物理力學(xué)力的概念課件

力是物體間的相互作用

一個(gè)物體受到力的作用，一定有另外的物體施加這種作用.前者是受力物體，后者是施力物體.只要有力發(fā)生，就一定有受力物體和施力物體.有時(shí)為了方便，只說物體受到了力，而沒有指明施力物體，但施力物體一定是存在的.力是物體間的相互作用一個(gè)物體受到力的作用，一定有另外的物體1力的大小力的大小可以用測力計(jì)（彈簧秤）來測量.在國際單位制中，力的單位是牛頓，簡稱牛，符號(hào)是N.能夠影響力的作用效果的因素有力的大小，力的方向,還有力的作用點(diǎn).力的大小、方向、作用點(diǎn)叫做力的三要素.力的大小力的大小可以用測力計(jì)（彈簧秤）來測量.在國際單位制中2力的圖示力可以用一根帶箭頭的線段來表示.線段是按一定比例（標(biāo)度）畫出的，它的長短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭頭或箭尾表示力的作用點(diǎn)，力的方向所沿的直線叫做力的作用線.這種表示力的方法，叫做力的圖示.圖中的力的圖示表示作用在小車上的力為，方向.有時(shí)只需要畫出力的示意圖，即只在圖中畫出力的方向，表示物體在這個(gè)方向上受到了力.100N水平向左力的圖示力可以用一根帶箭頭的線段來表示.線段是按一定比例（標(biāo)3力的種類

各種力可以用兩種不同的方法來分類.一種是根據(jù)力的性質(zhì)來分類的，如重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等等；另一種是根據(jù)力的效果來分類的，如拉力、壓力、支持力、動(dòng)力、阻力等等.今后我們還會(huì)遇到根據(jù)效果來命名的力的名稱.力學(xué)中經(jīng)常遇到的有重力、彈力、摩擦力.力的種類各種力可以用兩種不同的方法來分類.一種是根據(jù)力的性4地球上一切物體都受到地球的吸引，這種由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力.一個(gè)物體受到10N的重力，也可以說這個(gè)物體的重量是10N.重力的大小可以用彈簧秤測出.物體靜止時(shí)對(duì)彈簧秤的拉力（圖甲）或壓力（圖乙），大小等于物體受到的重力.用懸繩掛著的靜止物體，用靜止的水平支持物支持的物體，對(duì)豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫?，大小等于物體受到的重力.在已知物體質(zhì)量的情況下，重力的大小可以根據(jù)關(guān)系式G=mg計(jì)算出來，式中g(shù)=9.8N/kg，表示質(zhì)量是1kg的物體受到的重力是9.8N.重力不但有大小，而且有方向.懸掛物體的繩子靜止時(shí)總是豎直下垂的，由靜止開始落向地面的物體總是豎直下落的，可見重力的方向是豎直向下的.地球上一切物體都受到地球的吸引，這種由于地球的吸引而使物體受5一個(gè)物體的各部分都要受到重力的作用。從效果上看，我們可以認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做物體的重心.重心質(zhì)量均勻分布的物體（均勻物體），重心的位置只跟物體的形狀有關(guān).有規(guī)則形狀的均勻物體，它的重心就在幾何中心上.例如，均勻直棒的重心在棒的中點(diǎn)，均勻球體的重心在球心，均勻圓柱的重心在軸線的中點(diǎn).質(zhì)量分布不均勻的物體，重心的位置除跟物體的形狀有關(guān)外，還跟物體內(nèi)質(zhì)量的分布有關(guān)。載重汽車的重心隨著裝貨多少和裝載位置而變化.起重機(jī)的重心隨著提升物的重量和高度而變化.不規(guī)則薄板的重心位置可以用懸掛法求出.返回一個(gè)物體的各部分都要受到重力的作用。從效果上看，我們可以認(rèn)為6被拉長或被壓縮的彈簧對(duì)跟它接觸的小車產(chǎn)生力的作用，可以使小車運(yùn)動(dòng)起來.被彎曲的細(xì)木棍或細(xì)竹竿對(duì)跟它接觸的圓木產(chǎn)生力的作用，可以把圓木推開.發(fā)生彎曲的跳板對(duì)跟它接觸的運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生力的作用，可以把運(yùn)動(dòng)員彈起來.物體的伸長、縮短、彎曲等等，總之物體的形狀或體積的改變，叫做形變.上面的例子說明，發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)跟它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用,這種力叫彈力.地球?qū)ξ矬w產(chǎn)生重力，并不需要地球和物體直接接觸。彈力則不同，彈力產(chǎn)生在直接接觸并發(fā)生形變的物體之間被拉長或被壓縮的彈簧對(duì)跟它接觸的小車產(chǎn)生力的作用，可以使小車7放在水平桌面上的書，由于重力的作用而壓迫桌面，使書和桌面同時(shí)發(fā)生微小的形變.書由于發(fā)生微小的形變，對(duì)桌面產(chǎn)生垂直于桌面向下的彈力F1，這就是書對(duì)桌面的壓力；桌面由于發(fā)生微小的形變，對(duì)書產(chǎn)生垂直于書面向上的彈力F2，這就是桌面對(duì)書的支持力.靜止地放在傾斜木板上的書，由于重力的作用也壓迫木板，它們都發(fā)生微小形變，致使書對(duì)木板有垂直于木板斜向下方的壓力F1，木板對(duì)書有垂直于書面斜向上方的支持力F2.可見，通常所說的壓力和支持力都是彈力.壓力的方向總是垂直于支持面而指向被壓的物體，支持力的方向總是垂直于支持面而指向被支持的物體.放在水平桌面上的書，由于重力的作用而壓迫桌面，使書和桌面同時(shí)8掛在電線下面的電燈，由于重力的作用而拉緊電線，使電燈和電線同時(shí)發(fā)生微小的形變.電燈由于發(fā)生微小的形變，對(duì)電線產(chǎn)生豎直向下的彈力F1，這就是電燈對(duì)電線的拉力；電線由于發(fā)生微小的形變，對(duì)電燈產(chǎn)生豎直向上的彈力F2，這就是電線對(duì)電燈的拉力.可見，通常所說的拉力也是彈力，繩的拉力是繩對(duì)所拉物體的彈力，方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向.

掛在電線下面的電燈，由于重力的作用而拉緊電線，使電燈和電線同9胡克定律

彈力的大小跟形變的大小有關(guān)系，形變?cè)酱?，彈力也越大，形變消失，彈力就隨著消失.對(duì)于拉伸形變（或壓縮形變）來說，伸長（或縮短）的長度越大，產(chǎn)生的彈力就越大.例如彈簧伸長或縮短的長度越大，彈力就越大.對(duì)于彎曲形變來說，彎曲得越厲害，產(chǎn)生的彈力就越大.把弓拉得越滿，箭就射出得越遠(yuǎn).

用力扭橫桿，可以使金屬絲發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變.扭轉(zhuǎn)得越厲害，產(chǎn)生的彈力就越大.

把一根彈簧懸掛起來，下面掛上砝碼，量出彈簧伸長的長度.然后分別掛上兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)相同的砝碼，并分別量出彈簧伸長的長度.彈簧的彈力跟砝碼所受的重力大小相等，由此可知，彈簧的彈力跟彈簧伸長的長度的關(guān)系.

若在彈簧的上面放砝碼，同樣可以知道，彈簧的彈力跟彈簧縮短的長度的關(guān)系.

實(shí)驗(yàn)表明：彈簧彈力F的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比.寫成公式就是F=kx.這個(gè)規(guī)律是英國科學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)的，叫做胡克定律.式中k是比例常數(shù)，叫做彈簧的勁度系數(shù)，簡稱為勁度.勁度是一個(gè)有單位的量.在國際單位制中，F(xiàn)的單位是N，x的單位是m，k的單位是N/m.勁度在數(shù)值上等于彈簧伸長（或縮短）單位長度時(shí)的彈力.不同的彈簧，勁度并不相同.彈簧的勁度跟彈簧的長度、彈簧的材料、彈簧絲的粗細(xì)等有關(guān)系，彈簧絲粗的硬彈簧比彈簧絲細(xì)的軟彈簧的勁度大.胡克定律有它的適用范圍.物體的形變過大，超出一定限度時(shí)，即使撤去外力，物體也不能完全恢復(fù)原狀，這個(gè)限度叫做彈性限度.胡克定律在彈性限度內(nèi)適用.彈性限度內(nèi)的形變叫做彈性形變.返回胡克定律彈力的大小跟形變的大小有關(guān)系，形變?cè)酱?，彈力也越?0滑動(dòng)摩擦

摩擦力也是在兩個(gè)互相接觸的物體之間產(chǎn)生的。一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上相對(duì)于另一個(gè)物體滑動(dòng)的時(shí)候，要受到另一個(gè)物體阻礙它相對(duì)滑動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力.其中μ是比例常數(shù)，叫做動(dòng)摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟相互接觸的兩個(gè)物體的材料有關(guān)，材料不同，兩物體之間的動(dòng)摩擦因數(shù)也不同.動(dòng)摩擦因數(shù)還跟接觸面的情況（如粗糙程度）有關(guān).在相同的壓力下，動(dòng)摩擦因數(shù)越大，滑動(dòng)摩擦力就越大.動(dòng)摩擦因數(shù)是兩個(gè)力的比值，沒有單位.滑動(dòng)摩擦力的方向總跟接觸面相切，并且跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反.實(shí)驗(yàn)表明：滑動(dòng)摩擦力跟壓力成正比，也就是跟一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體表面的垂直作用力成正比.這叫做滑動(dòng)摩擦定律.用F表示滑動(dòng)摩擦力的大小，用FN表示壓力的大小，那么F=μFN滑動(dòng)摩擦摩擦力也是在兩個(gè)互相接觸的物體之間產(chǎn)生的。一個(gè)物體11幾種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)幾種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)12除了滑動(dòng)摩擦，還有滾動(dòng)摩擦.滾動(dòng)摩擦是一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦.滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多，滾動(dòng)軸承就是利用滾動(dòng)摩擦小的事實(shí)制成的.【例題】在東北的冬季伐木工作中，許多伐下的木料被裝在雪橇上，用馬拉著雪橇在冰道上滑行，將木料運(yùn)送出去.一個(gè)有鋼制滑板的雪橇，上面裝著木料，總重量為4.9×104N.在水平的冰道上，馬要在水平方向用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)？分析

雪橇（包括木料）在水平方向受到兩個(gè)力的作用：馬對(duì)雪橇的拉力F1，冰道對(duì)雪橇的滑動(dòng)摩擦力F2（分析雪橇的受力情況）.在這兩個(gè)力的作用下，雪橇勻速前進(jìn)（明確雪橇的運(yùn)動(dòng)情況）.根據(jù)二力平衡的條件,F1和F2大小相等，方向相反，即F1=F2.滑動(dòng)摩擦力F2的大小可以由滑動(dòng)摩擦定律F2=μFN求出.其中FN的大小等于雪橇的總重量G，即FN=G；鋼和冰之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的數(shù)值可在表中查出：μ=0.02.重量G是已知的，由此可求出F2，進(jìn)而求出馬的拉力F1.解答已知G=4.9×104N，μ=0.02，求拉力F1.F1=F2=μFN=μG.代入數(shù)值得F1=0.02×4.9×104N=980N馬要在水平方向用980N的力，才能夠拉著雪橇

勻速前進(jìn).除了滑動(dòng)摩擦，還有滾動(dòng)摩擦.滾動(dòng)摩擦是一個(gè)物體在另一個(gè)物體表13靜摩擦

我們用不大的水平力在水平地板上推箱子，雖然箱子應(yīng)該沿著力的方向運(yùn)動(dòng)，有相對(duì)于地板運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但箱子并沒有動(dòng)，就是因?yàn)橄渥痈匕逯g發(fā)生了摩擦.這個(gè)摩擦力和推力都作用在箱子上，它們的大小相等，方向相反，彼此平衡，因此箱子保持不動(dòng).這時(shí)發(fā)生的摩擦叫做靜摩擦.靜摩擦力的方向總跟接觸面相切，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反.

逐漸增大對(duì)箱子的推力，如果推力還不夠大，箱子仍舊保持不動(dòng).靜摩擦