高中物理 2.1重力、彈力、摩擦力基礎課件

1、考點考點1 1重力、彈力、摩擦力重力、彈力、摩擦力力和四種基本相互作用力和四種基本相互作用 1.作力的圖示時應注意：作力的圖示時應注意：不能用不同標度畫同一物體不能用不同標度畫同一物體所受的不同力。所受的不同力。力的圖示與力的示意圖不同，力的圖示要力的圖示與力的示意圖不同，力的圖示要求嚴格，而力的示意圖著重于力的方向，不要求做出標度。求嚴格，而力的示意圖著重于力的方向，不要求做出標度。 2.性質相同的力，效果可以相同，也可以不同；效果相性質相同的力，效果可以相同，也可以不同；效果相同的力，性質可以相同，也可以不同。同的力，性質可以相同，也可以不同。力與力的圖示力與力的圖示【例【例1】甲、乙兩拳

2、擊運動員競技，甲一拳擊中乙肩部，觀眾可認為甲運動員】甲、乙兩拳擊運動員競技，甲一拳擊中乙肩部，觀眾可認為甲運動員(的的 拳頭拳頭)是施力物體，乙運動員是施力物體，乙運動員(的肩部的肩部)是受力物體，但是在甲一拳打空的情況是受力物體，但是在甲一拳打空的情況 下，下列說法中正確的是下，下列說法中正確的是( ) A.這是一種只有施力物體，沒有受力物體的特殊情況這是一種只有施力物體，沒有受力物體的特殊情況 B.此時的受力物體是空氣此時的受力物體是空氣 C.甲的拳頭、胳膊與自身軀干構成相互作用的物體甲的拳頭、胳膊與自身軀干構成相互作用的物體 D.以上說法都不正確以上說法都不正確 【解析【解析】力的作用是

3、相互的，只要有力產生必然存在著施力物體與受力物力的作用是相互的，只要有力產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、胳膊與軀干的組成的系體，甲運動員擊空了，但在其擊拳過程中，其拳頭、胳膊與軀干的組成的系 統(tǒng)內由于相互作用而產生力。選統(tǒng)內由于相互作用而產生力。選C。 本題的關鍵是對受力物體的分析上，如果有力，一定要有受力物體，本題的關鍵是對受力物體的分析上，如果有力，一定要有受力物體，誰是受力物體呢？本題要求學生掌握力的內涵與外延，理解力的作用的誰是受力物體呢？本題要求學生掌握力的內涵與外延，理解力的作用的相互性與物質性。相互性與物質性。C如圖所示，靜止木塊對桌

4、面的壓力為如圖所示，靜止木塊對桌面的壓力為6 N，試畫壓力，試畫壓力的圖示，說明施力物體和受力物體，并畫出木塊所受的圖示，說明施力物體和受力物體，并畫出木塊所受重力和支持力的示意圖。重力和支持力的示意圖?！敬鸢浮敬鸢浮繅毫Φ膱D示如圖甲，重力、支持力的示意圖如圖乙或圖丙所示；壓力的圖示如圖甲，重力、支持力的示意圖如圖乙或圖丙所示；壓力的施力物體是木塊，受力物體是桌子。壓力的施力物體是木塊，受力物體是桌子?？键c考點2 2重力重力 2.重力的大小隨緯度的升高而增大，隨高度重力的大小隨緯度的升高而增大，隨高度的增大而減小；同一地方，物體重力的大小與運的增大而減??；同一地方，物體重力的大小與運動狀態(tài)無關

5、。重力的大小可以小于或等于萬有引動狀態(tài)無關。重力的大小可以小于或等于萬有引力的大小，如圖所示，萬有引力的方向一定指向力的大小，如圖所示，萬有引力的方向一定指向地心，但重力的方向不一定指向地心。只不過由地心，但重力的方向不一定指向地心。只不過由于于F向向引起的重力變化不大，一般情況下可以不考引起的重力變化不大，一般情況下可以不考慮地球的自轉效應，近似認為重力等于萬有引力。慮地球的自轉效應，近似認為重力等于萬有引力。 1.重力是地球對物體的吸引而產生的，但不能說重力就是地球對物重力是地球對物體的吸引而產生的，但不能說重力就是地球對物體的吸引力。當物體處在地球兩極時，物體的重力與萬有引力相等；在體的

6、吸引力。當物體處在地球兩極時，物體的重力與萬有引力相等；在地球上其他位置，由于物體隨地球自轉，重力是萬有引力的一個分力。地球上其他位置，由于物體隨地球自轉，重力是萬有引力的一個分力。 1.重心是一個物體各部分受到的重力作用的等效作用點。重心是一個物體各部分受到的重力作用的等效作用點。 2.質量分布均勻的物體，重心的位置只跟物體的形狀有質量分布均勻的物體，重心的位置只跟物體的形狀有關，有規(guī)則幾何形狀的均勻物體，它的重心的位置在它的幾關，有規(guī)則幾何形狀的均勻物體，它的重心的位置在它的幾何中心，如實心鉛球的重心就在球心。何中心，如實心鉛球的重心就在球心。 3.質量分布不均勻的物體，重心的位置與物體的

7、形狀有質量分布不均勻的物體，重心的位置與物體的形狀有關，還跟物體質量的分布有關。懸掛物靜止時，懸線所在直關，還跟物體質量的分布有關。懸掛物靜止時，懸線所在直線必過重心，兩次懸掛找懸線的交點，即為重心位置。線必過重心，兩次懸掛找懸線的交點，即為重心位置。 4. 物體重心的位置可以在物體上，也可以在物體外，例物體重心的位置可以在物體上，也可以在物體外，例如一塊平板的重心在板上，而一個鐵環(huán)的重心就不在鐵環(huán)上。如一塊平板的重心在板上，而一個鐵環(huán)的重心就不在鐵環(huán)上。 5.重心的位置與物體的位置、放置狀態(tài)及運動狀態(tài)無關，重心的位置與物體的位置、放置狀態(tài)及運動狀態(tài)無關，但一個物體的質量分布發(fā)生變化時，其重心

8、的位置也發(fā)生變但一個物體的質量分布發(fā)生變化時，其重心的位置也發(fā)生變化?；?。重力與重心重力與重心【例【例2】運輸貨車的制造標準是：當貨車側立在傾角為】運輸貨車的制造標準是：當貨車側立在傾角為30的斜坡的斜坡 上時，如圖所示，仍不致翻倒。也就是說，貨車受到的重力的上時，如圖所示，仍不致翻倒。也就是說，貨車受到的重力的 作用線仍落在貨車的支持面作用線仍落在貨車的支持面(地面上，以車輪為頂點構成的平地面上，以車輪為頂點構成的平 面面)以內，如果車輪間的距離為以內，如果車輪間的距離為2 m，車身的重心不能高出地面，車身的重心不能高出地面 多少多少m？貨車不翻倒的臨界點就是貨車的重力作用線不能落到它的支持

9、面外。貨車不翻倒的臨界點就是貨車的重力作用線不能落到它的支持面外。 【解析【解析】重力的作用線在豎直方向，由題意知，要求重力重力的作用線在豎直方向，由題意知，要求重力的作用線落在貨車的支持面內，即要求重力作用線與斜坡的交的作用線落在貨車的支持面內，即要求重力作用線與斜坡的交點應在車輪與中軸線之間，當交點位于車輪與斜坡的接觸點時點應在車輪與中軸線之間，當交點位于車輪與斜坡的接觸點時，對應的重心的位置即為滿足條件的最高重心位置，作出示意，對應的重心的位置即為滿足條件的最高重心位置，作出示意圖，利用幾何關系可求解。圖，利用幾何關系可求解。 作出如圖所示的示意圖，設重心離斜面的最高位置為作出如圖所示的

10、示意圖，設重心離斜面的最高位置為x，A點是車輪與斜面的交點，點是車輪與斜面的交點，B為中軸線與斜面的交點，由幾何為中軸線與斜面的交點，由幾何關系可知，在關系可知，在 ABO中，中，AOB=30，有，有AB/x=tan30，將，將AB=1 m代入得代入得x= m=1.7 m。【答案【答案】1.7 m3關于重力的大小，下列說法中正確的是關于重力的大小，下列說法中正確的是( )A.物體的重力大小總是恒定的物體的重力大小總是恒定的B.同一地點，物體的重力與物體的質量成正比同一地點，物體的重力與物體的質量成正比C.物體落向地面時，它受到的重力大于它靜止時所受的重物體落向地面時，它受到的重力大于它靜止時所

11、受的重 力力D.物體的重力總等于它對豎直測力計的拉力物體的重力總等于它對豎直測力計的拉力B考點考點3 3彈力彈力 1.彈力有無的判斷方法彈力有無的判斷方法 (1)根據(jù)彈力產生的條件直接判斷根據(jù)彈力產生的條件直接判斷 根據(jù)物體間是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷，此方法多用來判斷形變較明根據(jù)物體間是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷，此方法多用來判斷形變較明顯的情況。顯的情況。 (2)利用假設法判斷利用假設法判斷 對于形變不明顯的情況，可假設兩個物體間彈力存在，再根據(jù)所受其它力和運對于形變不明顯的情況，可假設兩個物體間彈力存在，再根據(jù)所受其它力和運動情況來判斷彈力的有無。動情況來判斷彈力的有無。 (3

12、)根據(jù)物體的運動狀態(tài)分析根據(jù)物體的運動狀態(tài)分析 靜止靜止(或勻速直線運動或勻速直線運動)的物體都處于受力平衡狀態(tài)，這可以作為判斷某個接觸的物體都處于受力平衡狀態(tài)，這可以作為判斷某個接觸面上彈力是否存在的依據(jù)。面上彈力是否存在的依據(jù)。 2.彈力方向的判斷方法彈力方向的判斷方法 (1)根據(jù)物體產生形變的方向判斷根據(jù)物體產生形變的方向判斷物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反，與自身形變方向相同。物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反，與自身形變方向相同。 (2)根據(jù)物體的運動狀態(tài)判斷根據(jù)物體的運動狀態(tài)判斷根據(jù)物體的運動狀態(tài)，由共點力平衡條件或牛頓第二定律列方程，確定彈力方向。根據(jù)物體的運動狀態(tài)

13、，由共點力平衡條件或牛頓第二定律列方程，確定彈力方向。(1)桿的彈力方向可能沿著桿，也可能不沿著桿。桿的彈力方向可能沿著桿，也可能不沿著桿。(2)繩子只能產生拉力，且拉力方向沿著繩收縮的方向。繩子只能產生拉力，且拉力方向沿著繩收縮的方向。(3)幾種常見模型中彈力方向的確定幾種常見模型中彈力方向的確定彈力彈力彈力的方向彈力的方向彈簧兩端的彈力彈簧兩端的彈力與彈簧中心軸線重合，指向彈簧恢復原狀的方向與彈簧中心軸線重合，指向彈簧恢復原狀的方向輕繩的彈力輕繩的彈力沿繩指向繩收縮的方向沿繩指向繩收縮的方向面與面接觸的彈力面與面接觸的彈力垂直于接觸面而指向受力物體垂直于接觸面而指向受力物體點與面接觸的彈力

14、點與面接觸的彈力過接觸點垂直于接觸面過接觸點垂直于接觸面(或接觸面的切面或接觸面的切面)而指向受力而指向受力物體物體球與球接觸的彈力球與球接觸的彈力在接觸點與球心的連線上并指向受力物體在接觸點與球心的連線上并指向受力物體彈力的方向彈力的方向【例【例3】如圖所示，支架固定在小車上，斜桿與豎直桿的夾角】如圖所示，支架固定在小車上，斜桿與豎直桿的夾角 為為 ，在斜桿下端固定有質量為，在斜桿下端固定有質量為m的小球，下列關于桿對球的小球，下列關于桿對球 的作用力的作用力F的判斷中，正確的是的判斷中，正確的是( ) A.小車靜止時，小車靜止時，F(xiàn)=mgcos ，方向沿桿向上，方向沿桿向上 B.小車靜止時

15、，小車靜止時，F(xiàn)=mgcos ，方向垂直桿向上，方向垂直桿向上 C.小車向右以加速度小車向右以加速度a運動時，一定有運動時，一定有F=ma/sin D.小車向左以加速度小車向左以加速度a運動時，運動時，F(xiàn)= ，方向斜向左上方，與豎直方向，方向斜向左上方，與豎直方向 的夾角為的夾角為arctan(a/g) 【解析【解析】小車靜止時，由物體的平衡條件可知，此時桿對球的作用力方向豎小車靜止時，由物體的平衡條件可知，此時桿對球的作用力方向豎直向上，且大小等于球的重力直向上，且大小等于球的重力mg。 小車向右以加速度小車向右以加速度a運動時，設小球受桿的作用力方向運動時，設小球受桿的作用力方向與豎直方向

16、的夾角為與豎直方向的夾角為 ，如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律有：，如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律有： Fcos =mg Fsin =ma 聯(lián)立解得聯(lián)立解得tan =a/g. 可見可見,只有當球的加速度只有當球的加速度a=gtan 時，桿對球的作用力才沿桿的方向，此時才時，桿對球的作用力才沿桿的方向，此時才有有F=ma/sin 。22)()(mgma 根據(jù)力的合成，這三力構成圖所示矢量根據(jù)力的合成，這三力構成圖所示矢量三角形，由圖得三角形，由圖得F= ，方向斜向，方向斜向左上方，與豎直方向的夾角為左上方，與豎直方向的夾角為 =arctan(a/g)。 桿產生的彈力方向可能沿桿，也可能不沿桿，需結合物體的

17、其他桿產生的彈力方向可能沿桿，也可能不沿桿，需結合物體的其他受力情況、運動情況，由平衡條件或受力情況、運動情況，由平衡條件或F合合=ma確定。確定。 小車向左以加速度小車向左以加速度a運動時，根據(jù)牛頓第運動時，根據(jù)牛頓第二定律知小球受重力二定律知小球受重力mg和桿對球的作用力和桿對球的作用力F的的合力大小為合力大小為ma，方向水平向左。，方向水平向左。22)()(mgma 【答案答案】 D如圖所示，小球如圖所示，小球B放在真空容器放在真空容器A內，球內，球B的直徑恰好等于正方體的直徑恰好等于正方體A的邊長，將它的邊長，將它們以初速度們以初速度v0豎直向上拋出，下列說法中豎直向上拋出，下列說法中

18、正確的是正確的是( )A.若不計空氣阻力，上升過程中，若不計空氣阻力，上升過程中，A對對B 有向上的支持力有向上的支持力B.若考慮空氣阻力，上升過程中，若考慮空氣阻力，上升過程中，A對對B的壓力向下的壓力向下C.若考慮空氣阻力，下落過程中，若考慮空氣阻力，下落過程中，B對對A的壓力向上的壓力向上D.若不計空氣阻力，下落過程中，若不計空氣阻力，下落過程中，B對對A沒有壓力沒有壓力B D胡克定律的應用胡克定律的應用【例【例4】如圖所示，兩木塊的質量分別為】如圖所示，兩木塊的質量分別為m1和和m2，兩輕質，兩輕質 彈簧彈簧 的勁度系數(shù)分別為的勁度系數(shù)分別為k1和和k2，上面的木塊壓在上面的彈簧上，上

19、面的木塊壓在上面的彈簧上 (但不拴接但不拴接)，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)緩慢地向上提上面，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)緩慢地向上提上面 的木塊，直到它剛離開上面的彈簧，求這個過程中下面木塊的木塊，直到它剛離開上面的彈簧，求這個過程中下面木塊 移動的距離。移動的距離。 解決此類問題的關鍵是明確初、末狀態(tài)彈簧的彈力大小、伸長還是解決此類問題的關鍵是明確初、末狀態(tài)彈簧的彈力大小、伸長還是壓縮、端點和物體移動距離與形變量的關系，必要時輔以作圖明示。壓縮、端點和物體移動距離與形變量的關系，必要時輔以作圖明示?！敬鸢浮敬鸢浮縨1g/k2 【解析【解析】根據(jù)題意，向上提上面木塊前，有根據(jù)題意，向上提上面木塊前，

20、有 k2x2=(m1+m2)g 向上提上面木塊后，有向上提上面木塊后，有k2x2=m2g 下面木塊向上移動的距離為：下面木塊向上移動的距離為： x2=x2-x2 聯(lián)立，得聯(lián)立，得 x2=m1g/k2。如圖所示，四個完全相同的彈簧都處如圖所示，四個完全相同的彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小皆于水平位置，它們的右端受到大小皆為為F的拉力作用，而左端的情況各不的拉力作用，而左端的情況各不相同：相同：中彈簧的左端固定在墻上；中彈簧的左端固定在墻上；中彈簧的左端受大小也為中彈簧的左端受大小也為F的拉力的拉力作用；作用；中彈簧的左端拴一小物塊，中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動；物塊在光

21、滑的桌面上滑動；中彈簧中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動。若認為彈簧的質量都為桌面上滑動。若認為彈簧的質量都為零，以零，以l1、l2、l3、l4依次表示四個彈簧依次表示四個彈簧的伸長量，則有的伸長量，則有( )A.l2l1 B.l4l3 C.l1l3 D.l2=l4D考點考點4 4 摩擦力摩擦力 1.區(qū)分兩種摩擦力區(qū)分兩種摩擦力 靜止的物體也可能受滑動摩擦力作用，運動的物體也可能受靜摩擦力靜止的物體也可能受滑動摩擦力作用，運動的物體也可能受靜摩擦力作用；這里的靜摩擦力的作用；這里的靜摩擦力的“靜靜”和滑動摩擦力的和滑動摩擦力的“動動”是針對接觸面之間是針對接觸面之間的相對運動而言的，區(qū)分的相對運動而言的，區(qū)分“運動運動”和和“相對運動相對運動”、“相對運動趨勢相對運動趨勢”是是不同的。不同的。 2.摩擦力的方向可能和運動方向相同摩擦力的方向可能和運動方向相同充當動力，做正功；可能和