高中物理精品讲义之--重力、弹力、摩擦力.

page1of6内容基本要求略高要求较高要求力的概念认识力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因重力理解重力、重心的概念，计算重力大小弹力理解形变和弹力，认识胡克定律计算弹力大小摩擦力理解摩擦力的产生条件，摩擦力的分类分析摩擦力的方向及大小在较复杂情境中计算摩擦力知识点1力1．力的概念（1）力（force）是物体间的相互作用．其国际单位是牛顿（newton），简称牛，符号是N．（2）任何力都有四个基本属性，即物质性、相互性、瞬时性和方向性．①力的物质性：物质性指力不能离开施力物体和受力物体而独立存在，即只要有力，必须同时存在施力物体和受力物体．一个力应对应两个物体．注意：力的作用可以是直接作用也可以是间接作用，两个物体不一定要接触．②力的相互性：相互性指力是物体与物体间的相互作用，施力物体同时也是受力物体．注意：力总是成对出现的：物体间的作用是相互的，这两个力同时产生，同时消失，而且性质相同．这一对力称为一对相互作用力或称为一对作用力与反作用力．③力的瞬时性：瞬时性指物体间的相互作用（力）随这种相互作用的施加与否而瞬时同步有无．④力的方向性：方向性指力是有大小和方向的物理量，我们把这种既有大小又有方向的物理量称为矢量，所以力是矢量．2．力的作用效果力可以使物体发生形变，也可以改变物体的运动状态，即改变物体运动速度的大小和方向．力的作用效果可以分为两种：（1）静力效果——使物体的形状发生变化（形变），如把物体拉伸、压缩、转、剪切等．（2）动力效果——改变物体的运动状态，如使物体从静止开始运动，从运动变为静止（或使物体的运动速度从小变大、从大变小）；或使物体的运动方向发生变化等．3．力的分类（1）按性质分：重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力……（按现代物理学理论，物体间的相互作用分四类：长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用；短程相互作用有强相互作知识点睛考试要求相互作用：力page2of6用和弱相互作用．宏观物体间只存在前两种相互作用．）（2）按效果分：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……（3）按产生条件分：①场力（非接触力、主动力）：重力，分子力，电场力，磁场力．②接触力（被动力）：弹力（拉力，压力，支持力，张力，浮力），摩擦力．【例1】关于力，以下说法正确的是（）A．拳击运动员一拳打出去却没击中对方，此时只有施力物体而没有受力物体B．不接触的物体之间也可能有力的作用C．只有有生命或有动力的物体才会有力，无生命或无动力的物体只会受力，不会施力D．有受力物体就一定有施力物体【例2】下列几组力中，都按力的性质命名的是（）A．重力、浮力、摩擦力B．弹力、压力、分子力C．重力、分子力、磁力D．支持力、摩擦力、拉力【例3】下列说法中正确的是（）A．甲物体对乙物体施力后，随后必有乙物体对甲物体的施力B．施力物体对受力物体施加了力，施力物体本身可能不受力的作用C．运动员将垒球抛出后，垒球的运动状态仍在变化，垒球为受力物体，但施力物体不是运动员D．某物体作为一个施力物体，也一定是一个受力物体知识点2重力1．重力的产生由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力（gravity）．2．重力的特点（1）地球上的一切物体都受到重力的作用．（2）重力是非接触力：抛出去在空中运动的物体与静止时所受重力是不变的．（3）重力的施力物体是地球．3．重力的三要素（1）重力的大小：重力与质量的关系是Gmg，通常取9.8N/kgg，g的物理意义是：1kg的物体所受重力的大小是9.8N．粗略计算时10N/kgg．重力的大小可以用弹簧测力计测出，其大小在数值上等于物体静止时对水平支持物的压力或对竖直悬绳的拉力．（2）重力的方向：总是竖直向下，与当地的水平面垂直，可由铅锤线确定．重力的方向不受其他作用力的影响，与运动状态也没有关系．注意：切不可说成垂直向下，因为平面不一定水平，其垂直向下的方向也不同，另外，重力的方向也不一定指向地心．（3）重力的作用点：重力的作用点在物体的重心（centerofgravity）上．重心是重力的等效作用点，并不是重力的实际作用点，也不一定在物体上．物体重心的位置由物体的形状及质量分布情况所决定，与物体的放置状态无关，与物体的运动状态无关．4．薄板重心的求法——悬挂法知识点睛例题精讲page3of6对于质量分布不均匀、形状不规则的薄板状物体，可用悬挂法确定其重心的位置．具体做法如图所示，先在薄板的边缘取一点A，在A点把薄板悬挂起来，当薄板处于平衡时，由二力平衡的条件知道，物体所受的重力跟悬绳的拉力在同一直线上．所以物体的重心一定在通过A点的竖直线AB上；然后在D点把物体悬挂起来，同样可以知道，物体的重心一定在过D点的竖直线DE上，AB和DE的交点C就是薄板重心的位置．【例4】在北京奥运会上，我国跳水选手郭晶晶在空中翻转时的受力情况，下列叙述正确的是（空气阻力不计）（）A．向上的冲力、重力B．重力C．翻转力、重力D．向上的冲力、翻转力、重力【例5】质量为2kg的物体被一根细绳悬吊在天花板下静止（19.8N/kgg），则以下说法正确的是（）A．物体重力大小等于19.6NB．物体对绳的拉力与物体重力的大小、方向均相同，所以它们是同一个力C．剪断细绳后，物体不受任何力的作用D．物体的各部分中，只有重心处受重力【例6】关于重力的说法，正确的是（）A．同一地点物体所受重力的大小仅与物体质量有关，与物体是否运动及怎样运动无关B．重力的大小可以用测力计称出，物体对弹簧的拉力（或压力），就是物体受到的重力C．物体受到的重力，就作用在重心上D．具有规则几何形状的物体的重心，不一定就在其几何中心【例7】9.8N/kgg，表示，一个质量m=60kg的人受的重力G＝N，如果这人在6gg的月球上，他的重力G′＝N．【例8】关于物体的重心，下列说法正确的是（）A．质量一定的物体，其重心位置不仅与形状有关，还与质量分布情况有关B．质量分布均匀的物体，其重心一定在该物体上C．有规则几何形状的物体，其重心不一定在几何中心上D．重心是物体各个部分所受重力的等效作用点，重心不一定在物体上【例9】如图所示，《马踏飞燕》是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝．飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上是因为（）A．马跑得快的缘故B．马蹄大的缘故C．马的重心在飞燕上D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上【例10】下列物品中，可以用悬挂法测重心的是（）A．木棒B．石块C．不均匀的金属薄板D．雨衣例题精讲page4of6知识点3弹力1．形变及其种类（1）定义：物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变（deformation）．有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变（elasticdeformation）．如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，物体就不能完全恢复原来的形状．这个限度叫做弹性限度（elasticlimit）．（2）形变的种类：拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭转形变等．2．弹力（1）发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力（elasticforce）．（2）弹力的产生：弹力的施力者是发生形变的物体，受力者是使它发生形变的其他物体．（3）弹力的方向：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反．3．胡克定律（Hookelaw）（1）胡克定律的内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比．（2）公式：Fkx另有变形式Fkx，其含义为：在弹簧的弹性限度以内，弹力大小的增量F与弹簧长度的增量x成正比．（其中F和x可正可负）（3）公式中的k称为弹簧的劲度系数（coefficientofstiffness），单位是牛顿每米，符号用N/m表示．（4）胡克定律仅适用于在弹性限度内弹簧的拉升或压缩形变．【例11】在一根轻绳的下端悬吊一个小球，则球对绳有弹力，绳子对球也有弹力，关于这两个弹力的产生，下列说法中正确的是（）A．球对绳的弹力，是由于球发生形变而产生的B．球对绳的弹力，是由于绳发生形变而产生的C．绳对球的弹力，是由于绳发生形变而产生的D．绳对球的弹力，是由于球发生形变而产生的【例12】如图所示，某球用AB、两根绳悬挂起来，若A绳竖直且A、B两绳的延长线都通过球心，球受几个力（）A．1个B．2个C．3个D．无法确定【例13】如图所示，弹簧秤和细线的重力不计，一切摩擦不计，重物的重力10NG，则弹簧秤A和B的读数分别是（）A．10N，20NB．10N，10NC．10N，0D．0，0例题精讲知识点睛page5of6【例14】在图所示的各物体A上画出所受弹力的示意图．此时，物体A处于静止状态．【例15】一根劲度系数是100N/m的弹簧原长是10cm，当它的长度变为12cm时，弹簧的弹力大小是N，若使弹簧的长度再增加2cm，对弹簧施加的拉力需增大N．知识点4摩擦力1．摩擦力：一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动或具有相对滑动趋势时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做摩擦力（frictionalforce）．2．摩擦力产生的条件摩擦力可分为两种，一种是滑动摩擦力（物体间相对滑动），另一种是静摩擦力（物体间相对静止但有相对运动的趋势）．产生摩擦力的条件为：（1）两物体直接接触；（2）两接触面不光滑；（粗糙）（3）两接触的物体必须相互挤压，发生弹性形变，有弹力；（4）两物体间发生了相对滑动或者有相对运动的趋势．3．滑动摩擦力（slidingfrictionalforce）（1）滑动摩擦力的大小：滑动摩擦力F的大小跟压力NF成正比，其数学表达式为：NFF公式NFF中的NF是两个物体表面间的弹力，称为正压力（垂直于接触面的力），为滑动摩擦因数，它的数值跟相互接触的两个物体的材料有关、跟接触面情况（如粗糙程度）有关．注意：滑动摩擦力大小与接触面大小无关，与物体的运动性质无关．（2）滑动摩擦力的方向：滑动摩擦力的方向跟接触面相切且与物体间相对运动的方向相反．4．静摩擦力（staticfrictionalforce）（1）两个互相接触的物体相对静止，如汽车停在水平地面上，当人用力推车时，虽然车没有动，但车已有了相对地面运动的趋势，由二力平衡知，地面对车产生一个阻碍车运动的力，称为静摩擦力．（2）静摩擦力的大小：只要物体与接触面之间没有发生相对运动，静摩擦力的大小就随着产生静摩擦力外力的变化而变化，并与该外力保持大小相等．（3）静摩擦力的方向：静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反．注意：如果接触面是曲面，则静摩擦力的方向与接触面相切．5．最大静摩擦力静摩擦力的增大有一个限度．当引起静摩擦力产生的外力增大到一定程度时，静摩擦力就不能够抵抗外力的作用保持物体平衡了，这时物体将开始运动（但是物体还没有运动），物体在外力作用下即将开始运动（但是物体还没有运动）的临界状态下的静摩擦力即是最大静摩擦力．最大静摩擦力的大小与正压力成正比．其数值等于在外力作用下物体刚刚开始运动时引发摩擦力的外力的大小．（实际上，最大静摩擦力一般比滑动摩擦力略大一点，但通常认为二者是相等的．）两物体之间实际发生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力maxF之间，即max0FF．知识点睛page6of6【例16】下列关于摩擦力的说法中，错误的是（）A．与其他物体接触并且运动着的物体一定受到摩擦力的作用B．只有两个物体有相对运动趋势而又都保持静止时，它们的接触面上产生的摩擦力才叫静摩擦力C．摩擦力的方向总是跟两物体的接触面相切D．摩擦力总是阻碍物体的运动【例17】下列关于动摩擦因数的说法中，正确的是（）A．物体越重，物体与其他物体接触面间的动摩擦因数越大B．物体在一支撑面上滑动，当支撑面倾斜放置时，动摩擦因数比水平放置时小C．两个物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比D．两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的