力與力的合成

1、 力：力是物體之間的相互作用，有力必有施力物體和受力物體。力的大小、方向、作用點(diǎn)叫力的三要素。用一條有向線段把力的三要素表示出來的方法叫力的圖示。按照力命名的依據(jù)不同，可以把力分為按性質(zhì)命名的力(例如：重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等。)按效果命名的力(例如：拉力、壓力、支持力、動力、阻力等)。力的作用效果：①形變；②改變運(yùn)動狀態(tài).2、 重力：由于地球的吸引而使物體受到的力。重力的大小G=mg，方向豎直向下。作用點(diǎn)叫物體的重心；重心的位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。質(zhì)量均勻分布，形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心處。薄板類物體的重心可用懸掛法確定，注意：重力是萬有引力的一個分力，另一個分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，在兩極處重力等于萬有引力.由于重力遠(yuǎn)大于向心力，一般情況下近似認(rèn)為重力等于萬有引力.3、 彈力：內(nèi)容：發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，會對跟它接觸的且使其發(fā)生形變的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈力。條件：①接觸；②形變。但物體的形變不能超過彈性限度。彈力的方向和產(chǎn)生彈力的那個形變方向相反。(平面接觸面間產(chǎn)生的彈力，其方向垂直于接觸面；曲面接觸面間產(chǎn)生的彈力，其方向垂直于過研究點(diǎn)的曲面的切面；點(diǎn)面接觸處產(chǎn)生的彈力，其方向垂直于面、繩子產(chǎn)生的彈力的方向沿繩子所在的直線。)大小：①彈簧的彈力大小由F=kx計(jì)算，②一般情況彈力的大小與物體同時所受的其他力及物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，應(yīng)結(jié)合平衡條件或牛頓定律確定.4、 摩擦力：摩擦力產(chǎn)生的條件：接觸面粗糙、有彈力作用、有相對運(yùn)動(或相對運(yùn)動趨勢)，三者缺一不可.摩擦力的方向：跟接觸面相切，與相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢方向相反.但注意摩擦力的方向和物體運(yùn)動方向可能相同，也可能相反，還可能成任意角度.摩擦力的大?。孩倩瑒幽Σ亮Γ?=^Na、 Fn為接觸面間的彈力，可以大于G；也可以等于G；也可以小于Gb、 P為滑動摩擦系數(shù)，只與接觸面材料和粗糙程度有關(guān)，與接觸面積大小、接觸面相對運(yùn)動快慢以及正壓力fn無關(guān)。②靜摩擦：由物體的平衡條件或牛頓第二定律求解，與正壓力無關(guān).大小范圍0<f靜勺m(fm為最大靜摩擦力，與正壓力有關(guān)) m靜摩擦力的具體數(shù)值可用以下方法來計(jì)算：一是根據(jù)平衡條件，二是根據(jù)牛頓第二定律求出合力，然后通過受力分析確定.注意事項(xiàng)：a、 摩擦力可以與運(yùn)動方向相同，也可以與運(yùn)動方向相反，還可以與運(yùn)動方向成一定夾角。b、 摩擦力可以作正功，也可以作負(fù)功，還可以不作功。c、 摩擦力的方向與物體間相對運(yùn)動的方向或相對運(yùn)動趨勢的方向相反。d、 靜止的物體可以受滑動摩擦力的作用，運(yùn)動的物體可以受靜摩擦力的作用。力的合成和分解1、標(biāo)量和矢量：將物理量區(qū)分為矢量和標(biāo)量體現(xiàn)了用分類方法研究物理問題.矢量和標(biāo)量的根本區(qū)別在于它們遵從不同的運(yùn)算法則：標(biāo)量用代數(shù)法；矢量用平行四邊形定則或三角形定則.同一直線上矢量的合成可轉(zhuǎn)為代數(shù)法，即規(guī)定某一方向?yàn)檎较颍c正方向相同的物理量用正號代人，相反的用負(fù)號代人，然后求代數(shù)和，最后結(jié)果的正、負(fù)體現(xiàn)了方向，但有些物理量雖也有正負(fù)之分，運(yùn)算法則也一樣，但不能認(rèn)為是矢量，最后結(jié)果的正負(fù)也不表示方向，如：功、重力勢能、電勢能、電勢等.

2、力的合成與分解:1、共點(diǎn)力幾個力如果都作用在物體的同一點(diǎn)上，或者它們的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個力叫共點(diǎn)力。2、 力的合成方法求幾個巳知力的合力叫做力的合成。方向與f、F的方向一致I，方向與f、F的方向一致I，方向與f、F這兩個力中較大的那個力向。F同向：合力F=七+七F反向：合力f=F一習(xí)F互成e角一一用力的平行四邊形定則3、 平行四邊形定則：兩個互成角度的力的合力，可以用表示這兩個力的有向線段為鄰邊，作平行四邊形，它的對角線就表示合力的大小及方向，這是矢量合成的普遍法則。求F［、F兩個共點(diǎn)力的合力公式.F-\F2+F2-2FFCOSe(e為、 2 : 12 12F1、F2的夾角)注意：(1)力的合成和分解都均遵從平行四邊行法則。兩個力的合力范圍：F1-F2<F<F1+F2合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力兩個分力成直角時，用勾股定理或三角函數(shù)。注意事項(xiàng)：力的合成與分解，體現(xiàn)了用等效的方法研究物理問題.合成與分解是為了研究問題的方便而引入的一種方法，用合力來代替幾個力時必須把合力與各分力脫鉤，即考慮合力則不能考慮分力，同理在力的分解時只考慮分力，而不能同時考慮合力.共點(diǎn)的兩個力合力的大小范圍是|F1-F2IWF合WF】+F2.共點(diǎn)的三個力合力的最大值為三個力的大小之和，最小值可能為零.力的分解時要認(rèn)準(zhǔn)力作用在物體上產(chǎn)生的實(shí)際效果，按實(shí)際效果來分解.力的正交分解法是把作用在物體上的所有力分解到兩個互相垂直的坐標(biāo)軸上，分解最終往往是為了求合力(某一方向的合力或總的合力).1、 受力分析：要根據(jù)力的概念，從物體所處的環(huán)境(與多少物體接觸，處于什么場中)和運(yùn)動狀態(tài)著手，其常規(guī)如下：確定研究對象，并隔離出來；先畫重力，然后彈力、摩擦力，再畫電、磁場力；檢查受力圖，找出所畫力的施力物體，分析結(jié)果能否使物體處于題設(shè)的運(yùn)動狀態(tài)(靜止或加速)，否則必然是多力或漏力；合力或分力不能重復(fù)列為物體所受的力.2、 整體法和隔離體法整體法：就是把幾個物體視為一個整體，受力分析時，只分析這一整體之外的物體對整體的作用力，不考慮整體內(nèi)部之間的相互作用力。隔離法：就是把要分析的物體從相關(guān)的物體系中假想地隔離出來，只分析該物體以外的物體對該物體的作用力，不考慮物體對其它物體的作用力。方法選擇所涉及的物理問題是整體與外界作用時，應(yīng)用整體分析法，可使問題簡單明了，而不必考慮內(nèi)力的作用；當(dāng)涉及的物理問題是物體間的作用時，要應(yīng)用隔離分析法，這時原整體中相互作用的內(nèi)力就會變?yōu)楦鱾€獨(dú)立物體的外力。3、 注意事項(xiàng)：正確分析物體的受力情況，是解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，在具體操作時應(yīng)注意：彈力和摩擦力都是產(chǎn)生于相互接觸的兩個物體之間，因此要從接觸點(diǎn)處判斷彈力和摩擦力是否存在，如果存在，則根據(jù)彈力和摩擦力的方向，畫好這兩個力.畫受力圖時要逐一檢查各個力，找不到施力物體的力一定是無中生有的.同時應(yīng)只畫物體的受力，不能把對象對其它物體的施力也畫進(jìn)去.1、 如圖所示，正三角形的三個頂點(diǎn)有三個小球，質(zhì)量分別為2m.m和m,求整體的重心.2、 如圖2-20所示，已知小球靜止，甲中的細(xì)線豎直，乙中的細(xì)線傾斜，試判斷圖中小球所受彈力的方向.方向.［剖析］小球除受重力外，還受其他力的作用，甲、乙兩圖中均可采用“假設(shè)法”分析：在兩圖中，若去掉細(xì)線，則小球?qū)⑾禄?，故兩?xì)線中均有沿線方向的拉力；在甲圖中若去掉斜面體，小球仍能在原位置保持靜止?fàn)顟B(tài)；在乙圖中若去掉斜面體，則小球不會在原位置靜止.［答案］甲圖中小球受細(xì)繩向上的拉力；乙圖中小球受細(xì)線斜向上的拉力和垂直斜面的彈力.3、 如圖所示，重力不可忽略的均勻桿被細(xì)繩拉住而靜止，試畫出桿所受的彈力。解：A端所受繩的拉力F1沿繩收縮的方向，因此沿繩向斜上方；B端所受的彈力F2垂直于水平面豎直向上。由于此直桿的重力不可忽略，其兩端受的力可能不沿桿的方向。TOC\o"1-5"\h\z桿受的水平方向合力應(yīng)該為零。由于桿的重力G豎直向下，因此桿的下端一定還 熾、I受到向右的摩擦力f作用。 '、洪*4、如圖所示，物體A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向勻速運(yùn)動，關(guān)于物*"~『；％『『體A所受的摩擦力，下列說法正確的是（）甲、乙兩圖中A均受摩擦力，且方向均與F相同 漠今甲、乙兩圖中A均受摩擦力，且方向無均與F相反 R］甲、乙兩圖中A物體均不受摩擦力 易以甲 乙甲圖中A不受摩擦力，乙圖中A受摩擦力，方向和F相同［解析］用假設(shè)法分析：甲圖中，假設(shè)A受摩擦力，與A做勻速運(yùn)動在水平方向受力為零不符，所以A不受摩擦力，乙圖中，假設(shè)A不受摩擦力，A將相對B沿斜面向下運(yùn)動，從而A受沿F方向的摩擦力，正確答案應(yīng)選D.5、 如圖甲中，物體B疊放在物體A上，水平地面光滑，外力F作用于物體A上，使它們一起運(yùn)動，試分析兩物體受到的靜摩擦力的方向.甲 乙 ［解析］假設(shè)沒有摩擦力，當(dāng)F使物體A向右加速時，物體B將保持原來的運(yùn)動狀態(tài)（靜止），經(jīng)一小段時間后它們的相對位置將發(fā)生變化，如圖乙，所以物體B相對A發(fā)生了向左的運(yùn)動，即物體B相對A有向左運(yùn)動的趨勢，所以A對B的靜摩擦向右（與B的實(shí)際運(yùn)動方向相同）.同理A相對于B有向右運(yùn)動的趨勢，A受到B對它的摩擦力應(yīng)是向左（與A的實(shí)際運(yùn)動反向）.6、如圖所示，A、B為兩個相同木塊，A、B間最大靜摩擦力Fm=5N，水平面光滑。拉力F至少多大，A、B才會相對滑動？解：A、B間剛好發(fā)生相對滑動時，A、B間的相對運(yùn)動狀態(tài)處于一個臨界狀態(tài)，既可以認(rèn)為發(fā)生了相對滑動，摩擦力是滑動摩擦力，其大小等于最大靜摩擦力5N，也可以認(rèn)為還沒有發(fā)生相對滑動，因此A、B的加速度仍然相等。分別以A和整體為對象，運(yùn)用牛頓第二定律，可得拉力大小至少為F=10NZ/Z/Z/ZZZZZ（研究物理問題經(jīng)常會遇到臨界狀態(tài)。物體處于臨界狀態(tài)時Z/Z/Z/ZZZZZ-尹F2-尹F27、如圖所示，用跟水平方向成。角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運(yùn)動，木塊和天花板間的動摩擦因數(shù)為"，求木塊所受的摩擦力大小。解：由豎直方向合力為零可得FN=Fsin。-G，因此有：f叩（Fsina-G）9、 如圖2所示，細(xì)繩豎直拉緊，小球和光滑斜面接觸，并處于靜止?fàn)顟B(tài)，則小球受到的力是（ ）A.重力、繩的拉力 B.重力、繩的拉力、斜面的彈力C.重力、斜面的彈力 D.繩的拉力、斜面的彈力10、 如圖3所示，三根質(zhì)量和形狀都相同的光滑圓柱體，它們的重力位置不同，擱在兩墻之間（為了方便，將它們畫在同一截面圖上，重心位置分別用1，2,3標(biāo)出），設(shè)N「