重力 彈力 摩擦力

第一節(jié)重力彈力摩擦力一、力1．力的概念：物體與物體之間的______作用．力是相互的，一個(gè)力既有有施力物體，肯定有受力物體2．力的作用效果兩類效果使物體發(fā)生________.改變物體的_____________.相互形變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)研究力的幾要素：作用點(diǎn)，大小，方向（恒、變力），對(duì)物理運(yùn)動(dòng)影響（合力），做功和能量轉(zhuǎn)化二、重力1．產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力．2．大小：G＝mg.3．方向：總是__________.4．重心：因?yàn)槲矬w各部分都受重力的作用，從效果上看，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．特別提示：(1)重力的方向不一定指向地心．(2)并不是只有重心處才受到重力的作用．豎直向下三、彈力1．彈力(1)定義：發(fā)生彈性形變的物體由于要__________，對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用．(2)產(chǎn)生的條件①兩物體__________；②發(fā)生__________.(3)方向：與物體形變方向________.特別提示：產(chǎn)生彈力的兩個(gè)物體一定接觸，但兩個(gè)接觸的物體之間不一定產(chǎn)生彈力．恢復(fù)原狀相互接觸彈性形變相反2．胡克定律(1)內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈簧的彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成______.(2)表達(dá)式：F＝kx.①k是彈簧的__________，單位為N/m；k的大小由彈簧__________決定．②x是彈簧長度的__________，不是彈簧形變以后的長度．正比勁度系數(shù)自身性質(zhì)變化量D2．五種常見模型中彈力的方向常見的彈力彈力的方向彈簧兩端的彈力輕繩的彈力面與面接觸的彈力點(diǎn)與面接觸的彈力桿的彈力與彈簧中心軸線重合，指向彈簧恢復(fù)原狀的方向沿繩指向繩收縮的方向垂直于接觸面指向受力物體過接觸點(diǎn)垂直于接觸面(或接觸面的切面)而指向受力物體可能沿桿，也可能不沿桿，固定桿：不一定沿桿，活動(dòng)桿：一定沿桿的方向3－1.在下圖中，a、b(a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài))間一定有彈力的是(

)B彈力的分析與計(jì)算1．彈力有無的判斷方法(1)條件法：根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力．此方法多用來判斷形變較明顯的情況．(2)假設(shè)法：對(duì)形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個(gè)物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定有彈力．(3)狀態(tài)法：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡條件判斷彈力是否存在．3.計(jì)算彈力大小的三種方法(1)根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解．(2)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解．(3)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解．1．如圖所示，一傾角為45°的斜面固定于墻角，為使一光滑的鐵球靜止于圖示位置，需加一水平力F，且F通過球心．下列說法正確的是(

)A．球一定受墻水平向左的彈力B．球可能受墻水平向左的彈力C．球一定受斜面通過鐵球的重心的彈力D．球可能受斜面垂直于斜面向上的彈力B(2014·臺(tái)州模擬)如圖甲所示，輕桿OB可繞B點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端O點(diǎn)用細(xì)繩OA拉住，固定在左側(cè)墻壁上，質(zhì)量為m的重物用細(xì)繩OC懸掛在輕桿的O點(diǎn)，OA與輕桿的夾角∠BOA＝30°.乙圖中水平輕桿OB一端固定在豎直墻壁上，另一端O裝有小滑輪，用一根繩跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量為m的重物，圖中∠BOA＝30°，求：(1)甲、乙兩圖的細(xì)繩OA拉力各是多大？(2)甲圖中輕桿受到的彈力是多大？(3)乙圖中輕桿對(duì)滑輪的作用力是多大？[審題突破]

(1)甲圖中的O點(diǎn)是死結(jié)還是活結(jié)?乙圖中的呢?(2)甲圖中桿受到的力一定沿桿嗎？乙圖中呢？[課堂隨筆][總結(jié)提升]一般情況下,插入墻中的桿屬于固定桿(如釘子),彈力方向不一定沿桿．而用鉸鏈相連的桿屬于活動(dòng)桿，彈力方向一定沿桿．[解析](1)由于圖甲中的桿可繞B轉(zhuǎn)動(dòng),是轉(zhuǎn)軸桿(是“活桿”),故其受力方向沿桿方向，O點(diǎn)的受力情況如圖甲所示，則O點(diǎn)所受繩子OA的拉力FT1、桿的彈力FN1的合力與物體的重力是大小相等、方向相反的，在直角三角形中可得，F(xiàn)T1＝mg/sin30°＝2mg；圖乙中是用一細(xì)繩跨過滑輪懸掛物體的，由于O點(diǎn)處是滑輪，它只是改變繩中力的方向，并未改變力的大小，且AOC是同一段繩子，而同一段繩上的力處處相等，故乙圖中繩子拉力為F＝F′T2＝mg.(2)由甲圖的受力的平行四邊形可知，甲圖中輕桿受的彈力為F＝FN1＝mg/tan30°＝mg.(3)對(duì)乙圖中的滑輪受力分析，如圖乙所示，由于桿OB不可轉(zhuǎn)動(dòng)，所以桿所受彈力的方向不一定沿OB方向．即桿對(duì)滑輪的作用力一定與兩段繩的合力大小相等，方向相反，由圖乙可得,F2＝2mgcos60°＝mg，則所求力F＝F＝F2＝mg.[答案]見解析四、摩擦力1．產(chǎn)生：相互接觸且發(fā)生形變的粗糙物體間，有________或_______________時(shí)，在接觸面上所受的阻礙__________或______________的力．2．產(chǎn)生條件：接觸面________；接觸面間有彈力；物體間有__________或_________________.3．大小：滑動(dòng)摩擦力Ff＝__________，靜摩擦力：0≤Ff≤Ffmax.4．方向：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢方向________.5．作用效果：阻礙物體間的__________或______________.相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢粗糙相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢μFN相反相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢

摩擦力既可以是阻力，也可以是動(dòng)力4．(2014·溫州高三檢測)如圖所示，放在水平桌面上的木塊A處于靜止?fàn)顟B(tài)，所掛的托盤和砝碼總質(zhì)量為0.6kg，彈簧秤讀數(shù)為2N，滑輪摩擦不計(jì)．若輕輕取走部分砝碼，使總質(zhì)量減小為0.4kg，將會(huì)出現(xiàn)的情況是(g＝10m/s2)(

)A．A對(duì)桌面的摩擦力不變B．A所受合力增大C．A仍靜止不動(dòng)D．彈簧秤的讀數(shù)減小C摩擦力的分析與計(jì)算計(jì)算摩擦力時(shí)首先要分清是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力．1．滑動(dòng)摩擦力由公式F＝μFN計(jì)算，應(yīng)用此公式時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：(1)μ為動(dòng)摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)；FN為兩接觸面間的正壓力，其大小不一定等于物體的重力．(2)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，與接觸面積的大小無關(guān)．1．誤認(rèn)為Ff滑與接觸面積有關(guān)范例如圖所示，人向右勻速推動(dòng)水平桌面上的長木板，在木板翻離桌面以前，則(

)

A．木板露出桌面后，推力將逐漸減小B．木板露出桌面后，木板對(duì)桌面的壓力將減小C．木板露出桌面后，桌面對(duì)木板的摩擦力將減小D．推力、壓力、摩擦力均不變對(duì)摩擦力認(rèn)識(shí)的兩個(gè)誤區(qū)D[誤區(qū)警示]

認(rèn)為木板露出桌面后對(duì)桌面的壓力減小,錯(cuò)選B;認(rèn)為接觸面積變小摩擦力變小，錯(cuò)選C，進(jìn)而錯(cuò)選A.[解析]在木板翻離桌面以前,由其豎直方向受力分析可知,桌面對(duì)木板的支持力等于重力,所以木板所受到的摩擦力不變,又因?yàn)殚L木板向右勻速運(yùn)動(dòng)，所以推力等于摩擦力,不變.綜上所述,選項(xiàng)D正確．[真知灼見]

(1)壓力大小與接觸面積大小無關(guān)；(2)公式Ff＝μFN中，μ與兩接觸面的粗糙程度有關(guān)，與接觸面的材料有關(guān)，但與接觸面積無關(guān)．2．不能正確分析摩擦力的突變而產(chǎn)生錯(cuò)誤范例如圖所示，把一重為G的物體，用一水平方向的推力F＝kt(k為恒量，t為時(shí)間)壓在豎直的足夠高的平整墻上，從t＝0開始物體所受的摩擦力Ff隨t的變化關(guān)系是下圖中的(

)[誤區(qū)警示]

①誤認(rèn)為物體受的摩擦力始終是滑動(dòng)摩擦力，F(xiàn)f＝μF＝μkt，而錯(cuò)選A.②誤認(rèn)為當(dāng)摩擦力等于重力時(shí)，物體靜止而錯(cuò)選D.B[解析]開始時(shí)Ff<G，物體向下加速，當(dāng)Ff＝G時(shí)速度最大,此后物體Ff>G，做減速運(yùn)動(dòng)，直到靜止．物體靜止后，摩擦力變?yōu)殪o摩擦力，F(xiàn)f＝G，故正確選項(xiàng)為B.3．如圖所示，A、B、C三個(gè)物體質(zhì)量相等，它們與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同．三個(gè)物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示．則下列說法正確的是(

)A．A物體受到的摩擦力不為零，方向向右B．三個(gè)物體只有A物體受到的摩擦力為零C．B、C受到的摩擦力大小相等，方向相同D．B、C受到的摩擦力大小相等，方向相反BC[解析]A物體與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，沒有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),也沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢，所以A物體不受摩擦力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)B、C物體進(jìn)行受力分析，可知B、C所受的靜摩擦力大小均為mgsinθ,方向均沿傳送帶向上,選項(xiàng)B、C正確,D錯(cuò)誤．2．靜摩擦力的計(jì)算(1)它的大小和方向都跟產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的力密切相關(guān)，跟接觸面相互擠壓力FN無直接關(guān)系，因此它具有大小、方向的可變性，變化性強(qiáng)是它的特點(diǎn)，對(duì)具體問題，要具體分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，

根據(jù)物體所處的狀態(tài)(平衡、加速等)，由力的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解．(2)最大靜摩擦力Fmax：是物體將要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)這一臨界狀態(tài)時(shí)的摩擦力．它的數(shù)值與FN成正比，在FN不變的情況下，F(xiàn)max比滑動(dòng)摩擦力稍大些，通常認(rèn)為二者相等，而靜摩擦力可在0～Fmax間變化．如圖所示，人重600N,木塊A重400N,人與木塊、木塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2.現(xiàn)人用水平力拉繩，使他與木塊一起向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑輪摩擦不計(jì)，求：(1)人對(duì)繩的拉力大??；(2)人腳對(duì)A的摩擦力的大小和方向．[審題突破]人和木塊一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，分析受力時(shí)能不能視為一個(gè)整體？求人腳對(duì)A的摩擦力時(shí)二者還能視為一個(gè)整體嗎？[課堂隨筆][規(guī)律總結(jié)]

(1)在分析兩個(gè)或兩個(gè)以上物體間的相互作用時(shí),一般采用整體法與隔離法進(jìn)行分析．(2)受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的，受滑動(dòng)摩擦力作用的物體不一定是運(yùn)動(dòng)的．(3)摩擦力阻礙的是物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢，但摩擦力不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng),即摩擦力不一定是阻力．[解析]設(shè)繩子的拉力為FT，木塊與地面間的摩擦力為FfA.(1)取人和木塊為整體,并對(duì)其進(jìn)行受力分析,如圖甲所示,由題意可知FfA＝μ(mA＋m人)g＝200N.由于系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，故2FT＝FfA所以FT＝100N.(2)取人為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行受力分析,如圖乙所示．由于人處于平衡狀態(tài)，故FT＝Ff人＝100N由于人與木塊A處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，故人與木塊A之間的摩擦力為靜摩擦力．由牛頓第三定律可知人腳對(duì)木塊A的摩擦力方向水平向右，大小為100N.[答案](1)100N

(2)100N方向水平向右4.

(原創(chuàng)題)如圖所示，斜面C固定在水平地面上，一斜劈形物體B放在斜面上，小物塊A放在斜劈形物體B的水平面上，在不為零的水平力F作用下，物體A與B均保持靜止．則下面說法正確的是(

)A．斜面對(duì)物體B的摩擦力方向可能沿斜面向下B．斜面對(duì)物體B可能沒有摩擦力C．斜面對(duì)物體B的摩擦力方向可能沿斜面向上D．物體B可能受到三個(gè)力ABC[解析]先對(duì)A、B整體分析，設(shè)A、B總質(zhì)量為M，如果Fcosθ>Mgsinθ，則受到沿斜面向下的靜摩擦力,選項(xiàng)A正確;如果Fcosθ＝Mgsinθ，則不受摩擦力，B正確；如果Fcosθ<Mgsinθ，則受到沿斜面向上的靜摩擦力，選項(xiàng)C正確；B的受力情況可能為重力、斜面的支持力、A對(duì)B的壓力、A對(duì)B的摩擦力(可能還有斜面給B的摩擦力)，故B的受力可能為4個(gè)或者5個(gè)，D錯(cuò)誤．5．如圖所示，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