高中物理力學(xué)講義

高中物理力學(xué)講義第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)力重力和彈力一力㈠力的概念：力是物體對物體的作用，力不能脫離物體而獨立存在。㈡力的作用效果：使物體發(fā)生形變和改變物體的運動狀態(tài)。㈢力是矢量，大小，方向，作用點為三要素。㈣力的分類：按性質(zhì)分為重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等。按效果分為壓力、拉力、動力、阻力、向心力、回復(fù)力等。㈤力的作用是相互的，施力物體同時是受力物體，物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，一定是同一性質(zhì)的力。二重力：由于地球的吸引而受到的力，大小G=mg，方向豎直向下。三彈力㈠產(chǎn)生條件：兩物體接觸且發(fā)生彈性形變。㈡方向：與物體的形變方向相反。具體有三種況。繩子上只產(chǎn)生拉力，方向指向繩子收縮的方向，輕桿既可產(chǎn)生彈力，又可產(chǎn)生拉力。㈢大小：1由物體的平衡可求出；2由胡克定律F=kx求出。

第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四彈力方向的三種類型一兩物體的接觸為面與面，彈力方向重直于面。二兩物體的接觸為點與面，彈力方向重直于面。三兩物體的接觸為點與點，彈力方向重直于過接觸點的切面。第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題1、關(guān)于力的概念，下列說法中正確的是A一個受力物體可以對應(yīng)一個以上的施力物體B一個力必定聯(lián)系著兩個物體，其中任一個物體既是受力物體，又是施力物體C用手壓彈簧，手先給彈簧一個作用，彈簧壓縮后再反過來對手作用D直接接觸的物體間一定有相互作用E運動員將鉛球拋出后，鉛球的運動狀態(tài)仍在變化，鉛球仍為受力物體，但施力物體不是運動員。F懸掛在空中的物體受重力作用的施力物體是繩子G物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，一定是受到力的作用H力對物體的力的作用效果完全由力的大小決定。2、對于被運動員踢出去在水平草地上運動的足球，以下說法中正確的是A足球受到踢力B足球受到?jīng)_力C足球受地面對它的阻力D足球不受任何作用力3、關(guān)于物體對水平支持面的壓力，下列說法中正確的是A壓力就是物體的重力B壓力是物體重力的平衡力C壓力的作用點在物體上D壓力的作用點在支持面上4、一個物體所受的重力在下列哪種情形下要發(fā)生改變A把它從赤道拿到北極B把它送到月球C把它放在保險柜中D改變它的運動狀態(tài)第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四5、在半球形光滑的容器中，放置一個細(xì)桿，如圖，細(xì)桿與容器的接觸點分別為A、B兩點，則容器上A、B兩點對細(xì)桿的作用力方向分別為A均豎直向上B均指向球心CA點處指向球心O，B點處豎直向上。DA點處指向球心O，B點處垂直細(xì)桿向上。6、如圖，一個人重600N，用200N的力通過繩子和定滑輪拉一個靜止在地面上重600N的物體，則人受到

力、

力和

力的作用，其大小分別為

N，

N和

N。第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)摩擦力一摩擦力的種類

1、靜摩擦力2、動摩擦力二靜摩擦力

1、條件：相互接觸，接觸面粗糙，有相對運動趨勢

2、大?。河晌矬w平衡確定

3、方向：與相對運動趨勢方向相反例1放在水平面上的物體受到水平向右F=5N的作用力而處于靜止?fàn)顟B(tài)，求物體受到的靜摩擦力？第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四[分析]由物體靜止知F合=0，有F1-G=0，且物體受靜摩擦力必等于F，即F=5N。物體有向右運動的趨勢，故F的方向向左。例2放在傳送帶讓的物體隨傳送帶一起做勻速運動，物體重力為G，傳送帶的與水平面的夾角為α，求物體所受靜摩擦力。[分析]由物體做勻速運動知F合=0

物體受的力為：G、F1（支持力）、F（靜摩擦力）三個力分解重力為G1=GSinα

、G2=Gcosα，應(yīng)有F1=G2，F(xiàn)=G1

得F=GSinα

方向：物體有沿斜面向下滑動的趨勢，故F的方向沿斜面向下第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四三動摩擦力1、條件：相互接觸，接觸面粗糙，有相對運動2、大?。篎=μFN3、方向：與物體相對運動方向相反例1質(zhì)量為M的物體受到水平方向的力F做用，向左做加速運動，已知動摩擦因數(shù)為μ，求物體受到的滑動摩擦力[分析]如圖，F(xiàn)1=FN(作用力與反作用力）。

F1=Mg（平衡力），得FN=Mg

則F=μMg例2放在斜面上的物體沿斜面滑下，已知物體的質(zhì)量為M，斜面傾斜角為α，動摩擦因數(shù)為μ，求物體受到的滑動摩擦力？第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四[分析]由公式F=μFN，要求出F得確定確FN。因此得進(jìn)行受力分析。物體受重力、支持力、摩擦力，而支持力F1與正壓力FN是作用力與反作用力。將重力分解為F2與F3，F(xiàn)2=Mgcosα，F(xiàn)3=Mgsinα，支持力F1與F2相等。得FN=Mgcosα，最終得F=μMgcosα。第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題練習(xí)1如圖所示物體的質(zhì)量為M，用水平力F壓在豎直墻上處于靜止?fàn)顟B(tài)，則物體所受的靜摩擦力為多少？練習(xí)2如圖所示A、B、C三物體重疊放在水平面上，其中A、B受到水平方向的力F的作用，三個物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，試分析三個物體所受的靜摩擦力。第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)力的合成與分解一力的合成：已知分力求合力力的分解：已知合力求分力二原則：等效三方法：平行四邊形法則四合力與分力的關(guān)系：|F1-F2|≤F合≤F1+F2五目的：力合成的目的是為了求出合力之后利用牛頓第二定律確定物體的加速度，從而分析物體的運動狀態(tài)，力分解是為了求某個分力，確定物體的受力狀況，它們都是手段，不是最終目的。六正交分解法：把力分解到互相垂直的兩個方向上，利用解直角三角形之便進(jìn)行計算，也就是平行四邊形是矩形的平行四邊形法。它的使用原則為：盡量分解已知力，分解力不產(chǎn)生更多的未知數(shù)。第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四例題1三個共點力分別為F1=14N，F(xiàn)2=10N，F(xiàn)3=5N，求它們合力的最大值和最小值？[分析]根據(jù)兩個力合力的范圍|F1-F2|≤F≤F1+F2，其中任一個力都在另外兩個力合成的范圍內(nèi)，故總的合力最小值為0，最大值為F1+F2+F3=29N。例題2如圖，水的阻力f不變，求船在靠岸的過程中，下列說法哪些是正確的？A繩子拉力T增大B繩子拉力T不變C船的浮力F1減小D船的浮力F1增大第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四分析：由船做勻速運動可知F合=0，既Fx合=0，F(xiàn)y合=0，采用正交分解法，將拉力T分解為Tx和Ty，Tx=Tcosα,Ty=Tsinα。這樣將所有的力都分解到X和Y兩個方向上就有Fx合=Tx-f=0,Fy合=Ty+F1-G=0，從而得f=Tx=Tcosα,T=f/cosα

①F1=G-Ty=G-Tsinα

②當(dāng)船向左勻速運動的過程中，f不變，α不斷增大，故由①式得T不斷增大。由②式得F1不斷減小。即拉力增大而浮力不斷減小。故A、C兩項正確。例3用細(xì)線OA、OB持重物，OB水平，OA與豎直方向成α=450角，若OA、OB能承受的最大拉力分別為10N和5N，OC能承受足夠大的拉力，為使細(xì)線不被拉斷，則重物的重力最大值為多少？第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四如圖所示分析：由于物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，故OA、OB、OC三根繩子的拉力為零，OC繩上拉力T3與物體的重力大小相等，OA、OB繩拉力T1與T2的合力與OC繩拉力大小相等、方向相反，當(dāng)物體重力增大時，OC繩拉力增大，同時OA、OB繩上的拉力也增大.T3=G=F，從而有T1=G/cosα=√2GT2=Gtgα=G/√3若T1=10N，則G=5√2若T2=5N，則G=5√3，由此可判斷若增大物體的重力時，OAT先斷，得重力最大為5√2第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題1、在光滑的斜面上自由滑下的物體受到的力是（）A重力和斜面的支持力B重力、下滑力和斜面的支持力C重力和下滑力D重力、支持力、下滑力和正壓力2、放在斜面上的小盒裝有砂子，恰好能沿斜面勻速下滑，然后把盒子中的砂子取出一些，則（）A斜面對小盒的支持力減小B斜面對小盒的摩擦力減小C小盒對斜壓力減小D小盒將減速運動

3、如圖所示，一個半徑為R，重為

G的光滑均勻球，用長度為R的細(xì)線持在豎直光滑墻壁上，則繩子的拉力F1和球?qū)Φ膲毫2的大小分別為（）

AG，G/2B2G，GC√3G，√3G/2D2√3G/3，√3G/3第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)物體的受力分析一物體的受力分析目標(biāo)：力的個數(shù)，各個力的方向。二利用分析結(jié)果進(jìn)行計算：平行四邊形法則，正交分解法。三步驟：1確定研究對象，找出志物體有相互作用物體，

2先畫重力（方向固定），再畫接觸力（彈力、摩擦力，找出與物體有接觸的其它物體，判斷是否有作用力），后畫其它力。

3說明：如果某個力方向不易確定，可用假設(shè)法；合力與分力不能重復(fù)分析。四例1輕繩拴住質(zhì)量、材料都相同的A、B兩物體，它們都沿斜面勻速下滑，試分析A、B所受的力。同時考慮斜面是否光滑，如果不光滑，繩上是否有拉力，第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四分析：如果斜面光滑要保證物體做勻速動動，物體A必須受繩子向上的拉力，同樣B必受向下的拉力，則B不能保證做勻速運動，故斜面不光滑。如果斜面不光滑A、B向下運動時，兩物體所受的摩擦力都為沿斜面向上，則兩物體的受力圖如下圖中兩物體所受的力G、F2（支持力）、F1（滑動摩擦力）均相等。T1與T2為繩子分別對A、B的拉力，大小相等、方向相等。如要使兩物體都做勻速運動，則必須有Gsinα-F1-T1=0Gsinα+T2-F1=0，從而有F1+T1=F1-T2即T1=T2=0結(jié)論：繩子上拉力為零。兩物體所受的力都為重力、支持力、滑動摩擦力并且大小都相等。第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四例2重為G的小球在水平繩OA作用下在傾角為α的光滑斜面上，水平繩的拉力為多少？分析：1F合=0，

2物體受三個力：重力G、支持力F、拉力T。

3如圖，T與G的合力必與F大小相等，方向相反。

4T/G=tgα，T=Gtgα,例3n個相同的木塊并列于地面，已知，當(dāng)1受力向右推力F而向前做勻速直線運動，求木塊3對4的作用力為多少？第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四分析：把n個物體看成一個整體進(jìn)行受力分析，物體做勻速運動有F合=0，重力跟支持力平衡，F(xiàn)=nμmg,μmg=F/n。把個物體隔離開來進(jìn)行受力分析并列式，如圖分別為1、2、3和n物體的受力分析圖根據(jù)受力圖對1物體有T2+f=F，即T2=F-μmg，對物體2有T3+f=T2’，即T3=T2’-μmg，T3=T2-μmg=F-2μmg（T2=T2’)對物體3有T4+f=T3’，即T4=T3’-μmg，

T4=T3-μmg=F-3μmg（T3=T3’)4物體對3物體的作用力為T4，T4=F-3F/n，即為所求。由以上規(guī)律可知Tn=F-(n-1)μmg第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題1、物體的重力為100N，用兩根等長的細(xì)繩吊在天花板上，繩與天花板的夾角都為300，求重力的兩分力。2、重為500N的人通過滑輪拉住重為600N的重物，且都處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計滑輪重力及一切摩擦，求地面對人的支持力和摩擦力？3、如圖所示，物重G=4.6N，對物體施加與豎直方向成功370的推力，物體恰好沿豎直墻向上勻速滑動，已知μ=0.2，求F。第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四解答：1、如圖做平行四邊形，由圖可知F1=F2=G。

2、如圖所示對人進(jìn)行受力分析，采用正交分解法可列出

T1=Tcos300,T2=Tsin300,T1=f靜，T2+F支=G人

3、先對物體進(jìn)行受力分析，采用正交分解法，如圖，列式有F1=Fsin370,F2=Fcos370

水平方向有F1=F支，F(xiàn)2=G+f動，可求出F。第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第三章牛頓運動定律第一定律的理解：1運動是物體的一種屬性，不需要力來維持。2它揭示了力與運動的關(guān)系，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是產(chǎn)生加速度的原因。3說明了任何一個物體都有一個重要的性質(zhì)------慣性。慣性的理解：1它是指物體總有保持原來狀態(tài)的本性，不能克服，不能避免。2只與物體本身有關(guān)，與物體是否運動，是否受力無關(guān)，任何物體不論是運動還是靜止，不論物體狀態(tài)改變還是沒有改變，物體都有慣性。3慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)。4慣性不是力，是物體本身固有的屬性。第二定律的理解：1F合、m、a都是對同一物體而言。2a與F合是瞬時對應(yīng)關(guān)系，同時產(chǎn)生，同時消失，同時變化。第三定律的理解：1作用力與反作用力相的互依賴性，它們相互依存，互以對方作為自已存在的前提。2作用力與反作用力相的同時性同時產(chǎn)生，同時消失，同時變化，沒有先后。3作用力與反作用力相的性質(zhì)相同，它們必定是同種性質(zhì)的力。4由于作用在不同的物體上，不能把它們合成或抵消。超重和失重的理解：1當(dāng)物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四力并沒有變化。2物體處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上還是向下運動，而在于加速度方向是向上還是向下。3當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時，重力只產(chǎn)生使物體具有a=g的加速度效果，不產(chǎn)生其它效果。4處于超重或失重狀態(tài)下液體的浮力公式為F浮=ρV排（g+a)或F浮=ρV排（g-a)，完全失重時，F(xiàn)浮=0。動力學(xué)的兩類問題：1已知力求運動。2已知運動求力。牛頓運動定律的適用范圍：1宏觀物體。2低速運動的物體。應(yīng)用牛頓運動定律的解題步驟：1確定研究對象。2畫受力分析圖。3定方向或建立坐標(biāo)系。4列方程。5求解，分析結(jié)果或檢驗。練習(xí)題1、物體運動狀態(tài)的改變是指A物體速度的改變B物體速度方向的改變C物體速度的改變D物體速度大小和方向都改變第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四2、下列情況中，物體的運動狀態(tài)改了的是A物體沿斜面勻速下滑B將物體豎直上拋，物體在空中的運動C跳傘員正在豎直下落，速率保持不變。D汽車在拐彎時減速行駛3、下列說法中錯誤的是A力是物體產(chǎn)生加速度的原因B力是改變物體慣性大小的原因C物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，則物體一定有了加速度D物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，說明物體的速度大小和方向一定發(fā)生了改變。4、關(guān)于超重和失重，下列說法中正確的是A超重就是物體的重力增加了B失重就是物體的重力減少了C完全失重就是物體的重力一點都沒有了D不論物體是超重還是失重，物體的重力始終不變。5、一個人站在臺秤上，在人下蹲的過程中，讀數(shù)的變化是A先減小，后還原。B先增大，后還原C始終不變。D先減小，后增大，再還原第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四6、關(guān)于慣性，下列說法中正確的是A物體在不受作用時，才有慣性。B物體運動速度越大，慣性越大C無論物體如何運動，只要質(zhì)量大則慣性大D物體只在運動狀態(tài)發(fā)生變化時，才有慣性。7、手托一塊磚，開始靜止不動，當(dāng)手突然向上加速時，磚對手的壓力A一定小于手對磚的支持力。B一定等于手對磚的支持力。C一定大于手對磚的支持力。D一定等于磚的重力。8、如圖所示是電梯上升的速度圖像，若電梯地板上放一質(zhì)量為20kg的物體，則：①前2s內(nèi)和4s到7s內(nèi)物體對地板的壓力為多少？②整個運動過程中，電梯的位移為多少？第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四牛頓運動定律的應(yīng)用例1自由下落的小球下落一段時間后與彈簧接觸，從它接觸彈簧開始，至壓縮最短過程中，小球的速度、加速度、合外力的變化如何？分析：速度變化取決于加速度，而加速度取決于合外力，因此物體的受力分析為關(guān)鍵，在整個過程中，重力不變，彈力隨彈簧形變而變化，所以以分析彈簧上彈力為主。㈠剛開始時彈簧形變較小，固彈力較小，有G＞f彈，F(xiàn)合=G-f彈，方向向下，與物體的速度方向相同，物體加速，但由于彈力不斷增大，F(xiàn)合不斷減小，故加速度不斷減?、娈?dāng)G=f彈時，F(xiàn)合=0，a=0，速度達(dá)最大㈢由于慣性物體繼續(xù)向下運動，但此時彈簧的形變較大，即G＜f彈，F(xiàn)合=f彈-G，方向向上，與物體的運動方向相反，物體減速，隨著物體向下速度的不斷減小，形變卻越來越大，即彈力越來越大，合力越來越大，加速度越來越大。當(dāng)速度減為零時，形變最大，彈簧不再縮短。第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四例題2質(zhì)量為M的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質(zhì)量為m的重物放下，若重物以加速度a下降，則人對地面的壓力為多少？分析：問題中涉及到兩個物體，其中重物做加速運動，人靜止，對人和重物分別進(jìn)行受力分析。㈠重物受重力及繩子的拉力，重物做加速運動有

mg-T=ma,有T=mg-ma=m(g-a)㈡人受重力、支持力及繩子的拉力處于靜止?fàn)顟B(tài)有

Mg=T1+Fn㈢T1=T，F(xiàn)n與人對地面的壓力為作用力與反作用力所以人對地面的壓力為Mg-m(g-a).第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四

例3一質(zhì)量為m的物體，沿粗糙斜面下滑，下面幾個圖中，哪個能正確表示物體加速度與傾角的關(guān)系分析：對物體進(jìn)行受力分析，物體受三個力：重力、支持力、摩擦力。物體沿斜面加速下滑，則物體的合力沿斜面向下，建立如圖所示的坐標(biāo)系由圖中關(guān)系可知N=F2