重力、弹力、摩擦力、受力分析1

名师堂——关键教方法名师堂邛崃校区地址：东星大道465号附2号杰地城（客运中心斜对面）咨询电话：88798255887963581名师堂学校2014年秋季优学班高一年级讲义日期：11月8日第五讲三种性质的力受力分析【知识要点】一、力、重力、弹力1．力的本质(1)力的物质性：力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一—施力物体和受力物体，力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。(2)力的相互性：力是成对出现的，作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线，属同性质的力、分别作用在两个物体上，作用效果不能抵消.(3)力的矢量性：力有大小、方向，对于同一直线上的矢量运算，用正负号表示同一直线上的两个方向，使矢量运算简化为代数运算；这时符号只表示力的方向，不代表力的大小。(4)力作用的独立性：几个力作用在同一物体上，每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响，这就是力的独立作用原理。2．力的作用效果力对物体作用有两种效果：一是使物体发生形变_，二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生，也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。3．力的三要素：大小、方向、作用点完整表述一个力时，三要素缺一不可。当两个力F1、F2的大小、方向均相同时，我们说F1=F2，但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。力的大小可用弹簧秤测量，也可通过定理、定律计算，在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号是N。4．力的图示和力的示意图(1)力的图示：用一条有向线段表示力的方法叫力的图示，用带有标度的线段长短表示大小，用箭头指向表示方向，作用点用线段的起点表示。(2)力的示意图：不需画出力的标度，只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。5．力的分类(1)性质力：由力的性质命名的力。如；重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。(2)效果力：由力的作用效果命名的力。如：拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力：合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。6．重力（1）．重力的产生：重力是由于地球的吸收而产生的,重力的施力物体是地球。（2）．重力的大小：○1由G=mg计算，g为重力加速度，通常在地球表面附近，g取9.8米／秒2，表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛顿。○2由弹簧秤测量：物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。（3）．重力的方向：重力的方向总是竖直向下的，即与水平面垂直，不一定指向地心.重力是矢量。（4）．重力的作用点——重心○1物体的各部分都受重力作用，效果上,认为各部分受到的重力作用都集中于一点，这个点就是重力的作用点，叫做物体的重心。○2重心跟物体的质量分布、物体的形状有关，重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。（5）．重力和万有引力重力是地球对物体万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力，同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同，但由此引起的重力变化不大，一般情况可近似认为重力等于万有引力，即：mg=GMm/R2。除两极和赤道外，重力的方向并不指向地心。重力的大小及方向与物体的运动状态无关，在加速运动的系统中，例如：发生超重和失重的现象时，重力的大小仍是mg7．弹力1．产生条件：(1)物体间直接接触；(2)接触处发生形变(挤压或拉伸)。2．弹力的方向：弹力的方向与物体形变的方向相反，具体情况如下：(1)轻绳只能产生拉力，方向沿绳指向绳收缩的方向.(2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。(3)轻杆既可产生压力，又可产生拉力，且方向沿杆。3．弹力的大小弹力的大小跟形变量的大小有关。○1弹簧的弹力，由胡克定律F=kx,k为劲度系数，由本身的材料、长度、截面积等决定，x为形变量，即弹簧伸缩后的长度L与原长Lo的差：x=|L-L0|，不能将x当作弹簧的长度L○2一般物体所受弹力的大小，应根据运动状态，利用平衡条件和牛顿运动定律计算，例2小车的例子就说明这一点。二、摩擦力摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种，它们的产生条件和方向判断是相近的。．1．产生的条件：(1)相互接触的物体间存在压力；(2)接触面不光滑；(3)接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力)。注意：不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力，运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力。静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力，受静摩擦力作用的物体不一定静止。滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩擦力，受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。2．摩擦力的方向：沿接触面的切线方向(即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直)，与物体相对运动名师堂——关键教方法名师堂邛崃校区地址：东星大道465号附2号杰地城（客运中心斜对面）咨询电话：88798255887963582(或相对：运动趋势)的方向相反。例如：静止在斜面上的物体所受静摩擦力的方向沿接触面(斜面)向上。注意：相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动，与以地面为参考系的运动不同，故摩擦力是阻碍物体间的相对运动，其方向不一定与物体的运动方向相反。例如：站在公共汽车上的人，当人随车一起启动(即做加速运动)时，如图所示，受重力G、支持力N、静摩擦力f的作用。当车启动时，人相对于车有向后的运动趋势，车给人向前的静摩擦力作用；此时人随车向前运动，受静摩擦力方向与运动方向相同。3．摩擦力的大小：(1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关，只能根据物体所处的状态(平衡或加速)由平衡条件或牛顿定律求解。静摩擦力的变化存在一个最大值-----最大静摩擦力，即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小(最大静摩擦力与正压力成正比)。(2)滑动摩擦力与正压力成正比，即f=N,μ为动摩擦因数，与接触面材料和粗糙程度有关；N指接触面的压力，并不总等于重力。三、受力分析受力分析就是把研究对象在给定物理环境中所受到的力全部找出来，并画出相应受力图。1．受力分析的依据(1)依据各种力的产生条件和性质特点，每种力的产生条件提供了其存在的可能性，由于力的产生原因不同，形成不同性质的力，这些力又可归结为场力和接触力，接触力(弹力和摩擦力)的确定是难点，两物体直接接触是产生弹力、摩擦力的必要条件，弹力产生原因是物体发生形变，而摩擦力的产生，除物体间相互挤压外，还要发生相对运动或相对运动趋势。(2)依据作用力和反作用力同时存在，受力物体和施力物体同时存在。一方面物体所受的每个力都有施力物体和它的反作用力，找不到施力物体的力和没有反作用力的力是不存在的；另一方面，依据作用力和反作用力的关系，可灵活变换研究对象，由作用力判断出反作用力。(3)依据物体所处的运动状态：有些力存在与否或者力的方向较难确定，要根据物体的运动状态，利用物体的平衡条件或牛顿运动定律判断。2．受力分析的程序(1)根据题意选取研究的对象．研究对象可以是单个物体或物体的某一部分，也可以是由几个物体组成的系统．(2)把研究对象从周围的物体中隔离出来，为防止漏掉某个力，要养成按一般步骤分析的好习惯．一般应先分析重力；然后环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力；最后再分析其他场力(电场力、磁场力)等．(3)每分析一个力，都要想一想它的施力物体是谁，这样可以避免分析出某些不存在的力．如竖直上抛的物体并不受向上的推力，而刹车后靠惯性滑行的汽车也不受向前的“冲力”．(4)画完受力图后要进行定性检验，看一看根据你画的受力图，物体能否处于题目中所给的运动状态．3．受力分析的注意事项(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．(2)只分析根据性质命名的力．(3)每分析一个力，都应找出施力物体．(4)合力和分力不能同时作为物体所受的力．4．受力分析的常用方法：隔离法和整体法（1）．隔离法为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法．运用隔离法解题的基本步骤是：○1明确研究对象或过程、状态；○2将某个研究对象、某段运动过程或某个状态从全过程中隔离出来；○3画出某状态下的受力图或运动过程示意图；○4选用适当的物理规律列方程求解．（2）．整体法当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用整体法．运用整体法解题的基本步骤是：○1明确研究的系统和运动的全过程；○2画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图；○3选用适当的物理规律列方程求解．隔离法和整体法常常交叉运用，从而优化解题思路和方法，使解题简捷明快．受力分析总结:（先确研、隔物）（1）哪些力？（2）力变否？（3）做功否？【例题评析】【例1】（力）下列关于力的说法中，正确的是()A．只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用B．力是不能离开物体而独立存在的，一个力既有施力物体，又有受力物体C．一个物体先对别的物体施加力后，才能受到反作用力D．物体的施力和受力是同时的【例2】（重力）重7N的物体放在水平桌面上，桌面受到7N的压力，以下说法正确的是（）A、这个压力就是重力，施力物体是地球B、这个压力就是重力，施力物体是物体C、这个压力不是重力，压力的施力物体是物体，重力的施力物体是地球D、这个压力的大小与重力相等是因为二力平衡名师堂——关键教方法名师堂邛崃校区地址：东星大道465号附2号杰地城（客运中心斜对面）咨询电话：88798255887963583【例3】（重心）关于物体的重心，以下说法正确的是A．物体的重心一定在该物体上B．形状规则的物体，重心就在其中心处C．用一根悬线挂起的物体静止时，细线方向一定通过物体的重心D．重心是物体上最重的一点【例4】（弹力）画出下列各图中物体A、B、C的受力示意图（已知物体A、B、C均静止,接触面均光滑）.【例5】（弹力）在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为ι、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，如图甲所示．木块与地面间的动摩擦因数为μ，现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是()同步练习1．一根轻质弹簧，它在100N的拉力作用下，总长度为0.55m;它在300N的拉力作用下，总长度为0.65m，则弹簧不受外力作用时自然长度即弹簧原长为________m。【例6】（摩擦力）4.如图所示，重为20N的物体在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到一个大小为10N，方向水平向右的恒力作用，则物体所受的摩擦力的大小和方向为（）A、2N，水平向左B、2N，水平向右C、12N，水平向右D、8N，水平向右【例7】（摩擦力）要使重200N的木块在水平面上移动，至少需要100N的水平推力，木块移动后只要用80N的水平推力，就可使它继续匀速运动，则木块受到地面的最大静摩擦力为________N，木块与地面的动摩擦因数μ=________；如果原来用50N的水平推力推该木块，则木块受到的摩擦力为________N。【例8】（摩擦力）如图所示，一木块放在水平面上，在水平方向施加外力F１＝10N，Ｆ２＝2N，木块处于静止状态．若撤去外力F1，则木块受到的摩擦力大小为N，方向.【例9】（整体法、隔离法）如图所示，人重600N，木板重400N，人与木板、木板与地面间的动摩擦因数皆为0.2，今人用水平力拉绳，使他与木板一起向右匀速运动，则（）A.人拉绳的力是200NB.人拉绳的力是100NC.人的脚对木板的摩擦力向右D.人的脚对木板的摩擦力向左同步练习2.如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的4块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小为（）A．0B．mgC．D．2mg【典型试题】1.汽车在平直公路上匀速前进（设驱动轮在后），则（）A.前、后轮受到的摩擦力方向均向后B.前、后轮受到的摩擦力方向均向前C.前轮受到的摩擦力向前，而后轮受到的摩擦力向后D.前轮受到的摩擦力向后，而后轮受到的摩擦力向前2.分析物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向：①物体A静止于斜面，如图甲所示.②物体A受到水