物體本身固有的屬性。 第二定律的理解：1 f合、m、a都是對(duì)同一物體而言。2 a與f合是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，同時(shí)變化。 第三定律的理解：1 作用力與反作用力相的互依賴性，它們相互依存，互以對(duì)方作為自已存在的前提。2作用力與反作用力相的同時(shí)性同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，同時(shí)變化，沒(méi)有先后。3作用力與反作用力相的性質(zhì)相同，它們必定是同種性質(zhì)的力。4 由于作用在不同的物體上，不能把它們合成或抵消。 超重和失重的理

16、解：1 當(dāng)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體的重力,力并沒(méi)有變化。2 物體處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上還是向下運(yùn)動(dòng)，而在于加速度方向是向上還是向下。3 當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，重力只產(chǎn)生使物體具有a=g的加速度效果，不產(chǎn)生其它效果。4 處于超重或失重狀態(tài)下液體的浮力公式為f浮=v排（g+a)或f浮=v排（g-a)，完全失重時(shí)，f浮=0。 動(dòng)力學(xué)的兩類問(wèn)題：1 已知力求運(yùn)動(dòng)。2 已知運(yùn)動(dòng)求力。 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍：1 宏觀物體。2 低速運(yùn)動(dòng)的物體。 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的解題步驟：1 確定研究對(duì)象。 2 畫(huà)受力分析圖。3 定方向或建立坐標(biāo)系。4 列方程。 5 求解，分析結(jié)果或檢驗(yàn)。 練習(xí)題

17、1、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是指 a 物體速度的改變 b 物體速度方向的改變 c 物體速度的改變 d 物體速度大小和方向都改變,2 、下列情況中，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改了的是 a 物體沿斜面勻速下滑 b 將物體豎直上拋，物體在空中的運(yùn)動(dòng) c 跳傘員正在豎直下落，速率保持不變。 d 汽車在拐彎時(shí)減速行駛 3、下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 a 力是物體產(chǎn)生加速度的原因 b 力是改變物體慣性大小的原因 c 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，則物體一定有了加速度 d 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，說(shuō)明物體的速度大小和方向一定發(fā)生了改變。 4、關(guān)于超重和失重，下列說(shuō)法中正確的是 a 超重就是物體的重力增加了 b 失重就是物體的重力減少了

18、 c 完全失重就是物體的重力一點(diǎn)都沒(méi)有了 d 不論物體是超重還是失重，物體的重力始終不變。 5、一個(gè)人站在臺(tái)秤上，在人下蹲的過(guò)程中，讀數(shù)的變化是 a 先減小，后還原。 b 先增大，后還原 c 始終不變。 d 先減小，后增大，再還原,6、關(guān)于慣性，下列說(shuō)法中正確的是 a 物體在不受作用時(shí)，才有慣性。b 物體運(yùn)動(dòng)速度越大，慣性越大 c 無(wú)論物體如何運(yùn)動(dòng)，只要質(zhì)量大則慣性大 d 物體只在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，才有慣性。 7、手托一塊磚，開(kāi)始靜止 不動(dòng)，當(dāng)手突然向上加速時(shí)，磚對(duì)手的壓力 a 一定小于手對(duì)磚的支持力。 b 一定等于手對(duì)磚的支持力。 c 一定大于手對(duì)磚的支持力。 d 一定等于磚的重力。 8、

19、如圖所示是電梯上升的速度圖像，若電梯地板上放一質(zhì)量為20kg的物體，則：前2s內(nèi)和4s到7s內(nèi)物體對(duì)地板的壓力為多少？ 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電梯的位移為多少？,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用,例1 自由下落的小球下落一段時(shí)間后與彈簧接觸，從它接觸彈簧開(kāi)始，至壓縮最短過(guò)程中，小球的速度、加速度、合外力的變化如何？ 分析：速度變化取決于加速度，而加速度取決于合外力，因此物體的受力分析為關(guān)鍵，在整個(gè)過(guò)程中，重力不變，彈力隨彈簧形變而變化，所以以分析彈簧上彈力為主。 剛開(kāi)始時(shí)彈簧形變較小，固彈力較小，有g(shù)f彈，f合=g-f 彈，方向向下，與物體的速度方向相同，物體加速，但由于彈力不斷增大，f合不斷減小，故加速度不斷減

20、小 當(dāng)g=f彈時(shí)，f合=0，a=0，速度達(dá)最大 由于慣性物體繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，但此時(shí)彈簧的形變較大，即gf彈，f合= f彈-g，方向向上，與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，物體減速，隨著物體向下速度的不斷減小，形變卻越來(lái)越大，即彈力越來(lái)越大，合力越來(lái)越大，加速度越來(lái)越大。當(dāng)速度減為零時(shí)，形變最大，彈簧不再縮短。,例題 2 質(zhì)量為m 的人站在地面上，用繩通過(guò)定滑輪將質(zhì)量為m的重物放下，若重物以加速度a下降，則人對(duì)地面的壓力為多少？ 分析：?jiǎn)栴}中涉及到兩個(gè)物體，其中重物做加速運(yùn)動(dòng)，人靜止，對(duì)人和重物分別進(jìn)行受力分析。 重物受重力及繩子的拉力，重物做加速運(yùn)動(dòng)有 mg-t=ma,有t=mg-ma=m(g-a) 人受重力、支持力及繩子的拉力處于靜止?fàn)顟B(tài)有 mg=t1+fn t1=t，fn與人對(duì)地面的壓力為作用力與反作用力 所以人對(duì)地面的壓力為mg-m(g-a).,例3 一質(zhì)量為m的物體，沿粗糙斜面下滑，下面幾個(gè)圖中，哪個(gè)能正確表示物體加速度與傾角的關(guān)系 分析：對(duì)物體進(jìn)行受力分析，物體受三個(gè)力：重力、支持力、摩擦力。物體沿斜面 加速下滑，則物體的合力沿斜面向下，建立如圖所示的坐標(biāo)系 由圖中關(guān)系可知n=f2 f1-f=ma 由f=fn有f=n=f2(n=f2） （作用力與反作用力） ma=mgsin-mgcos,得 a=gsin-gcos，