1、第 2 章力與相互作用 共點力的平衡,第2章力與相互作用共點力的平衡,第1節(jié)重力彈力摩擦力,一、力的認(rèn)識 1. 力的作用效果 (1)改變物體的_. (2)使物體發(fā)生_. 2. 力的性質(zhì),運動狀態(tài),形變,(1)物質(zhì)性: 力不能脫離_而存在 , 沒有“施力物 體” 或“受力物 體”的力是_的. (2)相互性: 力的作用是_的. 施力(受力)物體同時也是受力(施力)物體.,物體,不存在,相互,(3)矢量性: 力是矢量, 即有_, 又有_, 力的運算遵循_定則或_定則. 3. 力的圖示及示意圖 (1)力的圖示: 從力的作用點沿力的方向畫出的_ (包括力的三要素).,大小,方向,平行四邊形,三角形,有向

2、線段,(2)力的示意圖: 受力分析時, 作出的表示物體受到某一力的_. 4. 力的分類 (1)按性質(zhì)命名的力, 如_等;,重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力、分子力、核力,有向線段,(2)按效果命名的力, 如_等.,支持力、壓力、拉力、浮力、動力、阻力、向心力、回復(fù)力,思考感悟 1. 性質(zhì)相同的力效果一定相同嗎？ 提示: 性質(zhì)相同的力, 效果可以相同, 也可以不同; 效果相同的力, 性質(zhì)可以相同, 也可以不同.,二、重力 產(chǎn)生: 由于_的吸引而使 物體受到的力. 2. 大小: Gmg. 3. 方向: 總是_. 4. 重心 (1)定義: 為了研究方便認(rèn)為各部分 受到的重力集中作用的點.,地球,豎

3、直向下,(2)位置確定 質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體重心在其_. 對于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的物體, 重心可用_確定.,幾何中心,懸掛法,三、彈力 1. 產(chǎn)生: 彈力是由于物體發(fā)生_而產(chǎn)生的. 2. 產(chǎn)生條件 (1)_; (2)_.,彈性形變,與其他物體接觸,發(fā)生彈性形變,3. 方向: 某物體受到的彈力與自身形變的方向_ (選填“相同”或“相反”); 與施力物體恢復(fù)形變的方向_ (選填“相同”或“相反”).,相同,相同,4. 胡克定律 (1)內(nèi)容: 在彈簧的彈性限度內(nèi), 彈簧的彈力與彈簧伸長量或壓縮量成正比. (2)公式: Fkx; k是彈簧的勁度系數(shù), 由彈簧本身決定.,思考感悟 2. 輕繩

4、和輕彈簧都可以產(chǎn)生拉力, 比較它們的拉力有何不同. 提示: 輕繩的拉力可忽略繩子的形變量, 其大小可由受力平衡或牛頓第二定律計算得出; 輕彈簧的拉力與彈簧的形變量有關(guān), 其大小也可由胡克定律求得.,四、摩擦力 1. 定義: 兩個相互接觸且發(fā)生形變的粗糙物體, 當(dāng)它們發(fā)生_或有_時, 就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力, 這種力叫摩擦力.,相對運動,相對運動趨勢,2. 兩種摩擦力的比較,思考感悟 3. 動摩擦因數(shù)與接觸面積有關(guān)嗎 影響動摩擦因數(shù)的因素有哪些？ 提示: 動摩擦因數(shù)與接觸面積無關(guān), 與接觸面的粗糙程度和材料有關(guān).,一、彈力的產(chǎn)生和方向的判斷 1. 根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件直接

5、判斷 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. 根據(jù)物體的運動狀態(tài)分析 根據(jù)物體的運動狀態(tài), 利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在.,例如: 如圖211所示,小球A在光滑車廂內(nèi)隨車廂一起向右運動, 可根據(jù)小球的運動的狀態(tài)分析車廂后壁對球A的彈力的情況.,圖211,(1)若車廂和小球做勻速直線運動, 則小球A受力平衡, 所以車廂后壁對小球無彈力. (2)若車廂和小球向右做加速運動, 則由牛頓第二定律可知, 后車廂壁對小球的彈力水平向右.,3. 幾種常見模型中彈力方向的確定,特別提醒: (1)輕桿對物體的彈力不一定沿桿方向, 可成

6、任意角度, 具體要根據(jù)力與運動的關(guān)系進行分析和判斷. (2)彈力是被動力, 其大小與物體所受的其他力的作用以及物體的運動狀態(tài)有關(guān).,即時應(yīng)用 1.臺球以速度v0與球桌邊框成角撞擊O點, 反彈后速度為v1, 方向與球桌邊框夾角仍為, 如圖212所示. 如果v1v0, OB垂直于桌邊框, 則下列關(guān)于桌邊框?qū)π∏虻膹椓Ψ较虻呐袛嘀姓_的是(),A. 可能沿OA方向 B. 一定沿OB方向 C. 可能沿OC方向 D. 可能沿OD方向,圖212,解析: 選 B.彈力方向與兩物體的接 觸面垂直, 與形變的方向相反, 即彈力一定沿OB方向, 選項B正確.,二、怎樣正確理解摩擦力 1. 相對運動(或相對運動趨勢

7、)中“相對”的含義 物體A受B的摩擦力作用, A相對B運動(或有相對運動趨勢), 其中的“相對”意指以B為參考系判斷A的運動狀態(tài).,2. 物體A相對B有無運動趨勢的判斷 假設(shè)A、B之間的接觸面光滑, 若A、B之間會發(fā)生相對運動, 則說明有相對運動趨勢, A相對B運動的方向即相對運動趨勢的方向; 若A、B之間不會發(fā)生相對運動, 則說明沒有相對運動趨勢.,3. 相對運動(或靜止)和運動(或靜止)的關(guān)系 通常情況下, 我們說物體A運動(或靜止)是以地面為參考系, 而在摩擦力問題中, 物體A的相對運動(或靜止)是以給予A摩擦力的B物體為參考 系. 因此, 物體A相對B運動(或靜止)時,對地可能靜止(或

8、運動), 也可能運動 (或靜止). 4. 摩擦力的方向與相對運動(或相對運動趨勢)方向的關(guān)系 摩擦力總是阻礙相對運動(或相對運動趨勢), 即方向總是與相對運動(或相對運動趨勢)方向相反,根據(jù)上述3可知, 摩擦力的方向與物體對地的運動方向可能相同, 也可能相反, 因此, 摩擦力可能是動力, 也可能是阻力. 5. 摩擦力大小的計算 (1)滑動摩擦力的計算 滑動摩擦力由公式fN計算, 最關(guān)鍵的是對相互擠壓力N的分析,它跟研究物體在垂直于接觸面方向的受力密切相關(guān). (2)靜摩擦力的計算 其大小、方向都跟產(chǎn)生相對運動趨勢的外力密切相關(guān), 但跟接觸面相互擠壓力N無直接關(guān)系, 因而靜摩擦力具有大小、方向的可

9、變性, 其大小只能依據(jù)物體的運動狀態(tài)進行計算,若為平衡狀態(tài), 靜摩擦力將由平衡條件建立方程求解; 若為非平衡狀態(tài), 可由動力學(xué)規(guī)律建立方程求解. 最大靜摩擦力fm是物體將要發(fā)生相對滑動這一臨界狀態(tài)時的摩擦力, 它的數(shù)值與N成正比, 在N不變的情況下, 滑動摩擦力略小于fm, 而靜摩擦力可在0fm間變化.,特別提醒: (1)通常情況下可以認(rèn)為最大靜摩擦力fm等于滑動摩擦力f. (2)解題時首先判定物體之間的摩擦是靜摩擦還是滑動摩擦, 靜摩擦力不能用滑動摩擦力的公式計算.,即時應(yīng)用 2.(2011高考海南單科卷)如圖213, 粗糙的水平地面上有一斜劈, 斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑,

10、斜劈保持靜止, 則地面對斜劈的摩擦力(),圖213,A. 等于零 B. 不為零, 方向向右 C. 不為零, 方向向左 D. 不為零, v0較大時方向向左, v0較小時方向向右,解析: 選A.取物塊與斜劈整體作為研究對象, 由于物塊勻速運動、斜劈靜止, 故整體所受外力之和必為零. 分析整體的受力可知, 由于重力、地面的支持力方向都沿豎直方向, 若地面的摩擦力不為零時, 其合力方向只能沿水平方向, 必導(dǎo)致整體的合力不為零與題述矛盾, 故只有A正確.,三、對物體的受力分析 對物體進行正確的受力分析是解決好力學(xué)問題的關(guān)鍵, 同學(xué)們必須重視受力分析這項基本功的訓(xùn)練. 1. 受力分析的步驟,2. 受力分析

11、的常用方法和注意問題 (1)整體法、隔離法,(2)假設(shè)法 在受力分析時, 若不能確定某力是否存在, 可先對其作出存在或不存在的假設(shè), 然后再就該力存在與否對物體運動狀態(tài)影響的不同來判斷該力是否存在. (3)注意問題,每分析一個力, 都應(yīng)找出施力物體. 分析研究對象受的力, 不要把研究對象對其他物體施加的力也加在研究對象上. 只分析根據(jù)力的性質(zhì)命名的力(場力、彈力、摩擦力等), 不分析根據(jù)效果命名的力(向心力、下滑力、回復(fù)力等).,為了使問題簡化, 忽略某些次要的力, 如: 微小粒子的重力、速度不大時空氣的阻力等. 至于何時忽略某個力的影響, 要依據(jù)題的目的、具體環(huán)境和條件而定.,即時應(yīng)用 3.

12、 如圖214所示, 物體B靠在豎直墻面上, 在豎直輕彈簧的作用下, A、B保持靜止, 則物體A、B受力的個數(shù)分別為(),3,3 B. 4,3 C. 4,4 D. 4,5,圖214,解析: 選 B.首先對A、B利用整體法分析受力, 可知墻面對B無彈力因而也無摩擦力; 以A為研究對象, 它受四個力作用, 重力豎直向下、彈簧的彈力豎直向上、B對A的壓力垂直斜面斜向下、B對A沿斜面向下的摩擦力;,以B為研究對象, 它受三個力作用, 本身受到的重力、A對B的支持力和A對B沿斜面向上的摩擦力, B正確.,(滿分樣板12分)(2012三亞模擬)(1)如圖215甲所示, 質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩OC懸掛在支架上的

13、O點, 輕桿OB可繞B點轉(zhuǎn)動, AOB30,則細(xì)繩OA中彈力的大小和輕桿OB 中O點受力的大小分別是多少？,圖215,(2)如圖乙所示, 水平輕桿一端B插在墻壁內(nèi), 另一端裝有小滑輪O, 一輕繩一端A固定于墻壁上, 另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量為m的重物, AOB30, 則細(xì)繩OA中彈力和滑輪受到繩子作用力的大小分別是多少？ (重力加速度為g).,【思路點撥】 解此題要注意兩點: (1)甲圖中輕桿彈力一定沿桿. (2)乙圖中輕桿彈力不一定沿桿, 繩的拉力等于重物的重力.,圖216,【名師歸納】 (1)對于一端有鉸鏈的輕桿, 其提供的彈力方向一定是沿著輕桿的方向; 對于一端“插入”墻壁的輕桿, 其

14、提供的彈力方向很復(fù)雜, 經(jīng)常需要利用力的合成及狀態(tài)條件來判斷. (2)跨過光滑滑輪的繩, 繩上的張力處處相等, 且等于所掛物體的重力.,變式訓(xùn)練1(2012白銀模擬) 如圖217所示, 質(zhì)量為m的物體懸掛在輕質(zhì)支架上, 橫梁與斜梁均通過鉸鏈與豎直面連接, 斜梁OB與豎直方向的夾角為.,圖217,設(shè)水平橫梁OA和斜梁OB作用于O點的彈力分別為F1和F2, 則以下結(jié)果正確的是(),(2010高考課標(biāo)全國卷)一根輕質(zhì)彈簧一端固定, 用大小為F1的力壓彈簧的另一端, 平衡時長度為l1; 改用大小為F2的力拉彈簧, 平衡時長度為l2.彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi), 該彈簧的勁度系數(shù)為(),【思路點撥】

15、在彈性限度內(nèi), 彈簧的彈力大小與彈簧的伸長或縮短長度而非彈簧的長度成正比.,【答案】C,【方法指導(dǎo)】 彈簧的彈力一般根據(jù)胡克定律計算, 有時也根據(jù)物體的運動狀態(tài), 利用力的平衡條件或牛頓定律計算.,變式訓(xùn)練2 如圖218所示, 在水平傳送帶上有三個質(zhì)量分別為m1、m2、m3的木塊1、2、3,1和2及2和3間分別用原長為L, 勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來, 木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為, 現(xiàn)用水平細(xì)繩將木塊1固定在左邊的墻上, 傳送帶按圖示方向勻速運動,當(dāng)三個木塊達(dá)到平衡后, 1、3兩木 塊之間的距離是(),圖218,A. 2L(m2m3)g/k B. 2L(m22m3)g/k C. 2L(m1

16、m2m3)g/k D. 2Lm3g/k,解析: 選 B.先以2、3為整體分析, 則1、2間彈簧的伸長量為x1, 有 kx1(m2m3)g; 再以3為研究對 象, 則2、3間彈簧伸長量為x2, 有 kx2m3g, 所以1、3兩木塊之間的距離為2Lx1x2, 故選 B.,(2012安徽安慶質(zhì)檢)如圖219所示, 物塊A放在傾斜的木板上, 已 知木板的傾角分別為30和45時物塊所受摩擦力的大小恰好相同, 則物塊和木板間的動摩擦因數(shù)為( ),圖219,【思路點撥】 解此題要分清為30和45時所受摩擦力的區(qū)別. 【解析】由題意可以判斷出, 當(dāng)傾角30時, 物塊受到的摩擦力是靜摩擦力,【答案】C,【方法指引】 (1)在確定摩擦力的大小之前, 首先分析物體所處的狀態(tài), 分清摩擦力的性質(zhì): 靜摩擦力或滑動摩擦力.