(word完整版)高一物理-三種常見的力(重力,彈力,摩擦力)

1、1 常見的三種力學案 知識精解 一力 1 1、 定義：力是物體對物體的作用。 2 2、 力的性質(zhì) （1 1 ）物質(zhì)性：由于力是物體對物體的作用，所以力概念是不能脫離物體而獨立存在的，任意一個力必然與兩個 物體密切相關(guān)，一個是其施力物體，另一個是其受力物體。把握住力的物質(zhì)性特征，就可以通過對形象的物體的研 究而達到了解抽象的力的概念之目的。 （2 2 ）矢量性：作為量化力的概念的物理量，力不僅有大小，而且有方向，在相關(guān)的運算中所遵從的是平行四邊 形定則，也就是說，力是矢量。把握住力的矢量性特征，就應(yīng)該在定量研究力時特別注意到力的方向所產(chǎn)生的影響， 就能夠自覺地運用相應(yīng)的處理矢量的 幾何方法”。

2、（3 3 ）瞬時性：力作用于物體必將產(chǎn)生一定的效果，物理學之所以十分注重對力的概念的研究，從某種意義上說 就是由于物理學十分關(guān)注力的作用效果。而所謂的力的瞬時性特征，指的是力與其作用效果是在同一瞬間產(chǎn)生的。 把握住力的瞬時性特性，應(yīng)可以在對力概念的研究中，把力與其作用效果建立起聯(lián)系，在通常情況下，了解表現(xiàn)強 烈的力的作用效果”往往要比直接了解抽象的力更為容易。 （4 4） 獨立性：力的作用效果是表現(xiàn)在受力物體上的， 形狀變化”或 速度變化”。而對于某一個確定的受力物體 而言，它除了受到某個力的作用外，可能還會受到其它力的作用，力的獨立性特征指的是某個力的作用效果與其它 力是否存在毫無關(guān)系，只由

3、該力的三要素來決定。把握住力的獨立性特征，就可以采用分解的手段，把產(chǎn)生不同效 果的不同分力分解開分別進行研究。 （5 5） 相互性：力的作用總是相互的，物體 A A 施力于物體 B B 的同時，物體 B B 也必將施力于物體 A A。而兩個物體間 相互作用的這一對力總是滿足大小相等，方向相互，作用線共線，分別作用于兩個物體上，同時產(chǎn)生，同種性質(zhì)等 關(guān)系。把握住力的相互性特征，就可以靈活地從施力物出發(fā)去了解受力物的受力情況。 3 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、安培力等（按現(xiàn)代物理學理論，物體間的相互作 用分四類：長程相互作用有引力相互作用、電磁相互作用；

4、短程相互作用有強相互作用和弱相互作用。宏觀物體間 只存在前兩種相互作用。） 按效果分類：拉力、壓力、支持力、動力、阻力、向心力、浮力、回復(fù)力等 按研究對象分類：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 4、 力的作用效果：是使物體發(fā)生形變或改變物體的運動狀態(tài). 5 5、 力的三要素是：大小、方向、作用點. 6 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 7、力的單位：是牛頓，使質(zhì)量為 1 1 千克的物體產(chǎn)生 1 1 米/秒2加速度力的大小為 1 1

5、牛頓. 二. 重力 1 1、產(chǎn)生：重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。 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物體的引力. 重力是地球?qū)ξ矬w的萬有引力的 一個分力，另一個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，所以計算時一般 可近似地認為物體重力的大小等于地球?qū)ξ矬w的引力。 （1 1）重力的大?。褐亓Υ笮〉扔?mgmg, g g 是常數(shù)，通常等于 9.8N/kg 9.8N/kg .（說明：物體的重力的大小與物體的運動狀 態(tài)及所處的狀態(tài)都無關(guān)） (2) 重力的方向：豎直向下的. (說明：不可理解為跟支承面垂直) (3) 重力的作用點 一重心：

6、重力總是作用在物體的各個點上，但為了研究問題簡單，我們認為一個物體的重力 集中作用在物體的一點上，這一點稱為物體的重心. 2 質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體的重心在物體的幾何中心. 不規(guī)則物體的重心可用懸線法求出重心位置. 說明：(I I)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。重心是一個等效的概念。 (2 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 3)薄物體的重心可用懸掛法求得. 三、 彈力 彈力：發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對跟它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力. (1

7、 1 )形變：物體形狀或體積的改變叫形變 在外力停止作用后，能夠恢復(fù)原狀的形變叫彈性形變，課本中提到的形變，一般都是指彈性形變。 (1 1)彈力產(chǎn)生的條件： 物體直接相互接觸； 物體發(fā)生彈性形變. (2 2 )彈力的方向：跟物體恢復(fù)形狀的方向相同. 一般情況：凡是支持物對物體的支持力， 都是支持物因發(fā)生形變而對物體產(chǎn)生的彈力； 支持力的方向總是垂直 于支持面并指向被支持的物體. 一般情況：凡是一根線 ( (或繩) )對物體的拉力，都是這根線 ( (或繩) )因為發(fā)生形變而對物體產(chǎn)生的彈力；拉力的方 向總是沿線(或繩)的方向. 桿一端受的彈力方向不一定沿桿的方向。 彈力方向的特點：由于彈力的方向

8、跟接觸面垂直，面面結(jié)觸、點面結(jié)觸時彈力的方向都是垂直于接觸面的. (3 3)彈力的大?。?與形變大小有關(guān)，同一物體形變越大彈力越大 對有明顯形變的彈簧、橡皮條等物體，彈力的大小可以由胡克定律計算。 胡克定律可表示為(在彈性限度內(nèi)) ：F=kxF=kx，還可以表示成 F=kF=kAx即彈簧彈力的改變量和彈簧形變量的改變 量成正比。 一根張緊的輕繩上的張力大小處處相等。 可由力的平衡條件或牛頓運動定律求得 四、 摩擦力 1 1、滑動摩擦力：一個物體在另一個物體表面上存在相對滑動的時候， 要受到另一個物體阻礙它們相對滑動的力， 這種力叫做滑動摩擦力. (1 1)產(chǎn)生條件： 接觸面是粗糙； 兩物體接觸

9、面上有壓力； 兩物體間有相對滑動. (2 2 )方向：總是沿著接觸面的切線方向與相對運動方向相反. (3 3)大小一滑動摩擦定律 滑動摩擦力跟正壓力成正比，也就跟一個物體對另一個物體表面的垂直作用力成正比。即 f FN其中的FN表 示正壓力，不一定等于重力 G G。 為動摩擦因數(shù)，取決于兩個物體的材料和接觸面的粗糙程度，與接觸面的面積無3 關(guān)。 2 2、 靜摩擦力：當一個物體在另一個物體表面上有相對運動趨勢時，所受到的另一個物體對它的力，叫做靜摩擦 力. （1 1）產(chǎn)生條件：接觸面是粗糙的；兩物體有相對運動的趨勢；兩物體接觸面上有壓力. （2 2 ）方向：沿著接觸面的切線方向與相對運動趨勢方向

10、相反. （3 3）大?。红o摩擦力的大小與相對運動趨勢的強弱有關(guān)，趨勢越強，靜摩擦力越大，但不能超過最大靜摩擦力， 即 O Ow f f 隔f,具體大小可由物體的運動狀態(tài)結(jié)合動力學規(guī)律求解。 必須明確，靜摩擦力大小不能用滑動摩擦定律 F=FN計算，只有當靜摩擦力達到最大值時，其最大值一般可認 為等于滑動摩擦力，既 FmFmpFN 3 3、 摩擦力與物體運動的關(guān)系 摩擦力的方向總是與物體間相對運動（或相對運動的趨勢）的方向相反。而不一定與物體的運動方向相反。 女口：課本上的皮帶傳動圖。物體向上運動，但物體相對于皮帶有向下滑動的趨勢，故摩擦力向上。 摩擦力總是阻礙物體間的相對運動的。而不一定是阻礙物

11、體的運動的。 如上例，摩擦力阻礙了物體相對于皮帶向下滑，但恰恰是摩擦力使物體向上運動。 注意：以上兩種情況中， 相對”兩個字一定不能少。 這牽涉到參照物的選擇。一般情況下，我們說物體運動或靜止，是以地面為參照物的。而牽涉到 相對運動”，實 際上是規(guī)定了參照物。如 “A相對于 B B”，則必須以 B B 為參照物，而不能以地面或其它物體為參照物。 摩擦力不一定是阻力，也可以是動力。摩擦力不一定使物體減速，也可能使物體加速。 受靜摩擦力的物體不一定靜止，但一定保持相對靜止。 滑動摩擦力的方向不一定與運動方向相反 經(jīng)典例題 類型題力的理解 【例 1 1】甲、乙兩拳擊動員競技，甲一拳擊中乙肩部，觀眾可

12、認為甲運動員 肩部）是受力物體，似但在甲一拳打空的情況下，下列說法中正確的是（ A A 這是一種只有施力物體，沒有受力物體的特殊情況 B B 此時的受力物體是空氣 C C .甲的拳頭、胳膊與自身軀干構(gòu)成相互作用的物體 D D .以上說法都不正確 解析：力的作用是相互，同時存在著施力物體與受力物體，只要有力產(chǎn)生必然存在著施力物體與受力物體，甲 運動員擊空了，但在其擊拳過程中，其拳頭、胳膊與軀干的相互作用系統(tǒng)內(nèi)由于相互作用而產(chǎn)生力，故選 C C. 【例 2 2】關(guān)于力的敘述中正確的是（ C C ） A A .只有相互接觸的物體間才有力的作用 B B .物體受到力作用，運動狀態(tài)一定改變 C C .施

13、力物體一定受力的作用 D D 豎直向上拋出的物體，物體豎直上升，是因為豎直方向受到升力的作用 重力實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） 非特別說明，凡地球上的物體均受到重力。 重力的大?。篏 mg , g為當?shù)氐闹亓铀俣?g 9.8N/kg，且隨緯度和離地面的高度而變。 （赤道上最小, （的拳頭）是施力物體，乙運動員（的 ） 重力是非接觸力。 4 兩極最大；離地面越高，g g 越小。在地球表面近似有： G山1!2 mg ） r 【例 3 3】關(guān)于重力的說法正確的是（ C C ） A A 物體重力的大小與物體的運動狀態(tài)有關(guān)，當物體處于超重狀態(tài)時重力

14、大，當物體處于失重狀態(tài)時，物體的重 力小。 B B .重力的方向跟支承面垂直 C C .重力的作用點是物體的重心 D D .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 A 錯.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，如斜面上的物體所受重力就不跟支承面垂直.所以 DBDB 錯.重心是重力的作用點， 所以 c c 對. 【例 4 4】下面關(guān)于重力、重心的說法中正確的是（ ） A A .風箏升空后，越升越高，其重心也升高 B B .質(zhì)量

15、分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心一定在物體上 C C .舞蹈演員在做各種優(yōu)美動作的時，其重心位置不斷變化 D D .重力的方向總是垂直于地面 解析：實際上，一個物體的各個部分都受到重力， 重心的說法是從宏觀上研究重力對物體的作用效果時而引入 的一個概念，重心是指一個點（重力的作用點）。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 A A、 C C

16、是正確的， 選項 B B 是錯誤的。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 D D 的說法是錯誤的。 【例 5 5】下面關(guān)于物體重心的說法中正確的是（ A A ） A A .汽車上的貨物卸下后，汽車的重心位置降低了 B B .物體在斜面上上滑時，物體的重心相對物體的位置降低了 C C .對于有規(guī)則幾何形狀的物體，重心一定在物體的幾何中心 D D .對于重力一定的物體，無論其形狀如何變化，其重心位置不變 【例 6 6】如圖所示，有一等邊三角形 ABCABC，在 B B、C C 兩點各放一個質(zhì)量為 m m 的小球，在 A A 處放一個質(zhì)量為 2m2m

17、 的 小球，求這三個球所組成的系統(tǒng)的重心在何處. 解析：根據(jù)題意，可先求出 B B、C C 兩球的重心，由于 B B、C C 兩球質(zhì)量相等，故它們的重心在 B B、C C 連線的中點 D D 處，質(zhì)量等效為 2m2m。接著再將這個 2m2m 的等效球與 A A 一起求重心，顯然它們在 A A、D D 連線的中點 E E 處（圖略）。 假設(shè)法。將與研究對象接觸的物體，逐一移走，如果研究對象的狀態(tài)發(fā)生變化，表示它們之間有彈力；如果狀態(tài) 無變化表示它們之間無彈力。5 【例 7 7】在圖中，a a、b b （a a、b b 均處于靜止狀態(tài)）間一定有彈力的是（ B B ） （1 1 ）根據(jù)物體的形變方向

18、判斷：彈力方向與物體形變方向相反，作用在迫使這個物體形變的那個物體上。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，點與面接觸時，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 2）根據(jù)物體的運動情況。利用平衡條件或動力學規(guī)律判斷. 【例 8 8】如圖所示中的球和棒均光滑，試分析它們受到的彈力。 【例 9 9】如圖所示，光滑但質(zhì)量分布不均的小球的球心在 0 0,重心在 P P,靜止在豎直墻和桌邊之間。試畫出小球

19、 所受彈力。 【例 1010】如圖所示，重力不可忽略的均勻桿被細繩拉住而靜止，試畫出桿所受的彈力。 【例 1212】如圖所示，一根彈性桿的一端固定在傾角為 3030。的斜面上，桿的另一端固定一個重力為 2N2N 的小球，小 A A .大小為 2N2N，方向平行于斜面向上 B B .大小為 1N1N，方向平行于斜面向上 球處于靜止狀態(tài)時，彈性桿對小球的彈力（ A A 77777777! B B D D 6 C C .大小為 2N2N，方向垂直于斜面向上 D D .大小為 2N2N，方向豎直向上 (1 1 )由產(chǎn)生條件確定接觸面間有彈力；接觸面粗糙；有相對運動或相對運動的趨勢。 這種方法就是看產(chǎn)生

20、摩擦力的三個條件是否滿足。有一個條件不滿足，就沒有摩擦力。 【例題】物體與豎直墻壁間的動摩擦因數(shù)為 M,物體的質(zhì)量為 M M。當物體沿著墻壁自由下落時，物體受到的滑動 摩擦力為 _ 。 解析：0 0 【例 1313】如圖所示，長 5m5m 的水平傳送帶以 2m/s2m/s 的速度勻速運動， 物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為 卩=01=01。現(xiàn)將 物體輕輕地放到傳送帶的 A A 端，那么，物體從 A A 端到 B B 端的過程中，摩擦力存在的時間有多長？方向如何？ 解析：剛把物體放到傳送帶上瞬間，物體無水平速度，所以，物體相對傳送帶有向左的運動，根據(jù)摩擦力產(chǎn)生 的條件，物體受到摩擦力作用，而且方向向

21、右 ( (跟相對運動的方向相反) )。在此摩擦力的作用下，物體向右加速，當 物體的速度與傳送帶的速度相等時， 物體與傳送帶間沒有相對運動， 也沒有相對運動的趨勢， 就不再受摩擦力作用。 物體加速的時間即為摩擦力的作用時間。 2s2s,而且在 2s2s 內(nèi)物體的位移為 2m2m，小于 5m5m,所以為 2s2s。 2 2 .根據(jù)運動狀態(tài)確定 由物體的運動狀態(tài)，結(jié)合物體受其它外力的情況來進行判斷。 即:假設(shè)沒有摩擦力，看物體能否處于平衡，如不能處于平衡狀態(tài)，則必有摩擦力；如能處于平衡狀態(tài)，則 必無摩擦力。如果物體處于平衡狀態(tài)且有摩擦力，則摩擦力必與其它的力的合力等大反向 【例 1414】如圖，力

22、F F 拉著 A A、B B 共同作勻速運動，A A 是否受到摩擦力？ 解析：設(shè) A A 受到摩擦力，可設(shè)其向左(或向右)。顯然， A A 的重力和支持力平衡，其所受合外力為 f f，因而會 產(chǎn)生加速度，A A 不會作勻速運動。與已知條件矛盾，故假設(shè)錯誤。 練習題：如圖所示，物體 B B 的上表面水平，B B 上面載著物體 A A，當它們一起沿斜面勻速下滑時， A A 物體受到的力： (B B) A A .只有重力； 7 B B .只有重力和支持力;8 C C .只有重力、支持力和摩擦力； D D .有重力、支持力、摩擦力和斜面對它的彈力 1 1、由相對運動或相對運動的趨勢確定，摩擦力的方向總

23、與相對運動或相對運動趨勢的方向相反。 相對”二字決定了參照物的選取。一般情況下是選地面或靜止在地面上的物體做參照物， 而在判斷摩擦力的方向 時，參照物不能任意選取。判斷兩物體間的摩擦力時，必須以且中之一做參照物。 【例 1515】人在自行車上蹬車前進時，車的前后兩輪受到地面對它的摩擦力的方向（ D D） A A .都向前； B B .都向后； C C .前輪向前，后輪向后; D D .前輪向后，后輪向前。 2 2、由牛頓定律確定。 解析：有；方向向右。 3 3、由牛頓第三定律確定 物體與物體間的摩擦力的作用是相互的， 必然滿足牛頓第三定律。 所以在分析物體間的摩擦力時， 借助牛頓第三 定律，往

24、往能起到化難為易的效果。 4 4、用整體法來確定 【例 1717】如圖所示，三角形劈塊放在粗糙的水平面上，劈塊上放一個質(zhì)量為 狀態(tài)，則粗糙水平面對三角形劈塊： （C C） A A .有摩擦力作用，方向向左； B B .有摩擦力作用，方向向右； C C .沒有摩擦力作用； D D .條件不足，無法判定. 解析：此題用 整體法”（把整個系統(tǒng)當做一個研究對象來分析的方法） 分析.因為物塊和劈塊均處于靜止狀態(tài)， 因此把物塊和劈塊看作是一個整體，由于劈塊對地面無相對運動趨勢，故沒有摩擦力存在. （試討論當物塊加速下滑 和加速上滑時地面與劈塊之間的摩擦力情況？ ） 在確定摩擦力的大小時，要特別注意物體間的

25、摩擦力是靜摩擦力還是滑動摩擦力， 因為二者的大小變化情況是不 同的?；瑒幽Σ亮Φ拇笮「鷫毫?N N 有關(guān)，成正比，與引起滑動摩擦力的外力的大小無關(guān)；而靜摩擦力的大小跟壓力 N N 無關(guān)，由引起這個摩擦力的外力決定，但最大靜摩擦力的大小跟壓力 N N 有關(guān)。因此，在確定摩擦力的大小時，靜 摩擦力的大小應(yīng)由引起靜摩擦力的外力的大小來確定，不能用 f= f= yN計算。 滑動摩擦力的大小常用公式 f= f= yN求得，而靜摩擦力的大小常根據(jù)平衡條件確定。 【例 1616】如圖, 向如何？ m m 的物塊，物塊和劈塊均處于靜止 A A、B B 置A A 是否受摩擦力？如有，摩擦力的方 9 1 1、由平

26、衡條件確定。10 【例 1818】如圖所示，質(zhì)量為 m m 的木塊在置于桌面上的木板上滑行，木板靜止，它的質(zhì)量 板間、木板與桌面間的動摩擦因數(shù)均為 w則木板所受桌面的摩擦力大小為：（ 7777777777777777777 A A . w mgmg B B . 2 2 w mgmg C C. 3 3 w mgmg D D . 4 4 w mgmg 【例 1919】如圖，兩塊相同的豎直木板 A A、B B 之間，有質(zhì)量均為 m m 的 4 4 塊相同的磚，用兩個大小相等的水平力壓 木板，使磚靜止不動。設(shè)所有接觸面間的動摩擦因數(shù)均為 w,則第二塊磚對第三塊磚的摩擦力大小為： （B B ） n- -

27、 F 1 2 3 4 *- A A . Mg Mg ; B B. 0 0; C C. wF； D D . 2mg2mg。 2 2 .根據(jù)牛頓第二定律進行確定 課后練習 1.1.畫出圖 1 1 中物體 A A 的受力分析圖。 2.2. 關(guān)于彈力，下列說法正確的是（ ） A.A. 只要兩個物體接觸就一定產(chǎn)生彈力 B.B. 木塊放在桌面上要受到一個向上的彈力，這是由于木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的 C.C. 拿一根細竹竿撥動水中的木頭，木頭受到竹竿的彈力，這是由于細竹竿發(fā)生形變而產(chǎn)生的 D.D. 繩對物體的拉力的方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向 3.3. 關(guān)于靜摩擦力的方法，下列錯誤的有（ ）M=3mM=3m。已知木板與木 球面光滑 光滑半球櫓 S3 打 木塊旬謹運動 圖 歸 11 A.A. 兩個相對靜止的物體之間一定有靜摩擦力的作用 B.B. 受靜摩擦力作用的物體一