力学基础知识点

一.力的基本概念（一）二力平衡定义：物体在两个力的作用下能保持静止或匀速直线运动状态，则称这两个力是一对平衡力，或叫作二力平衡。1）两力平衡的条件：①作用在一个物体上；②大小相等；③方向相反；④作用在同一直线上。2）两个平衡的力的合力为零。3）二力平衡的结果：物体保持静止状态或做匀速直线运动状态。4）注意：物体在不受力或受到平衡力作用下都会保持静止状态或匀速直线运动状态。（二）惯性惯性：物体保持运动状态不变的性质叫惯性。牛顿第一定律也叫做惯性定律。①惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都具有惯性。②惯性的大小只与物体的质量有关，而与物体是否运动、运动的快慢、是否受外力等都没有关系。③注意：惯性不是“力”，叙述时，不要说成“物体在惯性的作用下”或“受到惯性的作用”等说法。(三）牛顿第一定律牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。1）它包含两层含义①静止的物体在不受外力作用时总保持静止状态；②运动的物体在不受外力作用时总保持匀速直线运动状态。2）牛顿第一定律是理想定律。3）物体不受力，一定处于静止或匀速直线运动状态，但处于静止或匀速直线运动状态的物体不一定不受力。另：牛顿第一定律是在经验事实的基础上，通过进一步的推理而概括出来的，因而不能用实验来证明这一定律。（四）力的合成力的合成：已知几个力的大小和方向，求合力的大小和方向叫做力的合成。1）当二力方向相同时，其合力的大小等于这两个力之和；方向与两力的方向相同；数学表述：F合=F1+F2。2）当二力方向相反时，其合力的大小等于这两个力之差，方向为较大力的方向；数学表述：F合=F1-F2（其中：F1F2）。(五）合力合力：如果一个力产生的效果跟两个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那两个力的合力。理解：①合力的概念是建立在“等效”的基础上，也就是合力“取代了分力，因此合力不是作用在物体上的另外一个力，它只不过是替了原来作用的两个力，不要误认为物体同时还受到合力的作用。②两个力合成的条件是这两个力须同时作用在一个物体上，否则求合力无意义。（六）摩擦力1）摩擦力定义：两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，就会在接触面是产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫摩擦力。2）摩擦的种类：滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦。滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。3）滑动摩擦力的影响因素：①与物体间的压力有关；②与接触面的粗糙程度有关；③与物体的运行速度、接触面的大小等无关。压力越大、接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。4）增大有益摩擦的方法：①增加物体间的压力；②增大接触面的粗糙程度。5）减小有害摩擦的方法：(1)使接触面光滑和减小压力；(2)用滚动代替滑动；(3)加润滑油；(4)利用气垫。（5）让物体之间脱离接触（如磁悬浮列车）。二.压力，压强（一）液体压强原理液体压强（帕斯卡定律）的原理我们知道，物体受到力的作用产生压力，而只要某物体对另一物体表面有压力，就存在压强，同理，水由于受到重力作用对容器底部有压力，因此水对容器底部存在压强。液体具有流动性，对容器壁有压力，因此液体对容器壁也存在压强。压强的意义在初中阶段，液体压强原理可表述为：“液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增大，同种液体在同一深度的各处，各个方向的压强大小相等；不同的液体，在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，密度越大，液体的压强越大。”（二）压强的意义受力面积一定时，压强随着压力的增大而增大。（此时压强与压力成正比）⑵同一压力作用在支承物的表面上，若受力面积不同，所产生的压强大小也有所不同。受力面积小时，压强大；受力面积大时，压强小。⑶压力和压强是截然不同的两个概念：压力是支持面上所受到的并垂直于支持面的作用力，跟支持面面积大小无关。压强是物体单位面积受到的压力。⑷压力、压强的单位是有区别的。压力的单位是牛顿，踉一般力的单位是相同的。压强的单位是一个复合单位，它是由力的单位和面积的单位组成的。在国际单位制中是牛顿/平方米，称“帕斯卡”，简称“帕”。（三）压力和压强任何物体能承受的压强有一定的限度，超过这个限度，物体就会损坏。物体由于外因或内因而形变时，在它内部任一截面的两方即出现相互的作用力，单位截面上的这种作用力叫做压力。一般地说，对于固体，在外力的作用下，将会产生压(或张)形变和切形变。因此，要确切地描述固体的这些形变，我们就必须知道作用在它的三个互相垂直的面上的力的三个分量的效果。这样，对应于每一个分力Fx、Fy、Fz、以作用于Ax、Ay、Az三个互相垂直的面，应力F/A有九个不同的分量，因此严格地说应力是一个张量。由于流体不能产生切变，不存在切应力。因此对于静止流体，不管力是如何作用，只存在垂直于接触面的力；又因为流体的各向同性，所以不管这些面如何取向，在同一点上，作用于单位面积上的力是相同的。由于理想流体的每一点上，F/A在各个方向是定值，所以应力F/A的方向性也就不存在了，有时称这种应力为压力，在中学物理中叫做压强。压强是一个标量。压强(压力)的这一定义的应用，一般总是被限制在有关流体的问题中。垂直作用于物体的单位面积上的压力。若用P表示压强，单位为帕斯卡（1帕斯卡=1牛顿/平方米）四）压强公式：P=F/s，式中p单位是：帕斯卡，1帕=1N/m2，表示是物理意义是1m2的面积上受到的压力为1N。公式：p=F/S（压强=压力÷受力面积）p-压强-帕斯卡(单位：帕斯卡，符号：Pa)F-压力-牛顿(单位：牛顿，符号：N)S-受力面积-平方米F=PS(压力=压强×受力面积)S=F/P(受力面积=压力÷压强）（压强的大小与受力面积和压力的大小有关）（五）液体压强公式及计算液体压强计算P=ρ液gh（ρ是液体密度，单位是kg/m3；h表示是液体的深度，指液体自由液面到液体内部某点的垂直距离，单位m。）液体压强公式：P=ρgh，液体的压强与液体的密度和深度有关，而与液体的体积和质量无（六）测量压强方法液U形管压强计体压强的测量液体压强的测量的仪器叫U形管压强计，利用液体压强公式P=phg，h为两液面的高度差，计算液面差产生的压强就等于液体内部压强测定大气压的仪器是：气压计，常见金属盒气压计测定大气压。飞机上使用的高度计实际上是用气压计改装成的。1标准大气压=1.013×105帕=76cm水银柱高。三．浮力（一）浮力计算题方法总结：(1)、确定研究对象，认准要研究的物体。(2)、分析物体受力情况画出受力示意图，判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。(3)、选择合适的方法列出等式（一般考虑平衡条件）。（二）计算浮力方法：①量法：F(浮)=G－F(用弹簧测力计测浮力)。②力差法：F(浮)=F(向上)－F(向下)（用浮力产生的原因求浮力）③浮、悬浮时，F(浮)=G(二力平衡求浮力；)④F(浮)=G(排)或F(浮)=ρ(液)V(排)g（阿基米德原理求浮力，知道物体排开液体的质量或体积时常用）⑤根据浮沉条件比较浮力（知道物体质量时常用）（三）漂浮问题五规律规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力；规律二：同一物体在不同液体里，所受浮力相同；规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。（四）阿基米德原理：(1)、内容：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。(2)、公式表示：F(浮)=G(排)=ρ(液)V(排)g从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。(3)、适用条件：液体（或气体）（五）物体的沉浮条件1）前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。2）请根据示意图完成下空。3）说明：①密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。②一物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的1/3，则物体密度为2/3ρ分析：F浮=G则：ρ液V排g=ρ物Vgρ物=（V排／V）·ρ液=2/3ρ液③悬浮与漂浮的比较相同：F浮=G不同：悬浮ρ液=ρ物；V排=V物漂浮ρ液ρ物；V排V物④判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较F浮与G或比较ρ液与ρ物。（六）浮力方向及产生原因浮力方向：竖直向上，施力物体：液（气）体浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差即浮力。四.功（一）功率公式：功率单位：主单位W；常用单位kWmW马力。功率换算：1kW=103W1mW=106W1马力=735W。某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J（二）功率1、定义：单位时间里完成的功2、物理意义：表示做功快慢的物理量。（三）总功定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用+W额=FS=W有用/η斜面：W总=fL+Gh=FL（四）额外功定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额=W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)斜面：W额=fL（五）有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总斜面：W有用=Gh（六）功的原理及应用1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。2、说明：(请注意理想情况功的原理可以如何表述？)①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械：使用机械时，人们所做的功(FS)=直接用手对重物所做的功(Gh)。3、应用：斜面①理想斜面：斜面光滑；②理想斜面遵从功的原理；③理想斜面公式：FL=Gh，其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。如果斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。五．简单机械（一）滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。如右图所示。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。（二)三种滑轮特点1）定滑轮特点：不省力，但能改变动力的方向。（实质是个等臂杠杆）。2）动滑轮特点：省一半力，但不能改变动力方向，要费距离。(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)3）滑轮组：使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。(三）滑轮组1、定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。2、特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。注意：如果不忽略动滑轮的重量则：3、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即s=nh。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）4、绳子端的速度与物体上升的速度关系：（四）动滑轮①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=(1/2)G只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=(G(物)+G(动))/2绳子自由端移动距离S(F)(或V(F)=2倍的重物移动的距离S(G)(或V(G))（五）定滑轮①定义：中间的轴固定不动的滑轮。②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。④对理想的定滑轮(不计轮