第一節(jié)力的概念

1、第二章 力和物體的平衡§21 力的概念 重力 彈力 摩擦力【考點透視】內(nèi)容要求說明重力形變和彈力 胡克定律I彈簧組勁度系數(shù)問題的討論不作要求靜摩擦 滑動摩擦 摩擦力 動摩擦因數(shù)I不引入靜摩擦因數(shù)【知識網(wǎng)絡】(一)力的概念：力是物體對物體的作用。1力的基本特征（1）力的物質(zhì)性：力是物體對物體的作用，力不能脫離物體而獨立存在。（2）力的相互性：力的作用是相互的。當一個物體受到力的作用時，被作用的物體也會產(chǎn)生一個大小相等、方向相反的反作用力去作用于另一物體。（3）力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向。（4）力的獨立性：力具有獨立作用性。2力的分類：（1）按力的性質(zhì)分類：如重力（萬有引力

2、）、彈力、摩擦力、分子力、電場力、磁場力、核力（按現(xiàn)代物理學理論，物體間的相互作用分四類：長程相互作用，有引力相互作用、電磁相互作用；短程相互作用，有強相互作用和弱相互作用。宏觀物體間只存在前兩種相互作用。）（2）按力的效果分類：如壓力、支持力、拉力、動力、阻力、向心力、回復力 （3）按產(chǎn)生條件分：場力（非接觸力）、接觸力（二）常見的三類力。1.重力：重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。（注意：重力是萬有引力的一個分力，另一個分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，在兩極處重力等于萬有引力。由于重力遠大于向心力，一般情況下近似認為重力等于萬有引力。）（1）重力的大?。褐亓Υ笮〉扔趍g，g是常數(shù)，

3、通常等于9.8N/kg。（2）重力的方向：豎直向下。（3）重力的作用點重心（重力的等效作用點）注：物體重心的位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)：質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體的重心在物體的幾何中心。不規(guī)則物體的重心可用懸掛法求出重心位置。2彈力：發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復原狀，對跟它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。彈力產(chǎn)生的條件：物體直接相互接觸； 物體發(fā)生彈性形變。彈力的方向：跟物體恢復原狀的方向相同。壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面指向被壓或被支持的物體。繩對物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。 桿對物體的彈力不一定沿桿的方向。如果輕直桿只有兩個端點受力而處于平衡狀態(tài)，則輕桿兩端對物體的彈

4、力的方向一定沿桿的方向。彈力的大?。簩τ忻黠@形變的彈簧，彈力的大小可以由胡克定律計算。對沒有明顯形變的物體，如桌面、繩子等物體，彈力大小由物體的受力情況和運動情況共同決定。胡克定律可表示為（在彈性限度內(nèi)）：F=kx，還可以表示成F=kx，即彈簧彈力的改變量和彈簧形變量的改變量成正比。3滑動摩擦力：一個物體在另一個物體表面上存在相對滑動的時候，要受到另一個物體阻礙它們相對滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力。（1）產(chǎn)生條件：接觸面是粗糙；兩物體接觸面上有壓力；兩物體間有相對滑動。（2）方向：總是沿著接觸面的切線方向，且與相對運動方向相反。（3）大?。号c正壓力成正比，即F=FN ，其中的FN表示正壓力，

5、正壓力不一定等于重力G。4靜摩擦力：當一個物體在另一個物體表面上有相對運動趨勢時，所受到的另一個物體對它的力，叫做靜摩擦力。（1）產(chǎn)生條件：接觸面是粗糙的；兩物體接觸面上有壓力；兩物體有相對運動的趨勢（2）方向：沿著接觸面的切線方向，且與相對運動趨勢方向相反。（3）大?。河墒芰ξ矬w所處的運動狀態(tài)、根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律來計算。其可能的取值范圍是 0FfFm。注：摩擦力的方向和物體的運動方向可能成任意角度。通常情況下摩擦力方向可能和物體運動方向相同（作為動力），可能和物體運動方向相反（作為阻力），也可能和物體速度方向垂直（作為勻速圓周運動的向心力），在特殊情況下，可能成任意角度。運動的物體受

6、到的摩擦力不一定是滑動摩擦力，靜止的物體受到的摩擦力不一定是靜摩擦力?！镜湫屠}】例1下列說法正確的是( )A大小、方向都相同的兩個力，作用效果不一定相同B物體重力的大小等于它壓緊水平支持物的力的大小C重心就是物體上最重的一點D拳擊運動員用盡全力擊出一拳卻未擊中對方,故出拳過程中只有施力物體而沒有受力物體例2在探究彈簧彈力與彈簧伸長量之間關(guān)系實驗知道在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F與形變量x成正比，并且不同彈簧，其勁度系數(shù)也不同。某中學的探究學習小組從資料中查到：彈簧的勁度系數(shù)與彈簧的材料和形狀有關(guān)。該學習小組想研究彈簧的勁度系數(shù)與彈簧原長的關(guān)系，現(xiàn)有A、B、C、D四根材料和粗細完全相同僅長度不同的彈

7、簧。（1）學習小組的同學們經(jīng)過思考和理論推導，各自提出了自己的看法，其中甲同學認為彈簧的勁度系數(shù)可能與彈簧長度成正比，同學乙認為彈簧的勁度系數(shù)可能與彈簧原長成反比，甲、乙有一位同學的看法是正確的。你認為正確的是 （填“甲”或“乙”），就這一環(huán)節(jié)而言，屬于科學探究中的哪個環(huán)節(jié) （填序號）。A分析與論證 B進行實驗與收集證據(jù) C猜想與假設 D制定計劃與設計實驗（2）為驗證甲、乙誰的看法正確，可通過實驗完成，實驗器材除上述彈簧，已知質(zhì)量的幾個鉤碼外，還需要的實驗器材是 。（3）探究學習小組進行實驗記錄的數(shù)據(jù)如下：實驗數(shù)據(jù)記錄表 （g=10m/s2） 原長(cm)砝碼質(zhì)量(Kg)彈簧長度(cm) 彈簧

8、伸長量x(cm)彈簧勁度系數(shù)K(N/m)彈簧A10.000.313.003.00100彈簧B15.000.116.491.4967.1彈簧C20.000.224.00彈簧D30.000.132.992.9933.4 請完成上述表格，從實驗表格中得出的結(jié)論為： 。例3如圖所示，小車上固定著一根彎成角的曲桿，桿的另一端固定一個質(zhì)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=gtan水平向右運動.例4如圖所示，勁度系數(shù)為k2的輕質(zhì)彈簧，豎直放在桌面上，上面壓一質(zhì)量為m的物塊，另一勁度系數(shù)為k1的輕質(zhì)彈簧豎直地放在物塊上

9、面，其下端與物塊上表面連接在一起，要想使物塊在靜止時下面彈簧承受物重的2/3，應將上面彈簧的上端A豎直向上提高多大的距離? 例5長直木板的上表面的一端放有一鐵塊，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(即木板與水平面的夾角變大)，另一端不動，如圖示所示，寫出木板轉(zhuǎn)動過程中摩擦力與角的關(guān)系式，并分析隨著角的增大、摩擦力怎樣變化？(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) (90°）例6如圖所示，物塊M通過與斜面平行的細繩與小物塊m相連，斜面的傾角可以改變。討論物塊M對斜面的摩擦力的大小，則一定有（ ）A.若物塊M保持靜止，則角越大，摩擦力越大B.若物塊M保持靜止，則角越大，摩擦力越小C.若物塊M沿斜面下滑，

10、則角越大，摩擦力越大D.若物塊M沿斜面下滑，則角越大，摩擦力越小【自我檢測】1下列關(guān)于力的說法， 正確的是( )A兩個物體一接觸就會產(chǎn)生彈力B物體的重心不一定在物體上C滑動摩擦力的方向和物體運動方向相反D懸掛在天花板上的輕質(zhì)彈簧在掛上重2N的物體后伸長2cm靜止， 那么這根彈簧伸長1cm后靜止時， 它的兩端各受到1N的拉力2. 如圖所示，木塊質(zhì)量為m，跟水平桌面的動摩擦因數(shù)為，受水平向右的力F的作用勻速運動，從物體到邊緣開始，到物體下落為止，在此過程中物體保持勻速運動，下列說法正確的是（ ）A推力F因物體懸空部分越來越大而變小B推力F在物體下落前會變?yōu)樵瓉淼?/2C推力F始終是mgD因接觸面變

11、小，動摩擦因數(shù)會變大3一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到兩個拉力作用，拉力的大小如圖所示，物體處于靜止狀態(tài)，則：（1）若只撤去10N的拉力，則物體能否保持靜止狀態(tài)？ （2）若只撤去2N的力，物體能否保持靜止狀態(tài)？ 4如圖所示，在兩塊木板中間夾著一個50 N重的木塊A，左右兩邊對木板的壓力F均為150 N，木板和木塊間的動摩擦因數(shù)為0.2，如果想從下面把這木塊拉出來，需要多大的力？如果想從上面把它拉出來，需要多大的力？§21 力的概念 重力 彈力 摩擦力1關(guān)于力的概念，下列哪些說法是正確的（ ）A力是使物體產(chǎn)生形變和速度的原因B一個力必定聯(lián)系著兩個物體，其中每個物體既是受力物體又是

12、施力物體C只要兩個力的大小相同，它們產(chǎn)生的效果一定相同D兩個物體相互作用，其相互作用力可以是不同性質(zhì)的力2在生活中，我們有這樣的常識：用手握瓶，將瓶提離桌面，瓶越重，越要用力握緊瓶，這樣是為了（ ）A增加對瓶的摩擦力B增加對瓶的壓力C增加手瓶間的摩擦因數(shù)D增加手瓶間的最大靜摩擦力3關(guān)于物體的重心，下列說法中正確的是（ ）A重心就是物體上最重的一點B形狀規(guī)則的物體的重心，一定在它的幾何中心C重心是物體所受重力的作用點，故重心一定在物體上D用細軟線將物體懸掛起來，靜止時重心一定在懸線所在直線上4關(guān)于相互接觸的兩物體之間的彈力和摩擦力，下列說法正確的是（ ）A有摩擦力一定有彈力B摩擦力的大小與彈力成

13、正比C有彈力一定有摩擦力D彈力是動力，摩擦力是阻力5如圖所示，一木板B放在粗糙的水平地面上，木塊A放在B的上面，A的右端通過輕質(zhì)水平彈簧與豎直墻壁連接現(xiàn)用水平力F向左拉B，使B以速度v向左勻速運動，這時彈簧對木塊A的拉力大小為FT則下列說法正確的是AA和 B之間滑動摩擦力的大小等于FB木塊B受到地面滑動摩擦力的大小等于FFTC若木板以2v的速度運動，木塊A受到的摩擦力大小為2FTD若作用在木板B上的水平力為2F，則地面受到的滑動摩擦力的大小仍等于FFT 6運動員用雙手握住豎直的竹竿勻速攀上和勻速下滑時，他所受到的摩擦力分別為F上和F下，那么它們的關(guān)系是（ ）AF上向上，F(xiàn)下向下，F(xiàn)上FBF上向

14、下，F(xiàn)下向上，F(xiàn)上F下CF上向上，F(xiàn)下向上，F(xiàn)上F下DF上向上，F(xiàn)下向下，F(xiàn)上F下7用一水平力F將兩鐵塊A和B緊壓在豎直墻上而靜止，如圖所示，對此，下列說法中正確的是（ ）A鐵塊B受A給它的摩擦力方向可能向上，也可能向下B鐵塊B肯定受墻給它的豎直向上的摩擦力C鐵塊A肯定對B施加豎直向上的摩擦力DB受墻的摩擦力方向可能向上，也可能向下8S1和S2表示勁度系數(shù)分別為k1和k2的兩根彈簧，k1k2；a和b表示質(zhì)量分別為ma和mb的兩個小物塊，mamb。將兩彈簧與物塊按圖方式懸掛起來.現(xiàn)要求兩根彈簧的總長度最大，則應使（ ）AS1在上，a在上BS1在上，b在上CS2在上，a在上DS2在上，b在上9物塊

15、A、B放在光滑水平面上并用輕質(zhì)彈簧相連，如圖所示。今對物塊A、B分別施以方向相反的水平力F1、F2，且F1大于F2。則彈簧的示數(shù)（ ）A一定等于F1+F2；B一定等于F1-F2；C一定大于F2小于F1；D條件不足，無法確定。ABF1F210如圖所示,甲、乙兩根相同的條形磁鐵吸在一起，置于水平木質(zhì)桌面上，已知兩磁鐵間的磁力作用大小為F，每根磁鐵重為G，則磁鐵乙對磁鐵甲的彈力作用大小為 ，磁鐵乙對桌面的彈力大小為 。 11用勁度系數(shù)k=490 N/m的輕彈簧，沿水平桌面水平拉一木板使它做勻速直線運動，彈簧的長度l1=12 cm。若在木板上加上一個質(zhì)量m=5 kg的鐵塊，仍用原彈簧拉住它沿水平桌面做

16、勻速運動，彈簧的長度l2=14 cm，則木板與水平桌面間的動摩擦因數(shù)為多少？12如圖所示，物體A被壓在物體B和水平地面之間，A、B的質(zhì)量分別為10kg和30kg，A與B及B與地面之間的動摩擦因數(shù)都為µ=0.2。(1)要用水平力F將整體拉動，則拉力的大小至少應為多少？ (2) 若 B用水平繩子拴在墻上,則要把A向右拉動，施加的水平力F又應為多少?（g=10m/s2） 參考答案：【典型例題】例1A （大小和方向都相同的兩個力，如果作用在不同的物體上，那么所產(chǎn)生的作用效果可以是不同的，故A是正確的；只有在物體與水平支持物間保持平衡狀態(tài)時物體重力的大小才有可能等于它壓緊水平支持物的力的大小；

17、物體上各部分都受到重力的作用，好象集中作用于物體上的一點，該點叫物體的重心，故重心并不是物體上最重的一點，物體的重心也有可能不在物體上；D選項中若對雙方運動員而言，由于拳未擊中對方，故不存在相互作用力，但對出拳方而言，在出拳過程中，他的手臂肌肉和骨骼之間產(chǎn)生力的作用，其施力物體為肌肉，受力物體為骨骼。）例2 （1）乙 C （2）鐵架臺、刻度尺 （3） 4.00cm 50N/m結(jié)論為：在實驗允許的誤差范圍內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長度成反比。例3當彈力方向不易確定時，可根據(jù)物理規(guī)律作合理假設。（1）根據(jù)物體平衡條件知，桿對球產(chǎn)生的彈力方向豎直向上，且大小等于球的重力mg。(2)選小球為研究對象，因

18、小球具有水平向右的加速度，所以彈力的方向應斜向右上方，假設小球所受彈力方向與豎直方向的夾角為(如圖所示)，根據(jù)牛頓第二定律有：Fsin=ma， Fcos=mg解得：F=m， tan=(3)由（2）知F=m=mg/cos,tan=,=a，即彈力方向沿桿向上例4解決本題的關(guān)鍵是明確每根彈簧的狀態(tài)變化。有效的辦法是明確每根彈簧的初末狀態(tài)，必要時畫出直觀圖。末態(tài)時物塊受力分析如圖所示，其中F1、F2分別是彈簧k1、k2的作用力。物塊靜止時有F1+F2=mg初態(tài)時，彈簧k(壓縮)的彈力F=mg 末態(tài)時，彈簧k(壓縮)的彈力F=mg 彈簧k2的長度變化量x2=F2/k2=(F2-F2)/k2=由式得F1=

19、mg/3初態(tài)時，彈簧k1(原長)的彈力F1=0末態(tài)時，彈簧k1(伸長)的彈力F1=mg/3彈簧k1的長度變化量x1=F1/k1=(F1-F1)/k1=mg/3k由幾何關(guān)系知所求為x1+x=mg(k1+k)/3kk2. 例5本題的關(guān)鍵是明確是靜摩擦還是動摩擦；根據(jù)平衡條件或牛頓運動定律來求靜摩擦，根據(jù)滑動摩擦力公式求動摩擦.物體受力分析如圖所示轉(zhuǎn)動較小角度時，壓力F=FN=mgcos較大，最大靜摩擦力較大，而重力沿斜面向下的分力mgsin較小，因此，鐵塊受靜摩擦力作用，由力的平衡條件知，靜摩擦力F靜=mgsin,增大，F(xiàn)靜增大.隨著增大，壓力F=FN=mgcos減小，最大靜摩擦力減小，而重力沿斜面向下的分力mgsin增大，因此，當角超過某一值時，鐵塊受滑動摩擦力作用，由F滑=FN知，F(xiàn)滑=mg