高三物理总复习 力 重力 弹力

物理总复习力重力弹力力力的分类力的概念力的运算平形四边形定则力的合成力的分解效果分解正交分解效果力性质力重力弹力摩擦力静摩擦力动摩擦力受力分析三要素性质力的图示物质性相互性矢量性要点·疑点·考点一、力的概念1.力是物体对物体的作用。2.力的基本特征：（1）物质性：力不能脱离物体而独立存在，有受力物体必有施力物体，反之亦然.（2）相互性：力的作用是相互的.物体间的相互作用力称为作用力和反作用力，遵守牛顿第三定律。相互作用可以发生在直接接触的物体之间，也可以发生在不接触的物体之间。（3）矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向.力的三个要素是大小、方向、作用点，可用一根带箭头的线段表示力，这种方法叫做力的图示.3.力的分类：（1）根据力的性质命名：如重力、弹力、摩擦力、分子力、磁场力、核力等；（2）根据力的效果命名：如拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等.④力的独立性：一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。（3）按研究对象分：内力——研究对象内部各部分间的相互作用力，它对研究对象整体的运动状态变化不发生影响，只引起内部形变或局部产生加速度外力——研究对象以外其他物体对研究对象所施的作用力，它是使整个研究对象运动运动状态发生变化的外部原因说明：性质不同的力可能有相同的效果，效果不同的力也可能是性质相同的。4.力的作用效果：（1）静力效果：使物体发生形变；（2）动力效果：使物体的运动状态改变（改变速度）。瞬时效应：产生加速度——牛顿第二定律时间上的积累效应：改变物体的动量——冲量、动量定理空间上的积累效应：改变物体的动能——功、动能定理5.力的量度和单位：（1）力可以根据它的静力效应来量度，如用测力计（弹簧秤）测量。也可以根据它的动力效应来量度，如用牛顿第二定律求解。（2）在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。[例1]下列关于力的叙述正确的有：A、力是物体对物体的作用，总是成对出现的。B、只有相互接触的物体，才有力的作用。C、两物体相互作用不一定要直接接触。D、直接接触的物体间一定有力的相互作用。[析与解]力是物体间的相互作用，必定是成对出现的，有力相互作用的两物体不一定直接接触，直接接触的物体不一定有力的相互作用，由此可断定A、C选项是正确的。[练习1]下列关于力的作用效果的叙述中正确的是：A、物体的运动状态发生改变，则物体必定受到力的作用。B、物体运动状态没有发生改变，物体也可能受到力的作用。C、力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还同力的作用点有关。D、力作用在物体上，必是同时出现形变和运动状态的改变。[提示]力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态但两者不一定是同时发生的。力的作用效果由力的三个要素决定。故选项ABC正确二、重力1.产生：重力是由于地球吸引而使物体受到的力.但它并不就等于地球时物体的引力．重力是地球对物体的万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球旋转所需的向心力。由于物体随地球自转所需向心力很小，所以计算时一般可近似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力。2.大小：G=mg，在地球上不同地方g不同（两极处最大，赤道处最小）；在地球表面上方不同高度处g不同（越向上g越小）。在地球表面附近，通常取：g=9.8m/s2，粗略计算中可取g=10m/s2。重力的大小可以用弹簧秤测出。物体静止时对竖直悬绳的拉力大小等于物体受到的重力；物体静止时对水平面的压力大小等于物体受到的重力；物体的重力大小与物体的运动状态无关.3.方向：竖直向下（是物体自由下落的方向，不等同于指向地心，只有在两极和赤道处才指向地心）.4.重心：重力的作用点。重心是一个等效概念，重心可以在物体上，也可以不在物体上.说明：重心是一个等效替代点，不要认力只有重心处受重力，物体的其它部分不受重力。（1）质量分布均匀的物体的重心，只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体，它的重心在几何中心上。（2）质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。（3）薄板形物体的重心，可用悬挂法确定。例2．关于重力的说法下述正确的是（）A．物体不论是静止还是运动时都受到重力作用B．跳伞员在下落过程中，由于受空气阻力作用，因而重力比静止时小C．向上抛出的物体上升过程中的重力大于下落过程的重力D．一个物体无论上升还是下降，不论运动中是否有阻力，其重力大小不变AD例3.关于重力的说法正确的是（）A．物体重力的大小与物体的运动状态有关，当物体处于超重状态时重力大，当物体处于失重状态时，物体的重力小。B．重力的方向跟支承面垂直C．重力的作用点是物体的重心D．重力的方向是垂直向下解析：物体无论是处于超重或失重状态，其重力不变，只是视重发生了变化，物体的重力随在地球上的纬度变化而变化，所以A错．重力的方向是竖直向下，不可说为垂直向下，垂直往往给人们一种暗示，与支承面垂直，重力的方向不一定很支承面垂直，如斜面上的物体所受重力就不跟支承面垂直．所以DB错．重心是重力的作用点，所以c对．例4.一人站在体重计上称体重，保持立正姿势称得体重为G，当其缓慢地把一条腿平直伸出台面，体重计指针稳定后读数为G/，则（）A．G＞G/B．G＜G/C、G＝G/’D．无法判定错因分析：以为人的一条腿伸出台面，压在台面上的力将减少，错选A；以为人腿伸出后人将用力保持身体平衡，易错选B，无从下手分析该题易选D。解：人平直伸出腿后，身体重心所在的竖直线必过与台面接触的脚，即重心仍在台面内。重心是重力的作用点，故应选C。【练习2】下面关于重力、重心的说法中正确的是（）A．风筝升空后，越升越高，其重心也升高B．质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上C．舞蹈演员在做各种优美动作的时，其重心位置不断变化D．重力的方向总是垂直于地面解析：实际上，一个物体的各个部分都受到重力，重心的说法是从宏观上研究重力对物体的作用效果时而引入的一个概念，重心是指一个点（重力的作用点）。由此可知，重心的具体位置应该由物体的形状和质量分布情况决定，也就是说只要物体的形状和质量分布情况不变，重心与物体的空间位置关系就保持不变。重心可能在物体外，也可能在物体内，对具有规则集合形状质量均匀分布的物体，重心在物体的几何中心上。物体位置升高，其重心也跟着升高，根据以上分析可以判断选项A、C是正确的，选项B是错误的。重力的方向是“竖直向下”的，要注意“竖直向下”与“垂直于地面”并不完全相同，所以选项D的说法是错误的。AC练习3.关于物体的重心说法正确的是（）A、重心就是物体内最重的一点；B、重心是物体各部分受重力的合力的作用点；C、任何有规则形状的物体,它的重心必在其几何中心;D、重心是物体受重力的作用点,以重心总是在物体上,不可能在物体外；[析与解]根据重心是重力的作用位置可知选项B是正确的,物体的重心可能在物体内,也可以在物体外.三、弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。1.产生条件：直接接触、相互挤压(或发生形变).2.方向：弹力的方向与形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的物体上.(一)弹力有无判断弹力产生的条件是“接触且有弹性形变”。若物体间虽然有接触但无拉伸或挤压，则无弹力产生。在许多情况下由于物体的形变很小，难于观察到，这给判断弹力是否存在带来困难。可用以下方法解决。1、拆除法(反证法)即解除所研究处的接触，看物体的运动状态是否改变。若不变，则说明无弹力；若改变，则说明有弹力。2、分析主动力和运动状态是判断弹力有无的金钥匙。分析主动力就是分析沿弹力所在直线上，除弹力以外其它力的合力。看该合力是否满足给定的运动状态，若不满足，则存在弹力，若满足则不存在弹力。例5：一块铁板折成如图形状，光滑的球置于水平面BC上，铁析和球一起（1）向右加速运动；（2）沿垂直AB斜向上匀速运动；AB对球有无弹力？练习4：如图所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于平衡状态，则小球的受力是（）A、重力、绳的拉力B、重力、绳的的拉力、斜面的弹力C、重力、斜面的弹力D、绳的拉力、斜面的弹力(二)弹力的方向(1)压力、支持力的方向总是垂直于接触面指向放挤压或被支持的物体．这里的接触面可以是平面，也可以是曲面(这种情况下压力和支持力垂直于曲面在该点的切面)．当一个物体的某一点跟另一物体的某一面间发生挤压时，压力和支持力的方向垂直于后一物体的表面．a.点与面接触时弹力的方向，过接触点垂直于接触面（或接触面的切线方向）而指向受力物体。b.面与面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体。C.球与面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上而指向受力物体。d.球与球相接触的弹力方向，垂直于过接触点的公切面而指向受力物体。轻杆的弹力方向可能沿杆也可能不沿杆，杆可提供拉力也可提供压力，这一点跟绳是不同的。(2)绳对物体的拉力方向总是沿着绳指向绳收缩的方向．(4)弹簧对物体的弹力方向总是沿着弹簧的轴线指向弹簧恢复原长的方向．(5)杆对物体的弹力方向不一定沿杆的方向．如果轻秆只有杆上的两个点受力且处于平衡处态，则该轻杆在这两点对物体的弹力方向一定沿杆的方向．(3)绳上任何一个横截面两边相互作用的拉力叫做“张力”轻绳任何一个横截面上的张力大小都等于绳的任意一端所受拉力的大小．例6.如图所示，三个重量、形状都相同的光滑圆体，它们的重心位置不同，放在同一方形槽上，为了方便，将它们画在同一图上，其重心分别用Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3表示，Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3分别表示三个圆柱体对墙Ｐ的压力，则有:()Ａ．Ｎ1＝Ｎ2＝Ｎ3Ｂ．Ｎ1＜Ｎ2＜Ｎ3Ｃ．Ｎ1＞Ｎ2＞Ｎ3Ｄ．Ｎ1＝Ｎ2＞Ｎ3A对于杆的弹力方向问题，要特别注意不一定沿杆，沿杆只是一种特殊情况，当杆与物体接触处情况不易确定时，应根据物体的运动状态，利用平衡条件或动力学规律来判断。例7：如图所示，小车上固定一根折成θ角的折杆，杆的另一端固定一个质量为m的小球，试分析下列情况下，杆对球的弹力。（1）小车静止；（2）小车以加速度a水平向右运动。CD乙AB甲丙【练习5】如图所示中的球和棒均光滑，试分析它们受到的弹力.说明：分析弹力：找接触面（或接触点）→判断是否有挤压（假设法）→判断弹力的方向(三)弹力大小：(1)弹簧的弹力：在弹性限度内，可由胡克定律求出.胡克定律表达式F=kx.k为弹簧的劲度系数。(2)非弹簧的弹力，一般可由牛顿定律或平衡条件求出.例8.原长为16cm的轻质弹簧，当甲、乙两人同时用100N的力由两端反向拉时，弹簧长度变为18cm；若将弹簧一端固定在墙上，另一端由甲一人用200N的拉，这时弹簧长度变为___________cm，此弹簧的劲度系数为___________N/m．xF210)24(100200析与解：由胡克定律可知100：200=(18—16)：(l—16)，解得l=20cm．由胡克定律可弹簧劲度系数k==点评：本题要求考生掌握胡克定律，并理解正比的本质特征．此外对两人拉弹簧与一人拉弹簧的受力分析也是本题设计的陷井．N/m=5×103N/m．22agmgaarctan22agmgaarctan╰α例9.如图所示，小车上固定着一根弯成α角的轻杆，杆的另一端固定一个质量为m的小球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：①小车静止；②小车以加速度a水平向右加速运动.③小车以加速度a水平向左加速运动？，与竖直方向夹角③，与竖直方向夹角；）答案：（①mg，竖直向上；②m2m1k1k2例10.如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的轻度系数分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态．现缓慢地向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离．x2122221kgmkgmgkmm析与解：设整个系统处于平衡时，下面弹簧压缩形变量为x2，则由平衡条件有：(m1+m2)g=k2x2；设上面弹簧因压缩而产生形变量为x1，则同理可有：m1g=k1x1．现缓慢向上提m1至它刚离开弹簧时时x1消失，对下面木