物體間的相互作用課件

1、1.力的一般知識(shí)：（1）力的概念： 物體間的相互作用叫力。（2）力的作用效果： 力能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；能使物體發(fā) 生形變。（3）力的三要素： 力的大小、方向、作用點(diǎn)叫力的三要素。：掌握一種力可按“力產(chǎn)生的條件、力的大小、方向、作用點(diǎn)的順序”去思考和記憶。物體間的相互作用（4）力的圖示： 用畫圖的方法表示力；結(jié)果為一條有向 線段。畫力的示意圖時(shí)，可把力的作用點(diǎn) 畫在一點(diǎn)上，可不等分線段。（5）力的相互性： 甲、乙兩個(gè)物體發(fā)生相互作用時(shí)，甲給 乙有一個(gè)作用力，同時(shí)乙也給甲一個(gè)作 用力。 ：且兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用線 在一條直線上、作用點(diǎn)在兩個(gè)物體上。同時(shí)增大、同時(shí)減??；同時(shí)存在、同時(shí)消失

2、；且屬同一性質(zhì)的力。（6）力的種類：按性質(zhì)分：重力、彈力、摩擦力、按力產(chǎn)生的效果分：動(dòng)力、阻力、推力、拉力、壓力、支持力、浮力、下滑力等。2.常見的三種力:（1）重力: 產(chǎn)生原因:由于地球的吸引使物體受到的力叫重力。 方向：重力的方向豎直向下；近似指向地心。作用點(diǎn)：在物體的每一點(diǎn)上；可等效認(rèn)為作用在一點(diǎn)上，這一點(diǎn)叫物體的重心。 ：若物體的質(zhì)量均勻分布，重心在物體的幾何中心。（2）彈力： 產(chǎn)生條件： A.物體相互接觸、B.且發(fā)生彈性形變。 大?。?形變?cè)酱?，彈力越大。彈簧在彈性限?內(nèi)產(chǎn)生的彈力與形變量成正比。 F=Kx例1.如圖所示，兩根相同的輕彈簧S1 、S2 ，勁度系數(shù)均為K 4 102N

3、/m,，懸掛的重物的質(zhì)量分別為m1= 2kg和m2= 4kg，若不計(jì)彈簧質(zhì)量 取g= 10m/s2，則平衡時(shí)彈簧S1 、S2的伸長(zhǎng)分別為（ ）A .5cm、10cm 、 B. 10cm、5cm 、 C. 15cm、10cm 、 D.10cm、15cm 。2 如下圖所示中a、b、c，為三個(gè)物塊，M、N為兩個(gè)輕質(zhì)彈簧，R為跨過光滑定滑輪的輕繩，它們連接并處于平衡狀態(tài)，下列說法正確的是（ ） A 有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài) B 有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài) C 有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而 M處于拉伸狀態(tài) D 有可能N處于拉伸狀態(tài)而M 處于不伸不縮狀態(tài) ：多數(shù)情況求彈力要根據(jù)力作用的

4、效果求，可根據(jù)力的作用效果用平衡條件或牛頓定律列出方程求解。例3.如圖所示，小車上固定一根折成角的曲桿桿的另一端固定一質(zhì)量為m的球，則當(dāng)小車靜止時(shí)桿對(duì)球的彈力大小及方向如何?例1.光滑半球面上的小球被一通過定滑輪的繩由底端緩慢拉到頂端的過程中，試分析繩的拉力F及半球面對(duì)小球的支持力FN的變化情況(如圖所示)例4如圖所示，A、B兩個(gè)物塊的重力分別是GA=3 N、GB=4 N，彈簧的重力不計(jì)，整個(gè)裝置沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)彈簧的彈力f=2 N，則天花板受到的拉力和地板受到的壓力有可能是( ) A1 N和6 N B5 N和6 N C1 N和2 N D5 N和2 N1例5 如右圖所示，一圓柱形容

5、器上部圓較細(xì)，下部的圓筒較粗且足夠長(zhǎng)，容器的底是一可沿下圓筒無摩擦移動(dòng)的活塞S，用細(xì)繩通過測(cè)力計(jì)F將活塞提著，容器中盛水，開始時(shí)，水面與上圓筒的開口處在同一水平面上（如圖），在提著活塞的同時(shí)使活塞緩慢地下移，在這一過程中，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F隨活塞下移的距離h的變化關(guān)系可用下圖中哪個(gè)表示（ ）方向：與形變方向相反。：常見的彈力有四種情況。 A：繩與物接觸，繩給物的拉力沿繩指向 繩收縮的方向。B：繩與物接觸，物給繩的拉力沿繩指向 繩伸張的方向。C：壓力的方向垂直于支持面指向被壓的 物體。D：支持力的方向垂直于支持面指向被支 持的物體。：輕桿、輕繩、輕彈簧產(chǎn)生彈力的特點(diǎn)：接觸面為曲面時(shí)，彈力的方向與曲面

6、的公切面垂直oab.N1N2.oabN1N2A.輕繩只能產(chǎn)生拉力，方向沿繩指向繩收縮的方向. B.彈簧產(chǎn)生的壓力或拉力方向沿彈簧的軸線方向 C.輕桿既可產(chǎn)生壓力又可產(chǎn)生拉力。且方向不一定沿桿若輕桿只受兩力，則二力必沿桿方向。作用點(diǎn)： 在物體的接觸點(diǎn)上，發(fā)生彈性形變的物體產(chǎn)生的彈力作用在引起形變的物體上。（3）摩擦力.滑動(dòng)摩擦力： 產(chǎn)生條件： 接觸且壓緊、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生、接觸面粗糙 大?。?與壓力的大小成正比，與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān)。即：f=N。 ：為物體間的摩擦因數(shù)，此公式只適用于計(jì)算滑動(dòng)摩擦力。方向： 沿接觸面與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。作用點(diǎn)： 在物體的接觸面上。：靜摩擦力；產(chǎn)生條件

7、： 接觸且壓緊、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨 勢(shì)、接觸面粗糙。 ：有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)及其方向可按假設(shè) 法來判斷。大?。篈：可隨迫使物體運(yùn)動(dòng)的外力的變化而變化。B：同樣壓力下，靜摩擦力存在一個(gè)最大值。稱此摩擦力為最大靜摩擦力。此時(shí)物體的狀態(tài)是將要運(yùn)動(dòng)而未運(yùn)動(dòng)。靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力，可近似認(rèn)為fmax=N。BA方向； 方向沿接觸面與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。BA：可用假設(shè)法判斷：假設(shè)物體間沒有靜摩擦力，物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向即為相對(duì)靜止時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向。作用點(diǎn)：在兩物體的接觸面上。 ：多數(shù)情況求靜摩擦力要根據(jù)力作用的效果求，可根據(jù)力的作用效果用平衡條件或牛頓定律列出方程求解。禁防用f=N算靜摩擦力。例1.如圖所

8、示，物體放在水平桌面上，在水平方向上共受三個(gè)力作用，即F1 .F2和摩擦力作用，體處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中F1 = 10N,F2 = 2N,若撤去F1 ，則物體受到的摩擦力是（ ）A 8N、方向向右 ； B. 8N、方向向左；C. 2N、方向向右 ； D. 2N、方向向左。例2如下圖所示，水平放置的傳輸帶如圖方向運(yùn)動(dòng)，物體A在傳輸帶上一起運(yùn)動(dòng)，并保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法中正確的是（ ） A 當(dāng)傳輸帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體A不受摩擦力 B 當(dāng)傳輸帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體A受摩擦力的方向向右 C 當(dāng)傳輸帶的速度逐漸變大時(shí)，物體A受摩擦力的 方向向右 D 當(dāng)傳輸帶的速度逐漸減小時(shí)，物體A受的摩擦力 的方向向左例3

9、.把一重為G的物體，用一個(gè)水平的推力F=kt(k為恒量，t為時(shí)間)壓在豎直的足夠高的平整的墻上（如圖），從t=0開始物體所受的摩擦力f隨t的變化關(guān)系是下圖中的哪一個(gè)例4.如圖所示，物體A的質(zhì)量為5kg,物體B的質(zhì)量為2kg, A與桌面之間的最大靜摩擦力fm 10N，為使系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，試求拉力F的大小。 例5.關(guān)于摩擦力,以下幾種說法,錯(cuò)誤的是 ( ) A摩擦力總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) B摩擦力與物體的運(yùn)動(dòng)方向有時(shí)是一致的 C摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向總是在一條直線上 D摩擦力的方向總是與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反BAF例6.如圖A、B兩木塊的質(zhì)量分別為2kg和

10、5kg，A、B間及B與水平地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2，求A、B在水平拉力下做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平拉力為多大？（滑輪和繩的質(zhì)量及摩擦忽略不計(jì)，g=10m/s2） 3.力的合成和分解(1)四個(gè)概念:如果一個(gè)力單獨(dú)作用在物體上產(chǎn)生的效果與幾個(gè)力同時(shí)作用在物體上產(chǎn)生的效果相同，那么這一個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力就叫這一個(gè)力的分力。已知分力求合力的過程叫力的合成；已知合力求分力的過程叫力的分解。(2)分力與合力的關(guān)系：等效關(guān)系；平行四邊形關(guān)系：以兩個(gè)分力圖示的線段為鄰邊做平行四邊形，其一條對(duì)角線與合力的圖示線段重合。 (3)求合力的方法： 平行四邊形法則； 以兩個(gè)分力圖示的線段為鄰邊做平行四邊形，再過

11、兩力的交點(diǎn)做對(duì)角線，量取對(duì)角線的長(zhǎng)度和方向就可求出合力的大小與方向。 三角形法則： 把第二個(gè)力的起點(diǎn)平移到第一個(gè)力的終點(diǎn)上，連接 第一個(gè)力的起點(diǎn)與第二個(gè)力的終點(diǎn)，連線即為合力的大小和方向。 解三角形法： 作出合成的平行四邊形或三角形，把合力看成 三角形的一個(gè)邊，通過解三角形的方法求出合力的大小和方向。 正交分解法： 建立坐標(biāo)系，把每個(gè)力進(jìn)行正交分解；求出X 方向的合力、Y方向的合力；再求總的合力。（4）合力的范圍：兩個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍：三個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍：A.若則：B.若F3F1+F2則：C.若F3F1-F2則：F1+F2+F3FF3-F1-F2例1.如圖所示，有五個(gè)力作用在同一點(diǎn)O，表示這

12、五個(gè)力的有向線段恰好為一個(gè)正六邊形的兩個(gè)鄰邊和三條對(duì)角線。已知F1=30N,求這五個(gè)力的合力為多少？OF1F5F4F3F2例2.已知同一平面內(nèi)三個(gè)共點(diǎn)力的大小均為30N，且方向互成1200的夾角，求合力的大小為多少？例3.如圖所示，三角形ABC三邊中點(diǎn)分別為D、E、F，在三角形中任取一點(diǎn)O，如果 三個(gè)有向線段代表三個(gè)力，那么這三個(gè)力的合力為：A.B.C.D.ABCDEFO 例4.下列幾組力中，合力可能為零的是（ ） A.3N、4N、5N B.2N、3N、6N C.4N、6 N、9 N D.5 N、6 N、1 1 N例5. 三個(gè)共點(diǎn)力 5N、10N、15N.其合力范圍是： 最大值是 最小值是 。

13、 例6. 三個(gè)共點(diǎn)力 5N、10N、25N.其合力范圍是：最大值是 最小值是 30N040N10N (4)力的分解方法：按力的作用效果或解題需要確定分力的方向；以合力為角線，分力的方向?yàn)猷忂叺姆较?做平行四邊形；平行四邊形的鄰邊表示分力的大小和方向。例1.用三根輕繩將質(zhì)量為m的物體懸掛在空中，如圖所示，已知繩ac和bc與豎直方向的夾角分別為30o和60o，求ac和bc繩受到的拉力分別為多少？例2.如圖所示，將一條輕而柔軟的細(xì)繩一端拴在天花板上的A點(diǎn)，另一端栓在豎直墻壁上的B點(diǎn)，A點(diǎn)和B點(diǎn)到O 點(diǎn)的距離相等，繩的長(zhǎng)度是OA的兩倍，將一質(zhì)量可以忽略不計(jì)的滑輪置于懸繩上，滑輪下懸掛一質(zhì)量為m 的重物

14、，忽略摩擦力的作用，求物體達(dá)到平衡時(shí)，繩子所受到的拉力是多大？ 例3： 在力的分解中，將一個(gè)已知力分解成 兩個(gè)力，在下述條件下，力的分解有唯一 結(jié)果的是（ ） A 給出兩個(gè)力的大小 ； B 給出兩個(gè)力的方向； C 給出一個(gè)力的大小和方向 ； D 給出一個(gè)力的方向與另一個(gè)力的大小。物體受力情況分析：確定研究對(duì)象；求那個(gè)力就以該力的受力物體為研研究對(duì)象;求哪個(gè)的運(yùn)動(dòng)就以該物體為究對(duì)象。分析已知力；分析重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力；分析彈力；分析摩擦力；：.只分析物體受到的力，不分析物體 施出的力； .按力的性質(zhì)分析的力，不能再按效果分析該力。：分析的結(jié)果要符合物體所處的狀態(tài)。 例1如圖所示容器內(nèi)盛有水器壁

15、AB呈傾斜狀有一個(gè)小物塊P處于圖示狀態(tài)并保持靜止，則該物體受力情況正確的是 ( )A. P可能只受一個(gè)力B. P可能只受三個(gè)力C. P不可能只受二個(gè)力D. P不是受到二個(gè)力就 是受到四個(gè)力DmgFfN4.物體的平衡：平衡狀態(tài)：物體相對(duì)地面處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。共點(diǎn)力：如果幾個(gè)力作用在物體一點(diǎn)上或其延長(zhǎng)相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力就叫共點(diǎn)力。 ：作用在質(zhì)點(diǎn)上的力可看成共點(diǎn)力。平衡條件：作用在物體上的合力為零。 平衡條件的幾種表示形式：（1）兩個(gè)力作用下物體平衡，這兩個(gè)力必然大小相等、方向相反、作用線在一條直線上。 三個(gè)力作用下物體平衡，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、方向相反、作用

16、線在一條直線上。三個(gè)以上的共點(diǎn)力作用下物體平衡，在兩個(gè)互相垂直的方向上合力同時(shí)為零。5.平衡條件的應(yīng)用方法：確定研究對(duì)象；分析對(duì)象的受力情況；分析對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況；應(yīng)用平衡條件處理力： 三個(gè)力作用，用做圖結(jié)合解三角形的方法求解；三個(gè)以上的力作用，用正交分解法求解。 整體與隔離法在平衡問題中的應(yīng)用： 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，組成系統(tǒng)的每一個(gè)物體都處于平衡狀態(tài)。一般地，當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時(shí)，用隔離法； 求系統(tǒng)受到的外力作用時(shí)，用整體法，整體法就是將整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行分析的方法。其優(yōu)點(diǎn)是研究對(duì)象少，未知量少。方程數(shù)少，故求解較為簡(jiǎn)捷，具體應(yīng)用中，應(yīng)將兩種方法結(jié)合使用。例1如圖所示

17、,小球用細(xì)繩系住放在傾角為的光滑斜面上，當(dāng)細(xì)繩由水平方向逐漸向上偏移時(shí)（線的一端仍在斜面），細(xì)繩上的拉力將( ) A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.先增大后減小 D.先減小后增大例2.如圖所示，一質(zhì)量為m的小物體靜止在傾角為=300的斜面上，當(dāng)給物體施一方向水平且與斜面平行的力F（F=mgsin）后，物體恰好能在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)求物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)例3.如圖所示，不計(jì)重力的細(xì)繩AB與豎直墻壁的夾角為600。輕桿BC與豎直墻壁的夾角為300，桿可繞C自由轉(zhuǎn)動(dòng)。若細(xì)能繩承受的最大拉力為200 N。輕桿能承受的最大壓力為300 N,則在B點(diǎn)最多能掛多重的物體？.例4.如圖所示，物體的質(zhì)量為2 kg

18、兩根輕細(xì)繩AB和AC的一端連接于豎直墻上，另一端系于物體上，在物體上另施加一個(gè)方向與水平方向成=600的拉力F,若要使繩都能伸直，求拉力F的大小范圍。( g= 10 m/s2) 例5.如圖所示， O為一輕質(zhì)滑輪，繩OC與豎直方向成300角，物體A和物體B用跨過定滑輪的輕繩相連，已知B的重量為100N，地面對(duì)B的支持力為80N，求： (1)物體B與地面之間的摩擦力；（2）物體A的重力；（3）繩OC的拉力例6. 如圖所示，質(zhì)量為m1=5kg的物體，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小為30N的力F推物體，物體沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng),斜面體質(zhì)量m2=10kg，且始終靜止。取g10ms2，求地面對(duì)斜面的摩擦力大小及支持力大小。例7.如圖所示，質(zhì)量為M的直角三棱柱 A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面傾角為質(zhì)量為m的光滑球B放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間。A和B都處于靜止?fàn)顟B(tài)，求地面對(duì)三棱柱支持力和摩擦力各為多大?例8.一吊橋由六對(duì)鋼桿懸吊著，六對(duì)鋼桿在橋面上分列兩排，其上端分別掛在兩根鋼纜上，如圖所示，已知圖中相鄰兩鋼桿間距離均為9m，靠橋面中心的鋼桿長(zhǎng)度為2 m，即(AA= DD =2 m，AD= DE= 9m，巳知兩端鋼纜與水平面成450角，若鋼桿自重不計(jì)，為使每根鋼桿承受相同負(fù)荷，試求