高中物理知識全解 1.2 幾種常見的性質(zhì)力

1、高中物理知識全解 1.2 幾種常見的性質(zhì)力基礎知識：1、力：力是物體與物體之間的相互作用，故力不可能單獨存在。2、力是矢量，有大小和方向【單位：牛頓（N）】。3、施力物體和受力物體不是絕對的，而是相對的。例：人出空拳時，以人的骨架肌肉為研究對象，拳頭是施力物體，骨架肌肉是受力物體；若以拳頭為研究對象，則骨架肌肉是施力物體，拳頭是受力物體。4、力的三要素：大小，方向，作用點。I、只要其中任意一個要素發(fā)生改變，則力的作用效果都將發(fā)生改變。II、能看做質(zhì)點的物體，物體上任何位置為作用點效果相同。例：如下圖所示，F(xiàn)作用于點和作用于點（即圖一和圖二），力F的作用效果相同，因為此時M可以看做質(zhì)點。5、力的

2、表示：力的圖示即表明力的作用點、方向、大小。 力的示意圖即表明力的作用點、方向。注意：靈活選取標度，進而用力的圖示法表示力（標度的選取與所表示的力不能1比1的關系）。例：重力、彈力、摩擦力等是性質(zhì)力；拉力、支持力、阻力等是效果力。一：重力產(chǎn)生原因：由于地球的吸引而產(chǎn)生。大小： 【單位：牛頓（N）】。注意：值在不同的地理位置數(shù)值不一樣，地球上隨著緯度的增加值增大，地球外隨著高度的增加值減小?！局狄话闱闆r取9.8m/s2，解題計算時若值沒有特別要求還可取10m/s2】注意：重力的大小不一定等于地球?qū)ζ涞奈Φ拇笮?。方向：豎直向下，重力的方向總是與當?shù)氐乃矫娲怪?，但不一定指向地心，不一定垂直于?/p>

3、面。重心1、理解重心的定義。例：重力只作用于物體的重心（錯誤）。2、對于外形規(guī)則，密度分布均勻的物體，其重心為該物體的幾何中心。如果外形不規(guī)則或密度分布不均勻的物體，其重心可以用二次懸掛法、力矩平衡法或等效平移法求重心?！径螒覓旆ㄇ笾匦睦昧硕ζ胶庠?，力矩平衡法求重心利用了力矩平衡原理和二力平衡原理】注意：重心不一定在物體上，也可以在物體外?！纠}】一等邊三角形ABC如右圖所示，BC的中點為D，AD的中點為E，在A處放一質(zhì)量為2m的小球，B和C兩處各放一質(zhì)量為m的小球，若小球均可看做質(zhì)點，求整個系統(tǒng)的重心？【例題】在2008年北京奧運會上，俄羅斯著名撐桿跳運動員伊辛巴耶娃以5.05m的成

4、績第24次打破世界紀錄。下圖為她在比賽中的幾個畫面。下列說法中正確的是  (        )A運動員過最高點時的速度為零B撐桿恢復形變時，其彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為運動員的動能C運動員要成功躍過橫桿，其重心必須高于橫桿D運動員在上升過程中對桿先做正功后做負功注意：物體的重心會隨著物體幾何外形或密度分布的改變而變化?！纠}】如右圖所示，一容器中盛滿水，容器的下方有一閥門K，打開閥門讓水從下孔中緩慢流出，在水流出的過程中，水和容器的共同重心將（ ）A一直下降 B一直上升 C先升高，后降低 D先降低，后升高答案：D【例題】一

5、個盛水袋，某人從側(cè)面緩慢推裝液體的袋壁使它變形至如下圖所示位置，則此過程中袋和液體的重心將 ( )A逐漸升高 B逐漸降低C先降低再升高 D始終不變【例題】如下圖所示為一絕熱的球殼內(nèi)裝有少量的水，則當球殼內(nèi)的水變?yōu)樗魵鈺r，試分析殼內(nèi)水的內(nèi)能的變化情況？【例題】如下圖所示為一光滑絕熱的水缸，水缸內(nèi)裝有水，水缸左側(cè)的水面高于右側(cè)，打開閥門K后，水又將會達到一個新的平衡狀態(tài)，問此過程中水的內(nèi)能變化情況？同理理解與類似推廣例：細繩拉著小球在豎直平面內(nèi)繞某一點做圓周運動，若只受重力，由此可知小球在最高點速率最小，在最低點速率最大。類似推廣：如右圖所示，有一個帶電為的小球，用一根絕緣細線系住，在豎直平面內(nèi)

6、繞O點做圓周運動，A為最高點，B為最低點，現(xiàn)給豎直平面內(nèi)加一豎直向上的電場，電場強度，則小球受到的合外力大小為，方向豎直向上，若小球仍做圓周運動，則此后小球?qū)⒃贏點的速率最大，B點的速率最小。二：彈力產(chǎn)生條件：1、相互接觸。 2、發(fā)生彈性形變。注意：相互接觸的物體或發(fā)生形變的物體不一定產(chǎn)生彈力。方向：垂直于接觸面。注意：彈力方向垂直于接觸面此性質(zhì)分析求解很重要。例：垂直于圓面的直線必過圓心等。例：如下圖所示，螺旋形光滑軌道豎直放置，P、Q分別為對應的軌道最高點，一個小球以一定速度沿軌道切線方向進入軌道，且能過軌道最高點P，可知小球在運動的過程中只受重力和支持力，支持力時刻與運動方向垂直，所以小

7、球在此后的運動過程中軌道對小球不做功，小球的機械能守恒?！纠}】如下圖所示，直角三角形ABC，各邊均光滑，兩圓環(huán)用一細繩連接，分別套在AB和AC邊上，求當兩環(huán)平衡時，細繩與AB邊的夾角的取值范圍？ 解：因為彈力方向垂直于接觸面，結合受力分析和平衡原理可得【例題】臺球以速度與球桌邊框成角撞擊O點，反彈后速度為，方向與球桌邊框夾角仍為，如下圖所示如果<，OB垂直于桌邊，則下列關于桌邊對小球的彈力方向的判斷中正確的是（ ）A可能沿OA方向B一定沿OB方向C可能沿OC方向D可能沿OD方向解析：由彈力方向垂直于接觸面可知B正確，答案：B拓展：如下圖一所示，小車處于水平面上，小球?qū)儆跅U的一部分（和小

8、球與桿的接觸問題相區(qū)別），小球的質(zhì)量為，則：（1）若小車相對地面靜止或做勻速直線運動，則由受力平衡可知，桿對小球的作用力大小為，方向豎直向上。（2）若小車相對地面以加速度水平向左做勻加速直線運動，則由圖二受力分析可知，桿對小球的作用力大小為，方向與水平方向的夾角為（），斜向左上方。注意：有無彈力的判定由受力分析、假設法和平衡原理相結合綜合求解。【例題】如下圖一和圖二所示，光滑斜面上分別吊著一個小球處于靜止狀態(tài)，試分析圖一和圖二的斜面對小球是否有彈力？【例題】如下圖所示，可視為點電荷的小物體A、B分別帶負電和正電，B固定，其正下方的A靜止在絕緣斜面上，則A受力個數(shù)可能為( ) AA可能受2個力作

9、用 BA可能受3個力作用CA可能受4個力作用 DA可能受5個力作用所以A受到的力可能是2個，也可能是4個，選A、C.答案：AC彈簧（秤）彈力大小：（胡克定律）1、為彈簧的勁度系數(shù)，由彈簧本身性質(zhì)決定。（和材料的種類、長度和橫截面積等均有關）2、為彈簧的伸長量或壓縮量。3、彈力方向與位移方向相反即（式中表物體偏離平衡位置的位移）?！纠}】如下圖一所示，物塊放在輕彈簧上，物塊b放在物塊上靜止不動，當用力F使物塊b豎直向上做勻加速直線運動，則在下面所給的四個圖象中，能反映物塊b脫離物塊前的過程中力F隨時間t變化規(guī)律的是（ ）【例題】如下圖所示，兩質(zhì)量相等的物塊A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接，B足夠長、放置

10、在水平面上，所有接觸面均光滑。彈簧開始時處于原長，運動過程中始終處在彈性限度內(nèi)。在物塊A上施加一個水平恒力，A、B從靜止開始運動到第一次速度相等的過程中，下列說法中正確的有( )A當A、B加速度相等時，系統(tǒng)的機械能最大B當A、B加速度相等時，A、B的速度差最大C當A、B的速度相等時，A的速度達到最大D當A、B的速度相等時，彈簧的彈性勢能最大BCD 【例題】如下圖，原長分別為L1和L2，勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧豎直地懸掛在天花板上，兩彈簧之間有一質(zhì)量為m1的物體，最下端掛著質(zhì)量為m2的另一物體，整個裝置處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)用一個質(zhì)量為m的平板把下面的物體豎直地緩慢地向上托起，直到兩個彈簧的

11、總長度等于兩彈簧原長之和，這時托起平板豎直向上的力是多少？m2上升的高度是多少？領悟：上題中m1的位置會隨著m2的變化而變化，故m2上升高度注意：彈簧的彈力有壓力和拉力兩種形式，故彈簧的彈力在沒有說明是拉力還是壓力的情況下，要分兩種情況分析討論求解?！纠}】如下圖所示，物塊處于靜止狀態(tài)，物塊的質(zhì)量為2kg，彈簧的彈力為8N，重力加速度取，則拉力F為多大？4、彈性勢能*： (屬于機械能)注意：理解的變化而引起的有關能量的轉(zhuǎn)化問題。5、兩彈簧（秤）串聯(lián)*：， 兩彈簧（秤）并聯(lián)*：【例題】有一勁度系數(shù)為20N/m的彈簧，現(xiàn)將該彈簧平分成2等份，求平分后的彈簧的勁度系數(shù)？解：假設平分后的彈簧的勁度系數(shù)

12、均為k，由題意可知這兩個彈簧串聯(lián)后總的勁度系數(shù)為20N/m，則： 注意：彈簧兩邊產(chǎn)生的彈力大小相等，彈簧秤某一邊所受彈力的大小即為彈簧秤的讀數(shù)。例：如下圖所示，有一水平放置的不計質(zhì)量不計摩擦的彈簧秤受到兩邊的水平拉力作用，大小都是2N，彈簧的勁度系數(shù)，則彈簧秤的讀數(shù)為2N，而彈簧秤在水平方向所受的合外力為零，彈簧被拉伸了【例題】如下圖所示，A的質(zhì)量為2kg，B的質(zhì)量為1kg,AB間連一不計質(zhì)量不計摩擦的彈簧秤，彈簧的勁度系數(shù)，水平面光滑，現(xiàn)對A施加水平向左大小為2N的力，對B施加水平向右大小為5N的力，求彈簧秤的示數(shù)及伸長量。注意：成立的前提條件是在彈簧的彈性限度內(nèi)。超過了彈簧的彈性限度，彈簧

13、產(chǎn)生的彈力與彈簧的伸長量的關系將不再是一次函數(shù)關系。例：彈簧的彈力與成正比。（錯誤）例：在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與成正比。（正確）三：摩擦力產(chǎn)生條件：1、相互接觸且有擠壓。2、接觸面粗糙。3、有相對運動或相對運動趨勢。I、有摩擦力就一定有彈力，且摩擦力方向與對應的彈力方向垂直；但是有彈力不一定有摩擦力。II、相互接觸的物體并非一定有摩擦力。注意：有無摩擦力的判定由受力分析、平衡原理和牛頓第二定律等綜合求解?！纠}】如右圖所示，在水平向右的力F的作用下m相對M靜止，若系統(tǒng)向右做勻速直線運動時，試分析m與M之間及M與地面之間是否有摩擦力？若系統(tǒng)向右做勻加速直線運動，則m與M之間是否有摩擦力？

14、注意：解決有關摩擦力的問題，首先要分清楚是靜摩擦力還是滑動摩擦力。例：正壓力越大，則摩擦力越大。（錯誤）靜摩擦力1：大?。河善胶庠淼确椒ㄇ蠼狻、物體剛剛要滑動時所受的靜摩擦力為最大靜摩擦力用表示。II、最大靜摩擦力會隨著條件的改變而變化。例：一物體放在一粗糙的平面上的最大靜摩擦力為3N，若在此物體上再放一物體或把此物體放到另一粗糙程度不相同的平面上，則它的最大靜摩擦力都將發(fā)生改變。III、2：方向：與相對運動趨勢方向相反。例：如下圖所示，一圓球用細繩系住靜止于豎直墻上，則墻對圓球的靜摩擦力的方向為沿墻面豎直向上。注意：解題時在最大靜摩擦力的大小范圍之內(nèi)，為了滿足題目相應的條件靜摩擦力的大小

15、和方向都是按需提供的，具有可變性。 例：如下圖所示，一系統(tǒng)靜止在光滑的水平面上，m和M之間的最大靜摩擦力為10N，若m質(zhì)量為2kg，此時彈簧產(chǎn)生的拉力為6N,理解下列情況。（1）系統(tǒng)向右加速運動，時，m才會相對M向左滑動。（2）系統(tǒng)向左加速運動，時，m才會相對M向右滑動。【例題】如下圖所示，斜劈固定，一物塊在平行于斜面斜向上的拉力F的作用下靜止在粗糙的斜面上，假設物塊的質(zhì)量為m，試分析斜面對物塊的靜摩擦力的可能情況？ 【例題】如下圖所示，空間有一垂直紙面向外的磁感應強度為0.5T的勻強磁場，一質(zhì)量為0.2kg且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無初速放置一質(zhì)量為0.1kg、電荷量q

16、=+0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間的動摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力?，F(xiàn)對木板施加水平向左、大小為0.6N的恒力作用，g取10m/s2。求：（1）起初一段時間內(nèi)木板和滑塊的加速度？（2）經(jīng)過多長時間滑塊和木板發(fā)生相對滑動？（3）滑塊的最終速度為多大？滑動摩擦力滑動摩擦力：物體為了平衡所需的摩擦力時（即靜摩擦力無法提供使物體平衡的力），物體將會發(fā)生相對滑動，物體發(fā)生相對滑動時所受的摩擦力稱之為滑動摩擦力。1：大小：（也可以根據(jù)平衡原理、牛頓第二定律等方法間接求解）。I、為動摩擦因素，由材料和接觸面的粗糙程度決定,與接觸面的大小無關。【例題】如下圖所示，一圓錐以不

17、同的方式置于粗糙程度相同的同一水平地面上，現(xiàn)用水平外力拉它做圖中所示三種情況的運動，試比較它所受摩擦力的大?。縄I、為正壓力（與重力相區(qū)別，正壓力不一定為自身的重力）。III、滑動摩擦力和接觸面的情況有關，不是同一接觸面的滑動摩擦力問題要分開求解。2：方向：與相對運動方向相反。注意：最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力，而在計算題及判斷物體是否發(fā)生相對滑動等問題時，則可認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。（由題目性質(zhì)所決定，靈活處理求解）例：一物體靜止在粗糙的水平面上，現(xiàn)給它一個水平向右的力（為常數(shù)），則物體由靜止到滑動的過程中，摩擦力隨時間的變化情況如下圖所示（時刻為物體剛開始滑動的時刻）。【例題】一質(zhì)

18、量為5kg的物體靜止在粗糙的水平面上，動摩擦因數(shù)，現(xiàn)給它一個水平向右的力，問此物體是否會滑動？解： 物體會相對地面向右滑動【例題】如下圖所示，質(zhì)量為m的物塊靜止在傾角為的固定斜面上。某時刻開始對小物塊施加一個平行斜面向上的拉力F，F(xiàn)由零開始逐漸增大，當F增大到F0時，小物塊開始沿斜面向上運動。則F0的大小( )A、一定小于 B、一定等于 C、一定大于 D、可能等于，也可能大于解析：物塊能夠靜止，則最大靜摩擦力，故F0，D正確。答案：D【例題】如下圖所示，傳送皮帶不動時，物塊由皮帶頂端A從靜止開始下滑到皮帶底端B用的時間為t，則：（ ）A當皮帶向上運動時，物塊從靜止釋放由A滑到B的時間一定大于t

19、B當皮帶向上運動時，物塊從靜止釋放由A滑到B的時間一定等于tC當皮帶向下運動時，物塊從靜止釋放由A滑到B的時間一定等于tD當皮帶向下運動時，物塊從靜止釋放由A滑到B的時間一定小于t【例題】如下圖所示，傾角為的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足夠長的輕質(zhì)綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè)，綢帶與斜面間無摩擦。現(xiàn)將質(zhì)量分別為M、m(M>m)的小物塊同時輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上。兩物塊與綢帶間的動摩擦因數(shù)相等，且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等。在角取不同值的情況下，下列說法正確的有（ ）A兩物塊所受摩擦力的大小總是相等B兩物塊不可能同時相對綢帶靜止CM不可能相對綢帶發(fā)生滑動Dm不可能相對斜面向

20、上滑動【例題】如下圖所示，兩物塊A、B套在水平粗糙的CD桿上，并用不可伸長的輕繩連接，整個裝置能繞過CD中點的軸OO1轉(zhuǎn)動，已知兩物塊質(zhì)量相等，桿CD對物塊A、B的最大靜摩擦力大小相等，開始時繩子處于自然長度（繩子恰好伸直但無彈力），物塊B到OO1軸的距離為物塊A到OO1軸的距離的兩倍，現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)速逐漸增大，在從繩子處于自然長度到兩物塊A、B即將滑動的過程中，下列說法正確的是（ ）AA受到的靜摩擦力一直增大BB受到的靜摩擦力先增大，后保持不變CA受到的靜摩擦力是先增大后減小DA受到的合外力一直在增大領悟：上題中當繩子產(chǎn)生的拉力時，兩物塊A、B即將向右滑動?！纠}】如右圖所示，在勻強電場中，一個帶正電的物體沿水平方向的絕緣天棚平面做勻速直線