高中物理力學講義

1、高中物理力學講義第1頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四第一節(jié) 力 重力和彈力一 力力的概念：力是物體對物體的作用，力不能脫離物體而獨立存在。力的作用效果：使物體發(fā)生形變和改變物體的運動狀態(tài)。力是矢量，大小，方向，作用點為三要素。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、動力、阻力、向心力、回復力等。力的作用是相互的，施力物體同時是受力物體，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

2、變方向相反。具體有三種況。繩子上只產(chǎn)生拉力，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。 第2頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四彈力方向的三種類型一 兩物體的接觸為面與面，彈力方向重直 于面。 二 兩物體的接觸為點與面，彈力方向重直于面。 三 兩物體的接觸為點與點，彈力方向重直于過接觸 點的切面。第3頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四練習題1、關(guān)于力的概念，下列說法中正確的是A 一個受力物體可以對應一個以上的施力物體B 一個力必定聯(lián)系著兩個物體，其中任一個物體既是受力物體，又是施

3、力物體C 用手壓彈簧，手先給彈簧一個作用，彈簧壓縮后再反過來對手作用D 直接接觸的物體間一定有相互作用E 運動員將鉛球拋出后，鉛球的運動狀態(tài)仍在變化，鉛球仍為受力物體，但施力 物體不是運動員。F 懸掛 在空中的物體受重力作用的施力物體是繩子G 物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，一定是受到力的作用H 力對物體的力的作用效果完全由力的大小決定。2、對于被運動員踢出去在水平草地上運動的足球，以下說法中正確的是A 足球受到踢力 B 足球受到?jīng)_力 C 足球受地面對它的阻力D 足球不受任何作用力3、關(guān)于物體對水平支持面的壓力，下列說法中正確的是A 壓力就是物體的重力 B 壓力是物體重力的平衡力C 壓力的作用點在物體

4、上 D 壓力的作用點在支持面上4、一個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 把它放在保險柜中 D 改變它的運動狀態(tài)第4頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四5、在半球形光滑的容器中，放置一個細桿，如圖，細桿與容器的接觸點分別為A、B兩點，則容器上A、B兩點對細桿的作用力方向分別為A 均豎直向上 B 均指向球心C A點處指向球心O，B點處豎直向上。D A點處指向球心O， B點處垂直細桿向上。6、如圖，一個人重600N，用200N的力通過繩子和定滑輪拉一個靜止在地面上重600N的物體，則人受到 力、 力和 力的作用，其大小分別為 N，

5、 N和 N。第5頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四第二節(jié) 摩擦力一 摩擦力的種類 1、靜摩擦力 2、動摩擦力二 靜摩擦力 1、條件：相互接觸，接觸面粗糙，有相對運動趨勢 2、大?。河晌矬w平衡確定 3、方向：與相對運動趨勢方向相反例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狀態(tài)，求物體受到的靜摩擦力？第6頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四分析 由物體靜止知F合=0，有F1-G=0，且物體受靜摩擦力必等于F，即 F=5N。物體有向右運動的趨勢，故F的方向向左。例2 放在傳送帶讓的物體隨傳送帶一起做勻速運動，物體重力為G，傳送帶的與水平面

6、的夾角為，求物體所受靜摩擦力。分析 由物體做勻速運動知F合=0 物體受的力為：G、F1（支持力）、F（靜摩擦力）三個力 分解重力為G1= GSin 、G2=Gcos，應有F1=G2，F(xiàn)=G1 得F=GSin 方向：物體有沿斜面向下滑動的趨勢，故F的方向沿斜面向下第7頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四三 動摩擦力1、條件：相互接觸，接觸面粗糙，有相對運動2、大小：F=FN3、方向：與物體相對運動方向相反例1 質(zhì)量為M的物體受到水平方向的力F做用，向左做加速運動，已知動摩擦因數(shù)為，求物體受到的滑動摩擦力分析 如圖，F(xiàn)1=FN(作用力與反作用力）。 F1=Mg（平衡力），得FN

7、=Mg 則F= Mg例2 放在斜面上的物體沿斜面滑下，已知物體的質(zhì)量為M，斜面傾斜角為，動摩擦因數(shù)為，求物體受到的滑動摩擦力？第8頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四分析 由公式F=FN，要求出F得確定確 FN。因此得進行受力分析。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，F(xiàn)2=Mgcos，F(xiàn)3=Mgsin，支持力F1與F2相等。得FN=Mgcos，最終得F= Mgcos。第9頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四練習題練習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狀態(tài)，則物體所受的靜摩

8、擦力為多少？練習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，三個物體都處于靜止狀態(tài)，試分析三個物體所受的靜摩擦力。第10頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四第三節(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 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，從而分析物體的運動狀態(tài)，力分解是為了求某個分力，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方向上，

9、利用解直角三角形之便進行計算，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)。第11頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四例題1 三個共點力分別為F1=14N，F(xiàn)2=10N，F(xiàn)3=5N，求它們合力的最大值和最小值？分析 根據(jù)兩個力合力的范圍|F1-F2|FF1+F2，其中任一個力都在另外兩個力合成的范圍內(nèi)，故總的合力最小值為0，最大值為F1+F2+F3=29N。例題2 如圖，水的阻力f不變，求船在靠岸的過程中，下列說法哪些是正確的？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增大第12頁，共31頁

10、，2022年，5月20日，9點59分，星期四分析：由船做勻速運動可知F合=0，既Fx合=0，F(xiàn)y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 當船向左勻速運動的過程中，f不變， 不斷增大，故由式得T不斷增大。 由式得F1不斷減小。即拉力增大而浮力不斷減小。故A、C兩項正確。例3 用細線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

11、和5N，OC能承受足夠大的拉力，為使細線不被拉斷，則重物的重力最大值為多少？第13頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四如圖所示分析：由于物體處于靜止狀態(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，當物體重力增大時，OC繩拉力增大，同時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若T2=5N，則G=53，由此可判斷若增大物體的重力時，OAT先斷，得重力最大為52第14頁，共31頁，2022年，5月20日，

12、9點59分，星期四練習題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 對小盒 的支持力減小 B 斜面 對小盒 的摩擦力減小C 小盒對斜壓力減小 D 小盒將減速運動 3、如圖所示，一個半徑為R，重為 G的光滑均勻球，用長度為R的細 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 G，G/2 B 2G，G C 3G， 3G/2 D 2 3G/3， 3G/3第15頁

13、，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四第四節(jié) 物體的受力分析一 物體的受力分析目標：力的個數(shù)，各個力的方向。二 利用分析結(jié)果進行計算：平行四邊形法則，正交分解法。三 步驟：1 確定研究對象，找出志物體有相互作用物體， 2 先畫重力（方向固定），再畫接觸力（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），后畫其它力。 3 說明：如果某個力方向不易確定，可用假設法；合 力與分力不能重復分析。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。同時考慮斜面是否光滑，如果不光滑，繩上是否有拉力，第16頁，共31頁，2022年，

14、5月20日，9點59分，星期四 分析：如果斜面光滑要保證物體做勻速動動，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 不能保證做勻速運動，故斜面 不光滑。如果斜面 不光滑A、B向下運動時，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（滑動摩擦力）均相等。T1與T2為繩子分別對A、B 的拉力，大小相等、方向相等。如要使兩物體都做勻速運動，則必須有Gsin-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、滑動摩擦力并且大小都相等。第17頁，共31

15、頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四例2 重為G的小球在水平繩OA作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個相同的木塊并列于地面，已知，當1受力向右推力F而向前做勻速直線運動，求木塊3對4的作用力為多少？第18頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四分析：把n個物體看成一個整體進行受力分析，物體做勻速運動有F合=0，重力跟支持力平衡，F(xiàn)=nmg, mg=F/n。把個物體隔離開來進行受力分析并列式，如圖分別

16、為1、2、3和n物體的受力分析圖根據(jù)受力圖對1物體有T2+f=F，即T2=F-mg，對物體2有T3+f=T2，即T3= T2- mg，T3=T2- mg=F-2 mg （T2=T2)對物體3有T4+f=T3，即T4=T3- mg， T4=T3-mg=F-3mg（T3=T3)4物體對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第19頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四練習題1、物體的重力為100N，用兩根等長的細繩吊在天花板上，繩與天花板的夾角都為300，求重力的兩分力。2、重為500N的人通過滑輪拉住重為600N的重物，且都處

17、于靜止狀態(tài)，不計滑輪重力及一切摩擦，求地面對人的支持力和摩擦力？3、如圖所示，物重G=4.6N，對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，已知=0.2，求F。第20頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四解答：1、如圖做平行四邊形，由圖可知F1=F2=G。 2、如圖所示對人進行受力分析，采用正交分解法 可列出 T1=Tcos300,T2=Tsin300, T1=f靜，T2+F支=G人 3、先對物體進行受力分析，采用正交分解法，如圖，列式有F1=Fsin370,F2=Fcos370 水平方向有F1=F支，F(xiàn)2=G+f動，可求出F。第21頁，共31頁，20

18、22年，5月20日，9點59分，星期四第三章 牛頓運動定律第一定律的理解：1 運動是物體的一種屬性，不需要力來維持。2 它揭示了力與運動的關(guān)系，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是產(chǎn)生加速度的原因。3 說明了任何一個物體都有一個重要的性質(zhì)-慣性。慣性的理解：1 它是指物體總有保持原來狀態(tài)的本性，不能克服，不能避免。2 只與物體本身有關(guān)，與物體是否運動，是否受力無關(guān)，任何物體不論是運動還是靜止，不論物體狀態(tài)改變還是沒有改變，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都是對同一物體而言。2 a與F合是瞬時對應關(guān)系，同時產(chǎn)生，同時消失，同

19、時變化。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，互以對方作為自已存在的前提。2作用力與反作用力相的同時性同時產(chǎn)生，同時消失，同時變化，沒有先后。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。超重和失重的理解：1 當物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力第22頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四力并沒有變化。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動，而在于加速度方向是向上還是向下。3 當物體處于完全失重狀態(tài)時，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

20、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，F(xiàn)浮=0。動力學的兩類問題：1 已知力求運動。2 已知運動求力。牛頓運動定律的適用范圍：1 宏觀物體。2 低速運動的物體。應用牛頓運動定律的解題步驟：1 確定研究對象。 2 畫受力分析圖。3 定方向或建立坐標系。4 列方程。 5 求解，分析結(jié)果或檢驗。練習題1、物體運動狀態(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第23頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四2 、下列情況中，物體的運動狀態(tài)改了的是A 物體沿斜面勻速下滑 B 將物體豎直上拋，

21、物體在空中的運動C 跳傘員正在豎直下落，速率保持不變。D 汽車在拐彎時減速行駛3、下列說法中錯誤的是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 物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，則物體一定有了加速度D 物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，說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C 完全失重就是物體的重力一點都沒有了D 不論物體是超重還是失重，物體的重力始終不變。5、一個人站在臺秤上，在人下蹲的過程中，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，再還原第2

22、4頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四6、關(guān)于慣性，下列說法中正確的是A 物體在不受作用時，才有慣性。B 物體運動速度越大，慣性越大C 無論物體如何運動，只要質(zhì)量大則慣性大D 物體只在運動狀態(tài)發(fā)生變化時，才有慣性。7、手托一塊磚，開始靜止 不動，當手突然向上加速時，磚對手的壓力A 一定小于手對磚的支持力。 B 一定等于手對磚的支持力。C 一定大于手對磚的支持力。 D 一定等于磚的重力。8、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)物體對地板的壓力為多少？ 整個運動過程中，電梯的位移為多少？第25頁，共31頁，2022年，5

23、月20日，9點59分，星期四牛頓運動定律的應用例1 自由下落的小球下落一段時間后與彈簧接觸，從它接觸彈簧開始，至壓縮最短過程中，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，在整個過程中，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。剛開始時彈簧形變較小，固彈力較小，有Gf彈，F(xiàn)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(xiàn)合不斷減小，故加速度不斷減小當G=f彈時，F(xiàn)合=0，a=0，速度達最大由于慣性物體繼續(xù)向下運動，但此時彈簧的形變較大，即Gf彈，F(xiàn)合= f彈-G，方向向上，與物

24、體的運動方向相反，物體減速，隨著物體向下速度的不斷減小，形變卻越來越大，即彈力越來越大，合力越來越大，加速度越來越大。當速度減為零時，形變最大，彈簧不再縮短。第26頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四例題 2 質(zhì)量為M 的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質(zhì)量為m的重物放下，若重物以加速度a下降，則人對地面的壓力為多少？分析：問題中涉及到兩個物體，其中重物做加速運動，人靜止，對人和重物分別進行受力分析。重物受重力及繩子的拉力，重物做加速運動有 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狀態(tài)有 Mg=T1+FnT1=T，F(xiàn)n與人對地面的壓力為作用力與反作用力所以人對地面的壓力為Mg-m(g-a).第27頁，共31頁，2022年，5月20日，9點59分，星期四例3 一質(zhì)量為m的物體，沿粗糙斜面下滑，下面幾個圖中，哪個能正確表示物體加速度與傾角的關(guān)系分析：對物體進行受力分析，物體受三個力：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=mgs