1 力的概念 三種性質(zhì)力

第一章力物體的平衡考綱要求力是物體間的相互作用，是物體發(fā)生形變和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因。力是矢量。力的合成和分解。II重力是物體在地球表面附近所受到的地球?qū)λ囊?。重心。II形變和彈力，胡克定律。II靜摩擦，最大靜摩擦力。I滑動(dòng)摩擦，滑動(dòng)摩擦定律。II共點(diǎn)力作用下物體的平衡。II知識網(wǎng)絡(luò)：｛定義：力是物體對物體的作用，不能離開施力物體與受力物體而存在。效果.［使物體發(fā)生形變I改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要素：大小、方向、作用點(diǎn)（力的圖示）效果：拉力、動(dòng)力、阻力、支持力、壓力力S分類I重力：方向、作用點(diǎn)（關(guān)于重心的位置）性質(zhì)：彈力：產(chǎn)生條件、方向、大?。ê硕桑┠Σ亮Γ海o摩擦與動(dòng)摩擦）產(chǎn)生條件、方向、大小運(yùn)算——平行四邊形定則力的合成|Fi_F2〔WF合WFi+F?力的分解單元切塊：按照考綱的要求，本章內(nèi)容可以分成三部分，即：力的概念、三個(gè)性質(zhì)力；力的合成和分解;共點(diǎn)力作用下物體的平衡。其中重點(diǎn)是對摩擦力和彈力的理解、熟練運(yùn)用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成和分解。難點(diǎn)是受力分析。§1力的概念三種性質(zhì)力知識目標(biāo)一、力1、定義：力是物體對物體的作用說明：定義中的物體是指施力物體和受力物體，定義中的作用是指作用力與反作用力。2、力的性質(zhì)力的物質(zhì)性：力不能離開物體單獨(dú)存在。力的相互性：力的作用是相互的。力的矢量性：力是矢量，既有大小也有方向。力的獨(dú)立性：一個(gè)力作用于物體上產(chǎn)生的效果與這個(gè)物體是否同時(shí)受其它力作用無關(guān)。3、力的分類按性質(zhì)分類：重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力、核力等按效果分類：拉力、壓力、支持力、動(dòng)力、阻力、向心力、回復(fù)力等按研究對彖分類：內(nèi)力和外力。按作用方式分類：重力、電場力、磁場力等為場力，即非接觸力，彈力、摩擦力為接觸力。說明：性質(zhì)不同的力可能有相同的效果，效果不同的力也可能是性質(zhì)相同的。4、力的作用效果：是使物體發(fā)生形變或改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).5、力的三要素是：大小、方向、作用點(diǎn).6、力的圖示：用一根帶箭頭的線段表示力的三要素的方法。7、力的單位：是牛頓，使質(zhì)量為1千克的物體產(chǎn)生1米/秒三加速度力的人小為1牛頓.二、重力1、產(chǎn)生：由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力叫重力.說明：重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的力，但它并不就等于地球時(shí)物體的引力.重力是地球?qū)ξ矬w的萬有引力的一個(gè)分力，另一個(gè)分力提供物體隨地球旋轉(zhuǎn)所需的向心力。由于物體隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力很小，所以計(jì)算時(shí)一般可近似地認(rèn)為物體重力的人小等于地球?qū)ξ矬w的引力。2、大?。篏=mg（說明：物體的重力的人小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及所處的狀態(tài)都無關(guān)）3、方向：豎直向下（說明：不可理解為跟支承面垂直）.4、作用點(diǎn)：物體的重心.5、重心：重心是物體各部分所受重力合力的作用點(diǎn).說明：（1）重心可以不在物體上.物體的重心與物體的形狀和質(zhì)量分布都有關(guān)系。重心是一個(gè)等效的概念。（2）有規(guī)則幾何形狀、質(zhì)量均勻的物體，其重心在它的幾何中心.質(zhì)量分布不均勻的物體，其重心隨物體的形狀和質(zhì)量分布的不同而不同。（3）薄物體的重心可用懸掛法求得.三、彈力1、定義：直接接觸的物體間由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力.2、產(chǎn)生條件：直接接觸，有彈性形變。3、方向：彈力的方向與施力物體的形變方向相反，作用在迫使物體發(fā)生形變的物體上。說明：①壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面（若是曲面則垂直過接觸點(diǎn)的切面）指向被壓或被支持的物體。②繩的拉力方向總是沿繩指向繩收縮的方向。③桿一端受的彈力方向不一定沿桿的方向。4、大小：①彈簧在彈性限度內(nèi)，遵從胡克定律力F=kXo②一根張緊的輕繩上的張力人小處處相等。③非彈簧類的彈力是形變量越人，彈力越人，一般應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓定律來計(jì)算。四、摩擦力1、定義：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體的表面上相對運(yùn)動(dòng)或有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢時(shí)，受到的阻礙相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力，叫摩擦力，可分為靜摩擦力和動(dòng)摩擦力。2、產(chǎn)生條件：①接觸面粗糙；②相互接觸的物體間有彈力；③接觸面間有相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢。說明：三個(gè)條件缺一不可，特別要注意“相對”的理解3、摩擦力的方向：①靜摩擦力的方向總跟接觸面相切，并與相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反。②動(dòng)摩擦力的方向總跟接觸面相切，并與相對運(yùn)動(dòng)方向相反。4、摩擦力的人?。孩凫o摩擦力的人小與相對運(yùn)動(dòng)趨勢的強(qiáng)弱有關(guān)，趨勢越強(qiáng)，靜摩擦力越人，但不能超過最人靜摩擦力，即0WfWfm，具體大小可由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解。②滑動(dòng)摩擦力的大小f=UNo說明：滑動(dòng)摩擦力的人小與接觸面的人小、物體運(yùn)動(dòng)的速度和加速度無關(guān)，只由動(dòng)摩擦因數(shù)和正壓力兩個(gè)因素決定，而動(dòng)摩擦因數(shù)由兩接觸面材料的性質(zhì)和粗糙程度有關(guān).規(guī)律方法1、對畫力的正確認(rèn)識重力實(shí)際上是物體與地球間的萬有引力的一部分（另一部分為物體繞地球旋轉(zhuǎn)所需要的向心力）重力是非接觸力。非特別說明，凡地球上的物體均受到重力。重力的人小：G=mg,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s：,且隨緯度和離地面的高度而變。（赤道上最小，兩極最大；離地面越高，名越小。在地球表面近似有：G以工=〃夠r~【例1】關(guān)于重力的說法正確的是（C）物體重力的人小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)物體處于超重狀態(tài)時(shí)重力人，當(dāng)物體處于失重狀態(tài)時(shí)，物體的重力小。重力的方向跟支承面垂直重力的作用點(diǎn)是物體的重心重力的方向是垂直向下解析：物體無論是處于超重或失重狀態(tài)，其重力不變，只是視重發(fā)生了變化，物體的重力隨在地球上的緯度變化而變化，所以A錯(cuò).重力的方向是豎直向下，不可說為垂直向下，垂直往往給人們一種暗示，與支承面垂直，重力的方向不一定很支承面垂直，如斜面上的物依所受重力就不跟支承面垂直.所以DB錯(cuò).重心是重力的作用點(diǎn)，所以c對.【例2】下面關(guān)于重力、重心的說法中正確的是（）風(fēng)箏升空后，越升越高，其重心也升高質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心一定在物體上舞蹈演員在做各種優(yōu)美動(dòng)作的時(shí)，其重心位置不斷變化重力的方向總是垂直于地面解析：實(shí)際上，一個(gè)物體的各個(gè)部分都受到重力，重心的說法是從宏觀上研究重力對物依的作用效果時(shí)而引入的一個(gè)槪念，重心是指一個(gè)點(diǎn)（重力的作用點(diǎn)）。由此可知，重心的具體位置應(yīng)該由物體的形狀和質(zhì)量分布情況決定，也就是說只要物體的形狀和質(zhì)量分布情況不變，重心與物體的空間位置關(guān)系就保持不變。重心可能在物體外，也可能在物體內(nèi)，對具有規(guī)則集合形狀質(zhì)量均勻分布的物體，重心在物體的幾何中心上。物體位置升高，其重心也跟著升高，根據(jù)以上分析可以判斷選項(xiàng)A、C是正確的，選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的。重力的方向是“豎直向下”的，要注意“豎直向下”與“垂直于地面”并不完全相同，所以選項(xiàng)D的說法是錯(cuò)誤的?！纠?】一人站在體重計(jì)上稱體重，保持立正姿勢稱得體重為G,當(dāng)其緩慢地把一條腿平直伸出臺(tái)面，體重計(jì)指針穩(wěn)定后讀數(shù)為G，則（C）G>GB.G<GC、G=GfD.無法判定【錯(cuò)因分析】以為人的一條腿伸出臺(tái)面，壓在臺(tái)面上的力將減少，錯(cuò)選A；以為人腿伸出后

人將用力保持身體平衡，易錯(cuò)選B,無從下手分析該題易選D。解：人平直伸岀腿后，身體重心所在的豎直線必過與臺(tái)面接觸的腳，即重心仍在臺(tái)面內(nèi)。重心是重力的作用點(diǎn)，故應(yīng)選C。2、彈力方向的判斷方法(1)根據(jù)物體的形變方向判斷：彈力方向與物體形變方向相反，作用在迫使這個(gè)物體形變的那個(gè)物體上。①彈簧兩端的彈力方向是與彈簧中心軸線相重合，指向彈簧恢復(fù)原狀方向;輕繩的彈力方向沿繩收縮的方向，離開受力物體；面與面，點(diǎn)與面接觸時(shí)，彈力方向垂直于面(若是曲面則垂直于切面)，且指向受力物體.球面與球面的彈力沿半徑方向，且指向受力物體.輕桿的彈力可沿桿的方向，也可不沿桿的方向。(2)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況。利用平行條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律判斷.【例4】如圖所示中的球和棒均光滑，試分析它們受到的彈力。[P1]說明：分析彈力：找接觸面(或接觸點(diǎn))f判斷是否有擠壓(假設(shè)法)f判斷彈力的方向【例5]如圖所示，小車上固定著一根彎成a角的輕桿，桿的另一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球，試分析下列情況下桿對球的彈力的人小和方向：①小車靜止；②小車以加速度a水平向右加速運(yùn)動(dòng)?③小車以加速度a水平向左加速運(yùn)動(dòng)？答案：(?rng,豎直向上；②tnJg2+a2,與豎直方向夾角0=aictan—:③mJg2+a2,g與豎直方向夾角0=aictan—:)g3v彈簧彈力的計(jì)算與應(yīng)用【例6】如圖，兩木塊的的質(zhì)量分別是ml和m2,兩輕彈簧的勁度系數(shù)分別為kl和k2,上面的木塊壓上面的彈簧上，整個(gè)系處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊直到它剛離開上面的彈簧，在這個(gè)過程中，下面的木塊移動(dòng)的距離為：(C)A.解析：對下面的彈簧，初態(tài)的彈力為F=(ni]+ni2)gt末態(tài)的彈力為FFhg,故Ax=AF/k2=mig/k2o說明：研究的彈簧是下面的，勁度系數(shù)為k2,力的變化是mlgo4、摩擦力方向的判斷與應(yīng)用方向向右I--IM【例7】如圖所示，小車的質(zhì)量為M.人的質(zhì)量為m,人用恒力F拉繩，若人和車保持相對靜止.不計(jì)繩和滑輪質(zhì)量、車與地面的摩擦，則車對人的摩擦力可能是()方向向右I--IMA、0方向向右；C、學(xué)1二叫f,方向向左；d'WA、0(m+M)(in+M)(m+M)解析：由于車與人相對靜止，則兩者加速度相同，即a=2F/(M+m),若車對人的摩擦力向右,人對車的摩擦力向左，則對人：F-f=ma,對車：F+f=Ma,必須M〉m。則D正確；若車對人的摩擦力向左，人對車的摩擦力向右，則對人：F+f=ma,對車：F-f=Ma,必須M5。則C正確;說明：摩擦力的方向的判定：“摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反”

是判定摩擦力方向的依據(jù)，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照物。③找出研究對彖相對參照物的速度方向或運(yùn)動(dòng)趨勢方向.④摩擦力的方向與相對速度或相對運(yùn)動(dòng)趙勢的方向相反?（假設(shè)法判斷同樣是十分有效的方法）摩擦力大小的計(jì)算與應(yīng)用【例8】如圖所示，水平面上兩物體mi、m：經(jīng)一細(xì)繩相連，在水平力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，則連結(jié)兩物體繩中的張力可能為（ABC）A?零；E?F/2：C?F：D?人于F解析：當(dāng)血與平面間的摩擦力與F平衡時(shí)，繩中的張力為零，所以A對；當(dāng)血與平面間的最大靜摩擦力等于F/2時(shí)，則繩中張力為F/2,所以B對，當(dāng)血與平面間沒有摩擦力時(shí),則繩中張力為F,所以C對，繩中張力不會(huì)大于幾因而D錯(cuò).答案：ABC點(diǎn)評：要正確解答該題，必須對靜摩擦力，最大靜摩擦力有深刻正確的理解.【例9】如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為37。并以10m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)著，在傳送帶的A端輕輕放一小物體，若已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為U=0.5,AB間距離S=16m,則小物體從A端運(yùn)動(dòng)到E端所需的時(shí)間為：（1）傳送帶順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)？（2）傳送帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)？A、2.8s；B、2.Os；C、2.Is；D、4.0s；【分析與解】（1）對物體受力分析如圖，沿皮帶所在的斜面方向有a=gsin37，J-ugcos37'-2m/s~,因物體沿皮帶向下運(yùn)動(dòng)而皮帶向上運(yùn)動(dòng)，所以整個(gè)過程物體對地勻加速運(yùn)動(dòng)16m,據(jù)s=-at2得t=4.0s,D選項(xiàng)2正確。（2）當(dāng)物依下滑速度小于傳送帶時(shí)，物依的加速度為（此時(shí)滑動(dòng)摩擦力沿斜面向下）則:ar〃心+=gsin37°+ugcos37°=10X0.6+0.5X10X0.8=10米/秒2mti=v/ai=10/10=l米,Si-^aiti2=^X10X12=5米當(dāng)物依下滑速度大于傳送帶V=10米/秒時(shí)，物依的加速度為別（此時(shí)f沿斜面向上）則:a2===gsin37°-ygCos37°=10X0.6-0.5X10X0.8=2米/秒2mS2=vt2+^a2t2=（at）tz+!4a2t22=10XlXt24-^X2Xt22=l6—5=11HP：10t2+t2=ll解得：t2=l秒（t2=-ll秒舍去）所以，t=ti+t2=l+l=2秒，B選項(xiàng)正確。拓展與思考：①皮帶不傳時(shí)與哪種情況類似？皮帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，若卩=0.8,物體從A到E需多長時(shí)間？求上述（1）、（2）過程中產(chǎn)生的熱量？注意：在計(jì)算摩擦力的大小之前，必須首先分析物體的運(yùn)動(dòng)的情況，判明是滑動(dòng)摩擦，還是靜摩擦，若是滑動(dòng)摩擦，可用住PN計(jì)算.但要注意N是接觸面的正壓力，并不總是等于物體的重力。若是靜摩擦.一般應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況（靜止、勻速運(yùn)動(dòng)或加速運(yùn)動(dòng)），利用平衡條件或運(yùn)動(dòng)定律求解。最大靜摩擦力（1）大小：fin=uON,（2）最大靜摩擦力與物體運(yùn)動(dòng)趨勢無關(guān)，而只跟AON有關(guān)，它比滑動(dòng)摩擦力略人一些，在許多問題的處理過程中往往將其大小等于滑動(dòng)摩擦力.試題展示選擇題（每小題5分，共40分）

1?關(guān)于物體所受的重力，以下說法中正確的是物體只有在地面靜止時(shí)才受到重力作用物體在自由下落時(shí)所受的重力小于物體在靜止時(shí)所受到的重力物體在向上拋出時(shí)受到的重力人于物體在靜止時(shí)所受到的重力D?同一物體在同一地點(diǎn)，不論其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，它所受到的重力都是一樣人關(guān)于相互接觸的兩物體之間的彈力和摩擦力，下列說法正確的是有摩擦力一定有彈力摩擦力的人小與彈力成正比有彈力一定有摩擦力彈力是動(dòng)力，摩擦力是阻力如圖1一1一1所示，兩根相同的輕彈簧$、S2,勁度系數(shù)皆為爐4X10Zm,懸掛的重物的質(zhì)量分別為加=2kg和mz=4kg.若不計(jì)彈簧質(zhì)量，取g=10nvs2,則平衡時(shí)彈簧S】、S,的伸長量分別為A.5cm,10cmB.10cm,5cmC.15cm,10cmD?10cm,15cm（2002年高考江蘇試題）如圖1—1—2所示，物體d、b和c疊放在水平桌面上，水平力為Fh=5N,F（=10N分別作用于物體b、c上，a.b和c仍保持靜止.以弘、「、F&分別表示ci與b、b與c、c與桌面的靜摩擦力的大小，則A.Fn=5N,F（2=0.N月i=5N,Fj>=5N,月3=0心=5N,尸心=5NFn=0、心=10N,月3=5N—鐵塊加被豎直懸掛著的磁性黑板緊緊吸住不動(dòng)，如圖所示，下列哪一說法是錯(cuò)誤的鐵塊受到四個(gè)力作用，其中有三個(gè)力的施力物體是黑板鐵塊與黑板間在水平方向有兩對相互作用力一一互相吸引的磁力和互相推斥的彈力C?磁力和彈力是互相平衡的力D?磁力人于彈力，黑板才能吸住鐵塊不動(dòng)（2001年3+X理科綜合試題）如圖1—1—4所示，在一粗糙水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為心和m2的木塊1和2,中間用一原長為厶，勁度系數(shù)為k的輕彈簧連結(jié)起來，木塊與地面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為〃?現(xiàn)用一水平力向右拉木塊2,當(dāng)兩木塊一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)兩木塊之間的距離是A.L+B.L+j-（〃“+加2）gC.L+^-nizgA.L+7?如圖所示，質(zhì)量為沖的工件置于水平放置的鋼板C上，二者間的動(dòng)摩擦因數(shù)為"，由于光滑導(dǎo)槽A、3的控制，工件只能沿水平導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在使鋼板以速度山向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)用力F拉動(dòng)工件（F方向與導(dǎo)槽平行）使其以速度卩2沿導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)，則尸的大小為A.等于HmgB.大于“mgC?小于PingD.不能確定1—WWvWj8?如圖1-1-6所示，兩木塊的質(zhì)量分別為心和〃宀兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)

分別為匕和b,上面木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接)，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊，直到它剛離開上面彈簧.在這過程中下面木塊移動(dòng)的距離為1—WWvWjm.gm.gm.gk1k1k2k2二、填空題9?有一批記者乘飛機(jī)從上海來到西藏旅游，他們托運(yùn)的行李與在上海時(shí)比較，行李的質(zhì)量將?(填“變大”“不變”或“變小”)；所受的重力的大小將.(填“變大”“不變”或“變小”).10?用一根橡皮筋將一物塊豎直懸掛，此時(shí)橡皮筋伸長了心，然后用同一根橡皮筋沿水平方向拉同一物體在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)橡皮筋伸長了上，那么此物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)“=?11?如圖所示，一勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為R的圓筒，角速度為3,邊緣固定一光滑的豎直桿(豎直桿不隨