力、重力、彈力、摩擦力-知識講解-提高doc

1、PAGE 力、重力、彈力、摩擦力編稿：周軍 審稿：張金虎【考綱要求】知道重力的特點，理解重心的概念；理解彈力產生的條件，會確定彈力的方向；能熟練應用胡克定律求彈簧彈力的大?。焕斫饽Σ亮Ξa生的條件，會判斷摩擦力的有無，能確定摩擦力的種類；能結合力學知識求解摩擦力的大小和方向?！究键c梳理】考點一：力的基本概念要點詮釋：1.力的定義:力是物體對物體的作用,在國際單位制中,力的單位是牛頓,簡稱牛,符號是N.2.力的三要素:大小方向作用點.3.力的基本特征(1)力的物質性:力是物體對物體的作用,一個物體受到力的作用,一定有另一個物體對它施加這種作用,力是不能離開物體而獨立存在的.(2)力的相互性:力的作

2、用是相互的,任何兩個物體之間力的作用總是相互的,施力物體同時也一定是受力物體.(3)力的矢量性:力是矢量,既有大小,也有方向,物理學中把既有大小又有方向的物理量稱為矢量.(4)力的獨立性:一個力作用于某一物體上產生的效果,與這個物體是否同時受其他力無關.4力的分類按性質分：重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力、核力按效果分：動力、阻力、壓力、支持力、向心力按作用方式分按研究對象分：內力、外力。5四種基本相互作用引力相互作用、電磁相互作用、強相互作用、弱相互作用。考點二：重力要點詮釋：1.重力的定義由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力.實際上重力是地球對物體引力的一個分力,而引力的另一個分力提供物

3、體隨地球自轉所需的向心力.說明:地球表面附近的物體都受到重力的作用.重力是由于地球的吸引而產生的,但不能說重力就是地球的吸引力.重力的施力物體就是地球.2.重力的大小由G=mg計算,g=9.8 N/kg.用彈簧測力計測量,物體處于平衡狀態(tài)(即靜止或勻速運動狀態(tài)),彈簧測力計的示數(shù)等于重力的大小.說明:在地球表面上不同的地方,物體的重力大小是不同的,緯度越高,物體的重力越大,因而同一物體,在兩極比赤道受到的重力大.一個物體的重力不受運動狀態(tài)的影響,與是否還受其他力的作用也無關系.在處理物理問題時,在地球表面和在地球附近某一高度的地方,一般認為同一物體受的重力不變.3.重力的方向:豎直向下(即垂直

4、于水平面向下).說明:重力的方向沿鉛垂線方向,與水平面垂直,不一定指向地心,但在兩極和在赤道上的物體,所受重力的方向指向地心. 重力的方向不受其他作用力的影響,與運動狀態(tài)也沒有關系.4.重力和質量的關系項目質量重力不同性質物體本身的一種屬性是物體受到地球的吸引力的一個分力變化情況不隨地理位置的改變而發(fā)生變化隨著地理位置的不同而有所變化測量工具天平 (杠桿原理) 測力計(二力平衡原理)物理性質標量矢量聯(lián)系G=mg說明:重力的大小由物體本身的質量和所處位置的重力加速度決定,與其他因素都沒有關系.要點三、彈力要點詮釋：1.彈力的定義發(fā)生彈性形變的物體,由于要恢復原狀,要對與它接觸的物體產生力的作用,

5、這種力稱為彈力.如下圖,用手向右拉彈簧,彈簧因形變(伸長)而產生彈力F,它作用在手上,方向向左.因此,彈力的施力者是發(fā)生彈性形變的物體,受力者是使它發(fā)生彈性形變的物體. 2.彈力的產生條件:兩物體直接接觸.兩物體發(fā)生彈性形變.3.判斷彈力有無的方法彈力的方向總是跟形變的方向相反,但是在很多情況下,接觸處的形變不明顯,這就給彈力是否存在的判定帶來了困難.通常用以下兩種辦法可以解決: (1)假設法:即假設接觸處有彈力,看物體的運動狀態(tài)是否與當前情況一致,假設一致,那么假設正確,接觸處有彈力;假設不一致,那么假設錯誤,接觸處無彈力.但是“假設法有一定的局限性,只對較簡單的情況適用.我們深入思考彈力產

6、生的原因可知,彈力是被動出現(xiàn)的,它屬于被動力.彈力是否存在,是由主動力和運動狀態(tài)決定的.(2)分析物體所受的主動力和運動狀態(tài),是判斷彈力有或無的金鑰匙.分析主動力,就是分析沿彈力所在的直線上,除彈力以外其他力的合力,看這些力的合力是否滿足題目給定的狀態(tài),假設滿足,那么不存在彈力;假設不滿足,那么存在彈力.4.彈力的大小:與物體的形變程度有關,形變量越大,產生的彈力越大;形變量越小,產生的彈力越小.一般情況下,彈力的大小可以利用平衡條件或牛頓定律計算出來;對于彈簧的彈力,在彈性限度內遵循胡克定律.5.彈力的方向彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力的方向相反,或者就是物體恢復原狀的趨勢

7、的方向.彈力是接觸力，不同的物體接觸，彈力方向的判斷方法不同：例如，繩子只能產生拉力，物體受繩子拉力的方向總是沿繩子指向其收縮的方向。桌面產生的支持力的方向總是垂直于支持面指向被支持的物體。桿的彈力比較復雜，不一定沿桿也不一定垂直于桿，需根據(jù)受力情況或物體運動狀態(tài)而定。要點四、摩擦力要點詮釋：1摩擦力的定義兩個相互接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動趨勢時，就會在接觸面上產生阻礙相對運動的力，這種力叫做摩擦力。2產生條件1相互接觸的物體間有彈力；2接觸面粗糙；3接觸面間有相對運動或相對運動趨勢。這三個條件缺一不可。3靜摩擦力1定義：兩個相互接觸的物體間只有相對運動的趨勢，而沒有相對運動

8、，這時的摩擦力叫做靜摩擦力。2靜摩擦力的方向：總是沿著接觸面，并且跟物體相對運動趨勢的方向相反。3靜摩擦力的特點：靜摩擦力與外力有關，在兩物體接觸面上的彈力一定的情況下，靜摩擦力有一個最大值，叫做最大靜摩擦力，兩物體間實際的靜摩擦力F在零與最大靜摩擦力之間，即。4滑動摩擦力1定義：當一個物體在另一個物體表面滑動時，會受到另一個物體阻礙它滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力。2滑動摩擦力的方向：總是沿著接觸面，并且跟物體的相對運動的方向相反。3滑動摩擦力的大小跟正壓力成正比。用表示正壓力的大小，那么有，其中是比例常數(shù)沒有單位，叫做動摩擦因數(shù)。要點五、關于摩擦力的幾點說明要點詮釋：1.靜摩擦力的有無及方

9、向的確定方法判斷物體間有無靜摩擦力及確定靜摩擦力的方向時常用的方法有三種：1根據(jù)“靜摩擦力與物體相對運動的趨勢方向相反來判斷。關鍵是搞清“相對的含義。在具體應用時，可先假定接觸面光滑，如果這時物體與接觸面發(fā)生相對滑動，可知物體與接觸面有相對運動趨勢。而相對運動趨勢方向即為假定光滑時物體相對接觸面運動的方向。2根據(jù)摩擦力的效果來判斷：如平衡其他力、做動力、做阻力、提供向心力等來判斷其方向；再根據(jù)平衡條件或牛頓運動定律來計算大小。用牛頓第二定律判斷，關鍵是先判斷物體的運動狀態(tài)即加速度方向，再利用牛頓第二定律確定合力的方向，然后受力分析判定靜摩擦力的方向。如圖中物塊A和B在外力F作用下一起沿水平面向

10、右以加速度a做勻加速直線運動時，摩擦力使A物體產生加速度，大小為ma，方向水平向右。3利用牛頓第三定律來判斷此法關鍵是抓住“摩擦力是成對出現(xiàn)的，先確定受力較少的物體受到的摩擦力方向，再確定另一物體受到的摩擦力方向。2.靜摩擦力大小的確定靜摩擦力大小與壓力無關，但其最大值與壓力有關，靜摩擦力可以在一定范圍內調整大小使物體保持相對靜止。其大小可以用下面兩種方法判斷：1物體處于平衡狀態(tài)時利用力的平衡條件來判斷其大??；即靜摩擦力的大小等于與之平衡的外力大小。2物體有加速度時，假設只有摩擦力，那么。例如勻速轉動的圓盤上物塊靠摩擦力提供向心力產生向心加速度。假設還受其他力，那么，先求合力再求摩擦力。這種與

11、運動狀態(tài)有關的特點，與滑動摩擦力不同。3.對滑動摩擦力公式的進一步理解1叫動摩擦因數(shù)，它與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關，無單位。2滑動摩擦力F的大小與物體的運動速度無關，與接觸面的大小也無關。3公式中的是兩個物體接觸面間的壓力，稱為正壓力垂直于接觸面的力，性質上屬于彈力，它不是物體的重力，大小也不一定等于物體的重力，許多情況下需結合物體的平衡條件加以確定。4.受靜摩擦力的物體一定靜止嗎？摩擦力一定與運動方向相反嗎？物體是否受到靜摩擦力與物體處于靜止還是運動狀態(tài)沒有關系，關鍵是物體相對于其接觸的物體是否靜止，像皮帶傳送機把貨物運往高處，物體是運動的，但物體相對于皮帶沒有滑動，受到的是靜摩擦力

12、。其實，生活中很多運動的物體都受到靜摩擦力的作用，如一個人端著一杯水走路，杯子受到手的摩擦力；人走路時受地面的摩擦力；站在啟動的火車上的人受到車廂底板的摩擦力；拔河比賽時人受繩子的摩擦力等都是靜摩擦力。因此受靜摩擦力的物體可以是靜止的，也可以是運動的。一談到摩擦力，有人覺得摩擦力總是在阻礙物體的運動，是阻力。其實不然，原因是他把“阻礙物體的運動和“阻礙物體間的相對運動混淆了，摩擦力總是阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢，而不一定阻礙物體的運動?；瑒幽Σ亮Φ姆较蚺c物體間相對運動的方向相反。因此，判斷摩擦力方向時一定明確“相對的含義，“相對既不是“對地，也不是“對觀察者?！跋鄬Φ氖歉佑|的物體，

13、所以滑動摩擦力的方向可能與物體運動方向相反，也可能相同，也可能與物體運動方向成一定的夾角。要點六、常見三種性質的力的比較要點詮釋：產生條件大小方向作用點聯(lián)系重力由于地球的吸引與物體的質量成正比總是豎直向下在物體的重心彈力物體之間接觸并發(fā)生彈性形變對彈簧：由彈性形變的大小決定彈簧的彈力與物體的形變方向相反在接觸面上摩擦力接觸物體間相互擠壓并發(fā)生相對運動或有相對運動趨勢靜摩擦力由外力或運動狀態(tài)確定。滑動摩擦力與相對運動或相對運動趨勢方向相反在接觸面上彈力是摩擦力產生的必要條件之一注意：壓力與重力易混淆，誤認為壓力就是重力，或者知道壓力和重力不是同一個力，但誤認為二者總是等大，至少水平支撐面的壓力與

14、重力等大。其實這些認識都是錯的，壓力與重力等大的條件是物體要靜止放在水平支撐面上或與水平支撐面一起做勻速直線運動，并且不能受到在豎直方向有分力的其他力的作用。分清壓力和重力十分重要，例如：滑動摩擦力公式中的是正壓力，不是重力。又如用彈簧秤測量物體的重力，彈簧秤反映的是其產生的彈力大小，欲讓彈簧秤能測出重力，物體必須靜止豎直懸掛在彈簧秤下?！镜湫屠}】類型一、對力、重力、重心概念的理解例1、質量為2 kg的物體被一根鄉(xiāng)田繩懸吊在天花板下靜止g取9.8 N/，那么以下說法正確的選項是 A物體重力大小等于19.6 NB物體對繩的拉力與物體重力的大小、方向均相同，所以它們是同一個力C剪斷細繩后，物體不

15、受任何力的作用D物體的各部分中，只有重心處受重力【答案】A【解析】由重力和質量的關系可知=29.8N=19.6 N，A選項正確；判斷兩個力是否是同一個力不能僅看大小、方向是否相同，還要看作用點、性質等因素。物體對繩的拉力，施力物體是該物體，受力物體是繩，作用點在繩上，屬于彈力，而重力的施力物體是地球，受力物體是該物體，作用點在物體上，它們不是同一個力，B選項不正確；剪斷細繩后，物體仍受重力作用，C選項不正確；物體的各部分都受重力，從“效果上看跟重力作用在重心一樣，D選項錯。【總結升華】理解重力的關鍵：1方向豎直向下。2重力的大小與物體的運動狀態(tài)無關，但隨高度和緯度的不同而不同。3拉力或壓力不一

16、定等于重力。舉一反三【變式】關于物體重心的以下說法正確的選項是( )A.物體各部分所受重力的合力集中于一點,該點即為物體的重心B.有規(guī)那么形狀的物體,重心即是其幾何中心C.物體的重心可能不在該物體上D.物體的形狀不變,當它被舉高或傾斜時,重心在物體上的位置不變【答案】ACD類型二、彈力的產生及方向例2、如下圖，小車上固定著一根彎成角的曲桿，桿的另一端固定一個質量為m的球。試分析以下兩種情況下桿對球的彈力方向：1小車處于靜止狀態(tài)；2小車以加速度a水平向右運動?！窘馕觥?根據(jù)物體平衡條件可知，桿對球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，假設小球所受桿的彈力方向與豎直方向的

17、夾角為，如下圖， 根據(jù)牛頓第二定律有 兩式相除得?！究偨Y升華】桿對球的彈力方向與球的運動狀態(tài)有關，并不一定沿桿的方向，這與輕繩所產生的彈力方向是有區(qū)別的。 舉一反三【變式1】如下圖，各圖中A是否受彈力作用？假設有，指明彈力方向，并作彈力的示意圖(圖中各物體靜止，、圖中各接觸面均光滑)【答案】【變式2】三個相同的支座上分別擱著三個質量和直徑都相等的光滑圓球a、b、c，支點P、Q在同一水平面上，a球的重心位于球心，b球和c球的重心、分別位于球心的正上方和球心的正下方，如圖18所示，三球均處于平衡狀態(tài)，支點P對a球的彈力為，對b球和c球的彈力分別為、，那么 圖18A. B. C. D. 【答案】A【

18、解析】此題的干擾因素是三個球的重心在豎直方向的位置發(fā)生了變化a在球心、b在球心之上、c在球心之下。但是三個球的質量和直徑都相等，重力方向均豎直向下，而且支點的支持力方向也完全相同，所以它們受力情況完全相同，支持力大小也必然相同，所以選項A正確。類型三、彈力有無的判斷方法例3、如下圖，小球B放在真空容器A內，球B的直徑恰好等于正方體A的邊長將它們以速度v0豎直向上拋出，以下說法中正確的選項是()A假設不計空氣阻力，上升過程中，A對B的壓力向下B假設考慮空氣阻力，上升過程中，A對B的壓力向下C假設考慮空氣阻力，下落過程中，B對A的壓力向上D假設不計空氣阻力，下落過程中，B對A沒有壓力【答案】B、D

19、【解析】假設不計空氣阻力，那么A、B整體的加速度等于重力加速度，物體B的加速度也等于重力加速度，因此A對B沒有作用力，同理，B對A也沒有作用力，應選項A錯，D對；假設考慮空氣阻力，那么上升過程中，A、B整體的加速度大于重力加速度，那么B的加速度大于重力加速度，故A對B有向下的壓力，選項B對；在下降過程中，A、B整體的加速度小于重力加速度，那么B的加速度小于重力加速度，故A對B有向上的壓力，根據(jù)力的相互性，B對A有向下的壓力，應選項C錯應選B、D.【總結升華】此題易誤選A、C.原因是沒有正確判斷物體的加速度與重力加速度的大小關系，從而導致不能正確判斷A、B間相互作用力的情況舉一反三【變式】如下圖

20、，細繩豎直拉球，小球和光滑斜面接觸，并處于平衡狀態(tài)，那么小球受到的力有()A重力、繩的拉力B重力、繩的拉力、斜面的彈力C重力、斜面的彈力D繩的拉力、斜面的彈力【答案】A【解析】假設繩沒有拉力，那么小球不會平衡，所以小球受繩的拉力；假設斜面對小球有彈力，那么小球不會平衡，故斜面對小球無彈力 類型四、彈簧彈力的分析例4、2016 江蘇卷一輕質彈簧原長為8cm，在4N的拉力作用下伸長了2cm，彈簧未超出彈性限度，那么該彈簧的勁度系數(shù)為()A40 m/N B40 N/mC200 m/N D200 N/m【答案】D【解析】 根據(jù)胡克定律Fkx得.這里的2cm就是彈簧的形變量x，與原長無關【總結升華】應用

21、胡克定律計算分析彈簧彈力，一定首先判明彈簧的長度和伸長量的區(qū)別。舉一反三【變式1】如下圖，兩木塊的質量分別為m1和m2，兩輕質彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2，上面的木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接)，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)現(xiàn)緩慢地向上提上面的木塊，直到它剛離開上面的彈簧，求這個過程中下面木塊移動的距離【答案】【解析】設整個系統(tǒng)處于平衡時，下面彈簧壓縮形變量為x2，那么由平衡條件有：；現(xiàn)緩慢向上提m1至它剛離開彈簧時彈力消失，對下面木塊而言，又處于新的平衡，形變量為x1，那么，那么其上移的距離為【高清課程：力、重力、彈力、摩擦力 例3】【變式2】質量為m的物體上下各連一個輕彈簧，兩彈簧原長相同，勁度

22、系數(shù)分別為k1和k2，且k1k2?，F(xiàn)將下面的彈簧固定在地面上使物體處于平衡狀態(tài)，上面的彈簧自然伸直如下圖。現(xiàn)在用一個向上的拉力拉住上面彈簧上端點A緩慢向上移動，問當A移動距離多大時兩彈簧的長度相等？【答案】類型五、滑動摩擦力的計算及方向判斷例5、如下圖，在傾角的粗糙斜面上放一物體，重力為G，現(xiàn)在用與斜面底邊平行的力推物體，物體恰能在斜面上斜向下勻速直線運動，那么物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)是多少？【答案】【解析】在垂直于斜面的方向上，物體受力平衡，即，在斜面內，物體所受的推力F、摩擦力及重力的分力平衡，如下圖。由平衡條件得那么物體與斜面間的動摩擦因數(shù)是為?！究偨Y升華】滑動摩擦力方向的判定：1其依

23、據(jù)是“滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。2其步驟為：1選研究對象即受摩擦力作用的物體；2選跟研究對象接觸的物體為參考系；3找出研究對象相對參考系的速度方向；4滑動摩擦力的方向與相對運動的方向相反。舉一反三【變式1】( 嘉峪關模擬)如下圖，在傾角為的光滑斜面上有兩個用輕質彈簧相連接的物塊A、B，它們的質量分別為m、2m，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板。系統(tǒng)原先處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)開始用力沿斜面方向拉物塊A使之向上運動，那么物塊A從開始運動到物塊B剛要離開擋板C時A發(fā)生的位移d等于() A.B. QUOTE 3mgsink C. QUOTE 4mgsink D. QUOTE mgsink

24、【答案】B【解析】系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，設彈簧的壓縮量為x1，對A由平衡條件得mgsin-kx1=0,解得； QUOTE mgsink 物塊B剛要離開擋板C時，彈簧處于伸長狀態(tài)，設彈簧的伸長量為x2,對B由平衡條件得2mgsin-kx2=0,解得,故物塊A發(fā)生的位移:應選項B正確。【變式2】在粗糙的水平面上放一物體A,A上再放一質量為m的物體B.AB間的動摩擦因數(shù)為(如圖),施一水平力F于A,計算以下情況下A對B的摩擦力的大小: (1)當AB一起做勻速運動時;(2)當AB一起以加速度a向右勻加速運動時;(3)當力F足夠大而使AB發(fā)生相對滑動時;(4)當AB發(fā)生相對滑動,且B物體的長伸到A的外面時.【