2.1 重力、彈力、摩擦力

1、第二章相互作用。1.彈性和摩擦的分析和計(jì)算是近年來(lái)高考的焦點(diǎn)。預(yù)計(jì)彈性和摩擦仍將是未來(lái)高考的重點(diǎn)。2.因?yàn)檫@一章的內(nèi)容是高中物理的基礎(chǔ)，這一章的考試貫穿了NMET的大部分題目，但這一章的單獨(dú)考試較少，通常是選擇題。3.重力、彈性和摩擦力的研究經(jīng)常涉及物體的平衡，經(jīng)常結(jié)合生命例子，電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的平衡，也涉及連接器的平衡。本章的內(nèi)容是基本的。復(fù)習(xí)時(shí)，要加深對(duì)力的概念及其產(chǎn)生條件的理解，熟悉力的分析、合成和分解的方法。重點(diǎn)放在摩擦力、力分析、力合成和分解上。選擇更多與社會(huì)生產(chǎn)、生活和現(xiàn)代科技相關(guān)的新穎話題，加強(qiáng)培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。重力和萬(wàn)有引力的關(guān)系地球?qū)ξ矬w的吸引力是萬(wàn)有引力，重

2、力是萬(wàn)有引力的一個(gè)組成部分。另一個(gè)分量是物體隨地球旋轉(zhuǎn)所需的向心力，如圖2-1-1所示。(2)地球上不同緯度的物體隨地球旋轉(zhuǎn)所需的向心力不同，重力也不同。在兩極，物體的重力最大，其大小等于萬(wàn)有引力。在赤道上，物體上的重力最小，g=F導(dǎo)致=F。(3)在正常情況下，地球的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)可以忽略不計(jì)，而mg=F可以近似考慮。圖2-1-1，學(xué)習(xí)計(jì)劃1重力、彈性和摩擦力，重點(diǎn)1重力和重心，2。重心的定位和確定談?wù)摗爸匦摹笔腔趦蓚€(gè)事實(shí)：一個(gè)物體被認(rèn)為是由許多部分組成的，每個(gè)部分都受到重力的作用；每個(gè)部分的重力效應(yīng)可以等效于物體上的力的效應(yīng)，即物體的重力，物體的重力作用點(diǎn)稱為“重心”。因此，重心是各部分重力合力

3、的作用點(diǎn)。每個(gè)部分的重力都是垂直向下的，所以找到每個(gè)部分的重力合力實(shí)際上是“同方向平行力的合成”。正是因?yàn)椤爸亓Α笔呛狭Φ淖饔命c(diǎn)，所以“重心”的位置與物體的質(zhì)量分布有關(guān)。當(dāng)物體各部分的相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)，重心的位置也會(huì)發(fā)生變化，重心可以在物體內(nèi)部，也可以在物體外部，此時(shí)物體總重力G的大小和方向?qū)⒈３植蛔?。例如，在跳高比賽中，運(yùn)動(dòng)員的重心可能在桿下，而人則在桿上。如果運(yùn)動(dòng)員克服重力并做同樣的工作，這種背跳比其他姿勢(shì)更高。體驗(yàn)應(yīng)用。1.球形薄殼容器由重力為重力的細(xì)線懸掛，如圖2-1-2所示?，F(xiàn)在容器里裝滿了水。如果容器底部有一個(gè)小閥門，當(dāng)小閥門打開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)的重心(包括容器和水)將慢慢流出(a)。慢

4、慢下降(b)。慢慢上升(C)。先下降后上升(d)。先上升后下降，如圖2-1-2，C，1。彈性方向的幾種情況(1)輕繩、輕繩、輕桿：方向是多向的，即桿產(chǎn)生的彈性力不一定跟隨桿，因此有必要應(yīng)用平衡條件或牛頓定律分析。輕型彈簧：它有壓縮和拉伸變形，既能產(chǎn)生張力又能產(chǎn)生壓力，方向是沿著彈簧的軸向。(2)當(dāng)物體面對(duì)面、點(diǎn)對(duì)面和點(diǎn)對(duì)面接觸時(shí)，彈性方向垂直于面(如果是曲面，則垂直于切面)，并指向受力物體。2.判斷彈力方向的方法(1)根據(jù)物體的變形方向，判斷彈力方向與物體的變形方向相反，并作用在物體上，迫使物體變形。(2)根據(jù)ob的運(yùn)動(dòng)要點(diǎn)2。彈性方向的判斷和經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用。2.在下圖中，每個(gè)靜止物體的彈力都是正確

5、的(每個(gè)接觸面都是光滑的) ()，一、對(duì)三個(gè)摩擦力的理解1。區(qū)分兩種摩擦力。靜態(tài)物體也可能受到滑動(dòng)摩擦的影響，移動(dòng)物體也可能受到靜態(tài)摩擦的影響；在這里，靜摩擦的“靜態(tài)”和滑動(dòng)摩擦的“動(dòng)態(tài)”是針對(duì)接觸面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，區(qū)別“運(yùn)動(dòng)”與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”和“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”是不同的。2.摩擦的方向可能與運(yùn)動(dòng)的方向相同，作為動(dòng)力并做正功；它可以作為阻力，在運(yùn)動(dòng)的相反方向做負(fù)功；或者與運(yùn)動(dòng)方向成一個(gè)夾角。3.靜摩擦力的方向判斷(1)假設(shè)方法：假設(shè)接觸面是光滑的。如果兩個(gè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這意味著它們有一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并且原始相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向與當(dāng)接觸面被假定為光滑時(shí)的方向相同。然后，根據(jù)與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反的靜

6、摩擦方向，可以確定靜摩擦的方向。(2)結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)力條件由運(yùn)動(dòng)條件決定。關(guān)于摩擦力，下面的說(shuō)法是正確的：(一)摩擦力的方向可能與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同(二)摩擦力的方向可能與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反(三)運(yùn)動(dòng)的物體可能受到靜摩擦力的影響，靜止的物體也可能受到滑動(dòng)摩擦力的影響(四)靜摩擦力可以是動(dòng)力或阻力，滑動(dòng)摩擦力必須是阻力，經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用。 實(shí)施例1如圖2-1-3所示，固定在臺(tái)車上的托架的斜桿和豎桿之間的角度為，在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球。 以下關(guān)于桿對(duì)球的力F的判斷是正確的：(a)當(dāng)小車靜止時(shí)，F(xiàn)=mgcos，方向是沿著桿b向上。當(dāng)小車靜止時(shí)，F(xiàn)=mgcos，垂直桿的方向是向上c。必須有

7、f=ma/sin D。當(dāng)小車以加速度a向左移動(dòng)時(shí)，方向是向左和向上傾斜的，并且小車和垂直方向之間的角度是反正切角(a/g)。圖2-1-3，彈性力的大小和方向分析，d，桿產(chǎn)生的彈性力可能沿桿也可能不沿桿，這需要結(jié)合其他應(yīng)力條件和物體的運(yùn)動(dòng)條件。當(dāng)小車靜止時(shí)，從物體的平衡條件可以看出，桿施加在球上的力是垂直向上的，其大小等于球的重力mg。當(dāng)小車以加速度向右移動(dòng)時(shí)，讓球施加的力的方向和垂直方向之間的角度為，如圖2-1-4所示。根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)cos=mg Fsin=ma，tan=a/g，可以看出，只有當(dāng)球的加速度a=gtan時(shí)，桿施加在球上的力是在桿的方向上，然后F=masin。當(dāng)小車以加速度a

8、向左移動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律，已知球的重力mg和桿對(duì)球的力f的合力為ma，方向是向左水平的。根據(jù)力的組合，這三個(gè)力構(gòu)成了圖2-1-5所示的矢量三角形。從圖中可以看出，方向向左上方傾斜，與垂直方向的夾角為=arctan(a/g)。2-1-4，2-1-5，1，如圖2-1-6所示，小球B放在真空容器A中，球B的直徑正好等于立方體A的邊長(zhǎng)，它們以初始速度v0垂直向上拋。下面的說(shuō)法是正確的()如果不考慮空氣阻力，A有向上的支撐力b。在上升過(guò)程中。如果考慮空氣阻力，在下降過(guò)程中，B對(duì)A有向上的壓力。D .如果不考慮空氣阻力，B在下落過(guò)程中對(duì)A沒(méi)有壓力，如圖2-1-6、B D、例2和圖2-1-7所示，兩個(gè)木

9、塊的質(zhì)量分別為m1和m2，兩個(gè)輕質(zhì)彈簧的剛度系數(shù)分別為k1和k2，上部木塊受壓?，F(xiàn)在慢慢提起上塊，直到它剛好離開(kāi)上彈簧，并找出下塊在此過(guò)程中的移動(dòng)距離。圖2-1-7，解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵是要弄清楚彈簧力、伸長(zhǎng)或根據(jù)問(wèn)題的含義，在提升上部砌塊之前，有k2x2=(m1 m2)g，在提升上部砌塊之后，有k2x2=m2g。下塊向上移動(dòng)的距離為x2=x2-x2，x2=m1g/k2。【解答】m1g/k2，熱點(diǎn)虎克定律的應(yīng)用，大彈簧套小彈簧，比小彈簧長(zhǎng)0.2 m，一端平齊固定，另一端自由，如圖2-1-8 (a)。壓縮這種組合彈簧時(shí)，測(cè)得的力與壓縮距離的關(guān)系如圖2-1-8 (b)，2，答案 k1=10 N/m，

10、k2=20 N/m，(A) (B)，圖2-1-8，例32009年高考浙江綜合卷如圖2-1-9所示，質(zhì)量為m的等邊三棱柱擱置在水平斜面上。眾所周知，三棱柱與斜面之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為30，所以斜面對(duì)三棱柱的支撐力和摩擦力分別為(A. mg和1/2mg . B . 1/2mg和1/2mg . C . 1/2mg和1/2mg . D . mg和mg，圖2-1-9，名師支撐本課題研究的是力分析和物體的力分析，根據(jù)三棱柱的力分析，在重力mg、支撐力FN和靜摩擦力Ff的作用下，三棱柱處于平衡狀態(tài)。從平衡條件來(lái)看，F(xiàn)N=mgcos30=mg，F(xiàn)f=mgsin30=1/2mg，因此選擇a。如圖2-1-10所示，物

11、體a、b和C堆疊在水平桌面上，水平力Fb=5 N和Fc=10 N，分別作用在物體b和C上，而a、b和C保持靜止，F(xiàn)1、F2和F3分別代表a和b、b和C，F(xiàn)3=5 N。F1=5N，F(xiàn)2=5 N，F(xiàn)3=0C。F1=0，F(xiàn)2=5 N，F(xiàn)3=5N。F1=0，F(xiàn)2=10 N，F(xiàn)3=5N，C示例4一個(gè)零件的質(zhì)量為m，長(zhǎng)度為0。當(dāng)木條通過(guò)圖2-1-11中的位置時(shí)，桌面對(duì)木條的摩擦力是()的。以上選項(xiàng)都不正確。在圖2-1-11中，滑動(dòng)摩擦力只與正壓力和動(dòng)摩擦系數(shù)有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和接觸面積無(wú)關(guān)。根據(jù)兩種力的平衡，桌面木條的壓力為mg，桌面木條的摩擦力為fmg。a、熱點(diǎn)4、4中滑動(dòng)摩擦的大小和方向。如圖2-1-12