高一物理三种常见力--重力弹力摩擦力

重力、弹力、摩擦力作者：谭宇一、概述①、重力重力是由于地球和物体间的互相吸引而产生的，是地心引力的一个分力（另一个分力提供物体随地球自转的向心力），物体处在不同维度时所受向心力不同，因而在地球的不同位置，重力的大小不相等。质量和重力是两个不同的物理量。在地球的任何地点，一个物体的质量不会产生变化，把这个物体带到月球上，用天平称量时，其质量数值仍然等于在地球上所测得的数值。而物体所受的重力由于地球上不同地点的g的差异，在不同的地点会有不同的数值。由于月球的质量比地球的质量小，所以月球的引力比地球弱，月球上g的数值大约只有地球g的数值的1／6，所以在月球上用弹簧测力计测得的重力也只是在地球上测得的数值的1／6。②、弹力弹力，又称弹性力。当物体受到外力作用而产生形变时，在物体内部即产生一种抗拒形变力图使物体恢复原来形状的力，这种力就叫做弹力。弹力产生于直接接触的物体之间，并且以物体产生弹性形变为先决条件。所以，凡是相互接触而且发生弹性形变的物体之间都存在着弹力的相互作用。同时，由于产生形变，物体内部各部分之间也存在着弹力相互作用。物体的形变是多种多样的，所以产生的弹力也以各种不同形式表现出来。我们平时所说的压力、支持力、拉力、推力、张力等等，这些名称是从力的作用效果而加以区分的，它们的实质都是由于物体发生形变而产生的，所以这些力实质上都是弹力。在弹性限度内，弹力的大小跟形变成正比；达到平衡时，弹力大小等于引起形变的外力。弹力的方向就两个物体之间来说，总是跟引起形变的作用力的方向相反。两个坚硬物体之间由于拉伸或压缩形变产生的弹力，其方向垂直于接触面，并且与形变的趋向相反；绳索等柔软物体与其他物体之间由于拉伸形变而产生的弹力，其方向沿柔软物体本身，也和形变的趋向相反。弹力产生的原因。在弹性限度内，物体受到外力作用发生形变时，物质的分子之间要发生相对位移，这时，分子间的引力与斥力的平衡状态被破坏。当对物体施加压力时，分子之间的距离变小，斥力较引力增加得快，分子之间斥力作用占优势，物体就表现出弹性压力；如果对物体施加拉力，就会增大分子之间的距离，此时引力比斥力增加得快，分子间引力作用占优势，物体就表现出弹性张力。当外力撤去后，正是这种引力或斥力作用，使物体恢复原来的形状。③、摩擦力摩擦力产生的原因，摩擦力产生在两个接触表面之间。我们用肉眼看到的光滑固体表面，当用放大镜观察时，就会发现其表面是凸凹不平的，好像布满了高峰山谷一般。因此，当两个物体相互接触时，真正接触的只是物体表面的峰丘。在这些真正接触的区域内，两个接触表面的原子非常接近，原子之间具有非常强的相互作用力。在接触点以外的其他区域，两物体表面的原子之间的距离比较大，从几十纳米到几百纳米。这些原子之间的相互作用力比较弱，与真正接触区域相比可以忽略不计。而接触区域的面积之和要比物体表现面积小得多。当两个接触面发生相对滑动的时候，势必要以剪切的方式破坏原来所有的接触点，使两个接触表面的凸起部分相碰撞而产生断裂、磨损，从而形成了对物体运动的阻障。（对于非常光滑的表面，尤其是特别清洁的表面，如叠在一起的玻璃板，由于真正接触面积增大和接触点粘结强度提高，摩擦力也很大。）此段超越现有知识范畴，仅当课外知识。考点剖析：（一）、重力考点：重力与重心例题1、一下关于重力及重心的说法正确的是（）A.一物体放在水中称量时弹簧秤的示数小于在空气中称量时的示数，因此物体在水中的重力小于在空气中的重力。B.据G=mg可知，两个物体，质量大的物体所受重力一定较大。C.物体放在水平面上时，重力方向垂直于水平面向下，物体放在斜面上时，重力的方向垂直于斜面向下。D.物体的形状改变后，其重心的位置往往发生改变。例题2、如图，一饮料杯的下部有一小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯和水的共同重心将（）A.一直下降B.一直上升C.先升后降D.先降后升例题3、如图所示，有一等边三角形ABC，在B、C两点各放一个重为M的小球，在A处放一个质量为2M的小球，则这个球组的重心在何处？（二）、弹力考点一：弹力方向的判断考点二：弹力有无的判断A2MBMCM1k2k考点三：实验：探究弹簧弹力大小与形变的关系例题4、小华在竖直悬挂的弹簧下端加挂钩码，测量一弹簧的劲度系数，根据所测实验数据，在弹力F跟弹簧长度L关系的坐标系中描点，如图所示，全过程未超过弹簧的弹性限度。（1）根据已描出的点做出F-L图象（2）由图像知弹簧的劲度系数是多少？考点四：胡克定律与弹簧组问题例题5、如图，两木块的质量分别为1m和2m，两轻质弹簧的劲度系数分别为12kk和，所有弹簧和木块不栓接，整个系统处于静止状态。现缓慢向上提上面的木块，直到它刚要脱离上面的弹簧，在这个过程中下面木块移动的距离为（）A.11mgkB.21mgkC.12mgkD.22mgk例题6、如图，两根相同的弹簧的原长均为20cm,劲度系数k=20N/m,小球质量为0.1kg，若不计弹簧的质量和小球的大小，求悬点O到小球之间的距离。（g取10N/kg）F/NL/m6810121.81.20.601m2mo12mO1O2QP例题7、一根大弹簧内套一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长0.2m，它们的下端平齐且固定，另一端自由，如图所示，当压缩此组合弹簧时，测得弹簧弹力与压缩量之间的关系如图所示，试求这两根弹簧的劲度系数1k和2k。例题8、如图所示，不计滑轮的摩擦，将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变，求a,b两点间的距离。已知弹簧B,C的劲度系数分别为1k和2k，钩码质量为m，弹簧C的右端在a时，它刚好没有形变。（三）：摩擦力考点一：摩擦力方向的判断例题9、如图所示是皮带转动的示意图，1O为主动轮，2O为从动轮。当主动轮顺时针匀速转动时，重10N的物体随皮带一起运动，若物体与皮带间的最大静摩擦力为5N，则物体所受皮带摩擦力的大小及皮带上P，Q两处所受摩擦力的方向是（）A.5N，向下，向下B.5N，向下，向上C.0N，向下，向上D.0N，向下，向下0.2m00.10.20.3x/mF/N520C2kabA1kmB1O2OＡＣＤＢ0246m/sV/m/s5例题10、如图所示的皮带传动装置中，1O为主动轮，2O为从动轮。A,B分别为皮带上的与两轮接触的两点，C,D分别为两轮边缘上与皮带接触的两点。当1O顺时针转动时，若皮带与两轮间不打滑，则A,B,C,D各点所受摩擦力的方向分别是（）Ａ.向上，向下，向下，向上Ｂ.向下，向上，向上，向下Ｃ.向上，向上，向下，向下Ｄ.向下，向下，向上，向上考点二：滑动摩擦力的决定因素例题11、某物体在水平桌面上运动的速度-时间图像如图所示，已知它在4-6s内受到一个水平方向4N的拉力，则该物体在第2S末受到的摩擦力是N该物体在第3S末受到的摩擦力是N该物体在第5S末受到的摩擦力是N考点三：摩擦力大小的计算例题12、如图，物体A,B各重10N水平拉力1F=4N,2F=2N，物体保持静止，则AB间的摩擦力大小为N，B与地面间的摩擦力大小为N.例题13、如图所示，在两块相同的竖直木板间有质量均为m的四块相同的砖块，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖块静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小为（）A.0B.2mgC.mgD.2mg1234FF