重力彈力摩擦力受力分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上名師堂學(xué)校2014年秋季優(yōu)學(xué)班 高一年級(jí)講義 日期：11月 8日第五講 三種性質(zhì)的力 受力分析【知識(shí)要點(diǎn)】一、力、重力、彈力1力的本質(zhì) (1)力的物質(zhì)性：力是物體對(duì)物體的作用。提到力必然涉及到兩個(gè)物體一施力物體和受力物體，力不能離開物體而獨(dú)立存在。有力時(shí)物體不一定接觸。(2)力的相互性：力是成對(duì)出現(xiàn)的，作用力和反作用力同時(shí)存在。作用力和反作用力總是等大、反向、共線，屬同性質(zhì)的力、分別作用在兩個(gè)物體上，作用效果不能抵消. (3)力的矢量性：力有大小、方向，對(duì)于同一直線上的矢量運(yùn)算，用正負(fù)號(hào)表示同一直線上的兩個(gè)方向，使矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算；這時(shí)符號(hào)只表示力的方向，不代表

2、力的大小。 (4)力作用的獨(dú)立性：幾個(gè)力作用在同一物體上，每個(gè)力對(duì)物體的作用效果均不會(huì)因其它力的存在而受到影響，這就是力的獨(dú)立作用原理。 2力的作用效果 力對(duì)物體作用有兩種效果：一是使物體發(fā)生形變_，二是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這兩種效果可各自獨(dú)立產(chǎn)生，也可能同時(shí)產(chǎn)生。通過力的效果可檢驗(yàn)力的存在。 3力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn) 完整表述一個(gè)力時(shí)，三要素缺一不可。當(dāng)兩個(gè)力 F1、F2的大小、方向均相同時(shí)，我們說F1=F2，但是當(dāng)他們作用在不同物體上或作用在同一物體上的不同點(diǎn)時(shí)可以產(chǎn)生不同的效果。力的大小可用彈簧秤測(cè)量，也可通過定理、定律計(jì)算，在國際單位制中，力的單位是牛頓，符號(hào)是N。 4力的圖示

3、和力的示意圖 (1)力的圖示：用一條有向線段表示力的方法叫力的圖示，用帶有標(biāo)度的線段長短表示大小，用箭頭指向表示方向，作用點(diǎn)用線段的起點(diǎn)表示。(2)力的示意圖：不需畫出力的標(biāo)度，只用一帶箭頭的線段示意出力的大小和方向。 5力的分類 (1)性質(zhì)力：由力的性質(zhì)命名的力。如；重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、分子力等。(2)效果力：由力的作用效果命名的力。如：拉力、壓力、支持力、張力、下滑力、分力：合力、動(dòng)力、阻力、沖力、向心力、回復(fù)力等。6重力 （1）重力的產(chǎn)生： 重力是由于地球的吸收而產(chǎn)生的,重力的施力物體是地球。 （2）重力的大?。?由G=mg計(jì)算，g為重力加速度，通常在地球表面附近，g取9

4、.8米秒2，表示質(zhì)量是1千克的物體受到的重力是9.8牛頓。 由彈簧秤測(cè)量：物體靜止時(shí)彈簧秤的示數(shù)為重力大小。 （3）重力的方向：重力的方向總是豎直向下的，即與水平面垂直，不一定指向地心.重力是矢量。 （4）重力的作用點(diǎn)重心 物體的各部分都受重力作用，效果上,認(rèn)為各部分受到的重力作用都集中于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是重力的作用點(diǎn)，叫做物體的重心。 重心跟物體的質(zhì)量分布、物體的形狀有關(guān)，重心不一定在物體上。質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體其重心在物體的幾何中心上。 （5）重力和萬有引力 重力是地球?qū)ξ矬w萬有引力的一個(gè)分力，萬有引力的另一個(gè)分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力，同一物體在地球上不同緯度處的向心力大小不同

5、，但由此引起的重力變化不大，一般情況可近似認(rèn)為重力等于萬有引力，即：mg=GMm/R2。除兩極和赤道外，重力的方向并不指向地心。重力的大小及方向與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，在加速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中，例如：發(fā)生超重和失重的現(xiàn)象時(shí)，重力的大小仍是mg 7彈力 1產(chǎn)生條件： (1)物體間直接接觸； (2)接觸處發(fā)生形變(擠壓或拉伸)。 2彈力的方向：彈力的方向與物體形變的方向相反，具體情況如下： (1)輕繩只能產(chǎn)生拉力，方向沿繩指向繩收縮的方向. (2)彈簧產(chǎn)生的壓力或拉力方向沿彈簧的軸線。(3)輕桿既可產(chǎn)生壓力，又可產(chǎn)生拉力，且方向沿桿。3彈力的大小 彈力的大小跟形變量的大小有關(guān)。 彈簧的彈力，由胡克定律F=

6、kx,k為勁度系數(shù)，由本身的材料、長度、截面積等決定，x為形變量，即彈簧伸縮后的長度L與原長Lo的差：x=|L-L0|，不能將x當(dāng)作彈簧的長度L一般物體所受彈力的大小，應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件和牛頓運(yùn)動(dòng)定律計(jì)算，例2小車的例子就說明這一點(diǎn)。二、摩擦力摩擦力有滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力兩種，它們的產(chǎn)生條件和方向判斷是相近的。 1產(chǎn)生的條件： (1)相互接觸的物體間存在壓力； (2)接觸面不光滑； (3)接觸的物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(滑動(dòng)摩擦力)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)(靜摩擦力)。 注意：不能絕對(duì)地說靜止物體受到的摩擦力必是靜摩擦力，運(yùn)動(dòng)的物體受到的摩擦力必是滑動(dòng)摩擦力。靜摩擦力是保持相對(duì)靜止的兩物體之間的摩

7、擦力，受靜摩擦力作用的物體不一定靜止?；瑒?dòng)摩擦力是具有相對(duì)滑動(dòng)的兩個(gè)物體之間的摩擦力，受滑動(dòng)摩擦力作用的兩個(gè)物體不一定都滑動(dòng)。2摩擦力的方向： 沿接觸面的切線方向(即與引起該摩擦力的彈力的方向垂直)，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)：運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))的方向相反。例如：靜止在斜面上的物體所受靜摩擦力的方向沿接觸面(斜面)向上。 注意：相對(duì)運(yùn)動(dòng)是以相互作用的另一物體為參考系的運(yùn)動(dòng)，與以地面為參考系的運(yùn)動(dòng)不同，故摩擦力是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其方向不一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。例如：站在公共汽車上的人，當(dāng)人隨車一起啟動(dòng)(即做加速運(yùn)動(dòng))時(shí)，如圖所示，受重力G、支持力N、靜摩擦力f的作用。當(dāng)車啟動(dòng)時(shí)，人相對(duì)于車有向后的運(yùn)

8、動(dòng)趨勢(shì)，車給人向前的靜摩擦力作用；此時(shí)人隨車向前運(yùn)動(dòng)，受靜摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同。3摩擦力的大?。?(1)靜摩擦大小跟物體所受的外力及物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只能根據(jù)物體所處的狀態(tài)(平衡或加速)由平衡條件或牛頓定律求解。靜摩擦力的變化存在一個(gè)最大值-最大靜摩擦力，即物體將要開始相對(duì)滑動(dòng)時(shí)摩擦力的大小(最大靜摩擦力與正壓力成正比)。(2)滑動(dòng)摩擦力與正壓力成正比，即f=,為動(dòng)摩擦因數(shù)，與接觸面材料和粗糙程度有關(guān)；N指接觸面的壓力，并不總等于重力。三、受力分析受力分析就是把研究對(duì)象在給定物理環(huán)境中所受到的力全部找出來，并畫出相應(yīng)受力圖。 1受力分析的依據(jù) (1)依據(jù)各種力的產(chǎn)生條件和性質(zhì)特點(diǎn)，每種力的

9、產(chǎn)生條件提供了其存在的可能性，由于力的產(chǎn)生原因不同，形成不同性質(zhì)的力，這些力又可歸結(jié)為場(chǎng)力和接觸力，接觸力(彈力和摩擦力)的確定是難點(diǎn)，兩物體直接接觸是產(chǎn)生彈力、摩擦力的必要條件，彈力產(chǎn)生原因是物體發(fā)生形變，而摩擦力的產(chǎn)生，除物體間相互擠壓外，還要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。 (2)依據(jù)作用力和反作用力同時(shí)存在，受力物體和施力物體同時(shí)存在。一方面物體所受的每個(gè)力都有施力物體和它的反作用力，找不到施力物體的力和沒有反作用力的力是不存在的；另一方面，依據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系，可靈活變換研究對(duì)象，由作用力判斷出反作用力。(3)依據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：有些力存在與否或者力的方向較難確定，要根據(jù)物體的

10、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用物體的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律判斷。 2受力分析的程序 (1)根據(jù)題意選取研究的對(duì)象研究對(duì)象可以是單個(gè)物體或物體的某一部分，也可以是由幾個(gè)物體組成的系統(tǒng) (2)把研究對(duì)象從周圍的物體中隔離出來，為防止漏掉某個(gè)力，要養(yǎng)成按一般步驟分析的好習(xí)慣一般應(yīng)先分析重力；然后環(huán)繞物體一周，找出跟研究對(duì)象接觸的物體，并逐個(gè)分析這些物體對(duì)研究對(duì)象的彈力和摩擦力；最后再分析其他場(chǎng)力(電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)等 (3)每分析一個(gè)力，都要想一想它的施力物體是誰，這樣可以避免分析出某些不存在的力如豎直上拋的物體并不受向上的推力，而剎車后靠慣性滑行的汽車也不受向前的“沖力” (4)畫完受力圖后要進(jìn)行定性檢驗(yàn)，看一看根

11、據(jù)你畫的受力圖，物體能否處于題目中所給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)3受力分析的注意事項(xiàng) (1)只分析研究對(duì)象所受的力，不分析研究對(duì)象對(duì)其他物體所施的力 (2)只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力 (3)每分析一個(gè)力，都應(yīng)找出施力物體 (4)合力和分力不能同時(shí)作為物體所受的力4受力分析的常用方法：隔離法和整體法 （1）隔離法 為了弄清系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個(gè)物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況，一般可采用隔離法 運(yùn)用隔離法解題的基本步驟是： 明確研究對(duì)象或過程、狀態(tài)； 將某個(gè)研究對(duì)象、某段運(yùn)動(dòng)過程或某個(gè)狀態(tài)從全過程中隔離出來； 畫出某狀態(tài)下的受力圖或運(yùn)動(dòng)過程示意圖； 選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解 （2）整體法 當(dāng)只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些

12、物體的力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般可采用整體法運(yùn)用整體法解題的基本步驟是： 明確研究的系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)的全過程； 畫出系統(tǒng)整體的受力圖和運(yùn)動(dòng)全過程的示意圖； 選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解隔離法和整體法常常交叉運(yùn)用，從而優(yōu)化解題思路和方法，使解題簡(jiǎn)捷明快受力分析總結(jié):（先確研、隔物）（1）哪些力？（2）力變否？（3）做功否？【例題評(píng)析】【例1】（力）下列關(guān)于力的說法中，正確的是( ) A只有相互接觸的兩物體之間才會(huì)產(chǎn)生力的作用 B力是不能離開物體而獨(dú)立存在的，一個(gè)力既有施力物體，又有受力物體 C一個(gè)物體先對(duì)別的物體施加力后，才能受到反作用力 D物體的施力和受力是同時(shí)的【例2】（重力）重7N的物體放在水平桌面上，桌

13、面受到7N的壓力，以下說法正確的是（ ）A、這個(gè)壓力就是重力，施力物體是地球 B、這個(gè)壓力就是重力，施力物體是物體C、這個(gè)壓力不是重力，壓力的施力物體是物體，重力的施力物體是地球D、這個(gè)壓力的大小與重力相等是因?yàn)槎ζ胶狻纠?】（重心）關(guān)于物體的重心，以下說法正確的是 A物體的重心一定在該物體上B形狀規(guī)則的物體，重心就在其中心處C用一根懸線掛起的物體靜止時(shí)，細(xì)線方向一定通過物體的重心D重心是物體上最重的一點(diǎn)丙C【例4】（彈力）畫出下列各圖中物體A、B、C的受力示意圖（已知物體A、B、C均靜止,接觸面均光滑）.B乙AO甲【例5】（彈力）在一粗糙水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的木塊1和2，中間

14、用一原長為、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來，如圖甲所示木塊與地面間的動(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 ( )同步練習(xí)1一根輕質(zhì)彈簧，它在100N的拉力作用下，總長度為0.55m;它在300N的拉力作用下，總長度為0.65m，則彈簧不受外力作用時(shí)自然長度即彈簧原長為_m?！纠?】（摩擦力）4.如圖所示，重為20N的物體在動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1的水平面上向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到一個(gè)大小為10N，方向水平向右的恒力作用，則物體所受的摩擦力的大小和方向?yàn)椋?）A、2N，水平向左B、2N，水平向右C、12N，水平向右D、8N，水平向右【例7】（摩擦力）要使重200N的

15、木塊在水平面上移動(dòng)，至少需要100N的水平推力，木塊移動(dòng)后只要用80N的水平推力，就可使它繼續(xù)勻速運(yùn)動(dòng)，則木塊受到地面的最大靜摩擦力為_N，木塊與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)=_；如果原來用50N的水平推力推該木塊，則木塊受到的摩擦力為_N?！纠?】（摩擦力）如圖所示，一木塊放在水平面上，在水平方向施加外力F10 N， 2 N，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)若撤去外力F1，則木塊受到的摩擦力大小為 N，方向 .【例9】（整體法、隔離法）如圖所示，人重600N，木板重400N，人與木板、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)皆為0.2，今人用水平力拉繩，使他與木板一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，則（ ）A. 人拉繩的力是200NB. 人拉繩的力是1

16、00NC. 人的腳對(duì)木板的摩擦力向右D. 人的腳對(duì)木板的摩擦力向左2 3 1 4 FF同步練習(xí)2.如圖所示，在兩塊相同的豎直木板之間，有質(zhì)量均為m的4塊相同的磚，用兩個(gè)大小均為F的水平力壓木板，使磚靜止不動(dòng)，則第2塊磚對(duì)第3塊磚的摩擦力大小為（ ）A0 Bmg C D2mg【典型試題】1.汽車在平直公路上勻速前進(jìn)（設(shè)驅(qū)動(dòng)輪在后），則（ ）A.前、后輪受到的摩擦力方向均向后 B.前、后輪受到的摩擦力方向均向前C.前輪受到的摩擦力向前，而后輪受到的摩擦力向后D.前輪受到的摩擦力向后，而后輪受到的摩擦力向前2.分析物體A在以下四種情況下所受的靜摩擦力的方向：物體A靜止于斜面，如圖甲所示.物體A受到水

17、平拉力F的作用，仍靜止在水平面上，如圖乙所示.物體A放在車上，當(dāng)車在剎車過程中，如圖丙所示.丙A甲A乙FA3運(yùn)動(dòng)員雙手握住豎直的桿子勻速攀上和勻速下滑時(shí)，運(yùn)動(dòng)員所受的摩擦力分別為f1和f2，則（ ）A、f1的方向向下，f2的方向向上，且f1>f2 B、f1的方向向下，f2的方向向上，且f1=f2C、f1和f2的方向均向上，且f1=f2 D、f1和f2的方向均向下，且f1>f24石塊拋出后在水平面上滑動(dòng)，又滑上一粗糙斜面，在石塊沿斜面向上滑動(dòng)的過程中，石塊的受力情況是（ ）A重力、支持力、和摩擦力 B重力、支持力、沖力和摩擦力C、重力、支持力、下滑力和摩擦力 D重力、支持力、沖力、下

18、滑力和摩擦力5、如圖19-8所示，C 是水平地面，A、B是兩個(gè)長方形物塊，F(xiàn)是作用在物塊B上沿水平方向的力，物體A和B以相同的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)。由此可知，A、B間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)1和B、C間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)2有可能是( )。(A)10,20(B)10,20(C)10,20(D)10,206、A、B、C三物塊質(zhì)量分別為M、m和m，作如圖所示的聯(lián)結(jié)。繩子不可伸長，且繩子和滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計(jì)。若B隨A一起沿水平桌面作勻速運(yùn)動(dòng)，則可以斷定( )(A)物塊A與桌面之間有摩擦力，大小為mg(B)物塊A與B之間有摩擦力，大小為mg(C)桌面對(duì)A，B對(duì)A，都有摩擦力，兩者方向相同，合力為mg(D)桌面對(duì)A，B對(duì)A，都有摩擦力，兩者方向相反，合力為mgBCFA7.如圖所示，三個(gè)物體疊放著，當(dāng)作用在B物體上的水平力F=2N時(shí)，三個(gè)物體均靜止，則物體A與B之間的摩擦力大小為