第二章__第一讲__重力、弹力、摩擦力

3．力的三要素：、和作用点．2．力的作用效果：改变物体的或使物体发生．一、力1．定义：物体与物体之间的作用．相互运动状态形变大小方向4．力的性质(1)物质性：力不能脱离而独立存在．(2)相互性：物体间力的作用是的，只要有作用力，就一定有对应的．(3)独立性：一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体是否受到其他力的作用．(4)矢量性：力既有大小，又有方向，力的运算遵循定则．(5)同时性：物体间的相互作用总是产生，变化消失的．物体相互反作用力无关平行四边形同时同时同时5．力的图示及示意图(1)力的图示：从力的作用点沿力的方向按一定标度画出的(包括力的三要素)．(2)力的示意图：受力分析时，作出的表示物体受到某一力的．有向线段有向线段力的图示与力的示意图是有区别的．力的图示要求严格画出力的大小和方向，在相同标度下用线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向；力的示意图着重于力的方向的画法，不要求作出标度．二、重力重力的产生由于的吸引而使物体受到的力注意：在地球表面附近可近似认为等于重力的大小G＝可用测量注意：(1)物体的质量不会变(2)G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的重力的方向总是的注意：竖直向下是和垂直，不一定和接触面垂直地球mg弹簧秤万有引力水平面竖直向下重心因为物体各部分都受重力作用，可认为重力作集中于，即为物体的重心(1)影响重心位置的因素：①物体的；②物体的(2)确定方法：法．注意：重心的位置不一定在物体上某一点形状质量分布悬挂有关重心的分析病人在医院里输液时,液体一滴滴从玻璃瓶中滴下,在液体不断滴下的过程中,玻璃瓶连同瓶中液体共同的重心将()A.一直下降B.一直上升C.先降后升D.先升后降盛满液体的玻璃瓶,重心在什么位置?随着液体的滴出,液体和玻璃瓶这一整体的重心怎样变化?液体滴完时呢?【例1】思路点拨C规律总结重心相对于物体的位置与物体的形状和质量分布有关,质量分布均匀且有规则几何形状的物体,其重心就在其几何中心,但不一定在物体上.本题找准重心的初末位置及初始阶段重心位置的变化即可.变式练习1如图4所示,两辆车以相同的速度做匀速运动;根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是()A.物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点B.重力的方向总是垂直向下的C.物体重心的位置与物体形状或质量分布有关D.力是使物体运动的原因图4AC三、弹力1．定义：发生弹性形变的物体，由于要，会对与它接触的物体产生力的作用．2．产生条件(1)物体相互；(2)物体发生．恢复原状接触弹性形变3．方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向．4．大小(1)弹簧类弹力：在弹性限度内遵守胡克定律F＝.(2)非弹簧类弹力的大小应由平衡条件或动力学规律求解．相反kx热点二弹力的有无及方向的判断1.弹力有无的判断（1）直接判定对于形变较明显的情况，由形变情况直接判断.（2）利用“假设法”判断对于形变不明显的情况，可假设与研究对象接触的物体间没有弹力，判断研究对象的运动状态是否发生改变.若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处存在弹力.如图所示，有一球放在光滑水平面AC上，并和光滑斜面AB接触，球静止.分析球所受的弹力.如图所示,小球A在车厢内随车厢一起向右运动,可根据小球的运动状态分析车厢后壁对球A的弹力的情况.图3①若车厢和小球做匀速直线运动,则小球A受力平衡,所以后车厢对小球无弹力.②若车厢和小球向右做加速运动,则由牛顿第二定律可知,后车厢壁对小球的弹力水平向右.如图所示，光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。F2APOF1B•如图所示，重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止，试画出杆所受的弹力。F1F2AB弹力弹力的方向弹簧两端的弹力轻绳的弹力面与面接触的弹力点与面接触的弹力杆的弹力与弹簧测力计中心轴线相重合，指向弹簧恢复原状的方向沿绳指向绳收缩的方向垂直于接触面指向受力物体过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)而指向受力物体可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析1.一个长度为L的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m的小球时，弹簧的总长度变为2L.现将两个这样的弹簧按如图11所示方式连接，A、B两小球的质量均为m，则两小球平衡时，B小球距悬点O的距离为（不考虑小球的大小）（）A.3LB.4LC.5LD.6L图11C弹力的大小2.如图14所示，A物体重2N，B物体重4N，中间用弹簧连接，弹力大小为2N，此时吊A物体的绳的张力为FT，B对地的压力为FN，则FT、FN的数值可能是（）A.7N0B.4N2NC.0N6ND.2N6N图14BC3.如图13所示,半径为R、内壁光滑的空心圆筒放在地面上,将两个重力都为G、半径都为r的球（R2r2R)放在圆筒中,下列说法中正确的是()A.筒底对球A的弹力大小一定等于2GB.筒壁对球A的弹力等于筒壁对球B的弹力大小C.球A对球B的弹力一定大于重力GD.球B对筒壁的压力一定小于重力G图13ABC四、摩擦力1．定义：相互接触且发生形变的粗糙物体间有或时，在接触面上所受的阻碍或的力．2．产生条件：接触面；接触面间有弹力；物体间有或．3．大小：滑动摩擦力F＝，静摩擦力：0≤F≤Fmax.4．方向：与相对运动或相对运动趋势方向．5．作用效果：物体间的相对运动或运动趋势．相对运动相对运动相对运动趋势相对运动趋势粗糙相对运动相对运动趋势相反阻碍相对μFN1．摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但不一定阻碍物体的运动．摩擦力可能是动力，也可能是阻力．2．受静摩擦力作用的物体不一定静止，受滑动摩擦力作用的物体不一定运动．3．接触面处有摩擦力时一定有弹力，且弹力与摩擦力方向总垂直．4.摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，不一定与运动的方向相反1．假设法2．用牛顿第二定律判断：先判断物体的运动状态(即加速度方向)，再利用牛顿第二定律(F＝ma)确定合力的方向，然后受力分析判定静摩擦力的有无和方向．3．用牛顿第三定律判断：“摩擦力总是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向．FAB1．卡车上装着一只始终与它相对静止的集装箱，在水平路面上运动，不计空气阻力，下列说法正确的是()A．当卡车开始运动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动B．当卡车匀速运动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动C．当卡车匀速运动时，卡车对集装箱的静摩擦力等于零D．当卡车制动时，卡车对集装箱的静摩擦力等于零答案：AC计算摩擦力的大小，首先要判断摩擦力是属于静摩擦力还是滑动摩擦力，然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的特点计算其大小．1．静摩擦力大小的计算根据物体所受外力及所处的状态(平衡或加速)可分为两种情况：(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断其大小．(2)物体有加速度时，若只有摩擦力，则Ff＝ma.例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度．若除摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求摩擦力．这种与运动状态有关的特点，区别于滑动摩擦力．例．如图所示，在粗糙的水平面上叠放着物体A和B，A和B间的接触面也是粗糙的，如果用水平拉力F拉A，但A、B仍保持静止，则下面的说法中正确的是A．物体A与地面间的静摩擦力的大小等于FB．物体A与地面的静摩擦力的大小等于零C．物体A与B间的静摩擦力的大小等于FD．物体A与B间的静摩擦力的大小等于零AD如上图所示，用水平力F将物体压在竖直墙壁上，保持静止状态，物体所受的摩擦力的大小()A．随F的增大而增大B．随F的减少而减少C．等于重力的大小D．可能大于重力FC2．滑动摩擦力的计算滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，应用此公式时要注意以下几点：(1)μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力．(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面的大小也无关．3．最大静摩擦力并不是物体实际受到的力，物体实际受到的静摩擦力小于最大静摩擦力；最大静摩擦力与接触面间的压力成正比；一般情况下，为了处理问题的方便，最大静摩擦力可按近似等于滑动摩擦力处理．例．如图2－1－2所示，质量为2kg的物体静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平拉力F.(g取10m/s2)(1)当拉力大小为5N时，地面对物体的摩擦力是多大？(2)当拉力大小为12N时，地面对物体的摩擦力是多大？(3)此后若将拉力减小为5N(物体仍在滑动)，地面对物体的摩擦力是多大？(4)若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力多大？解析：滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)大小为μmg＝0.5×2×10N＝10N.(1)当拉力F＝5N时，F＜Fmax，物体静止．则由二力平衡知：F静＝F＝5N.(2)当拉力F＝12N时，F＞Fmax，物体滑动．则F滑＝μFN＝μmg＝10N.(3)当拉力减小为5N时，物体仍滑动，故F滑＝10N.(4)当拉力撤去后，由于物体继续滑动，故F滑＝10N.答案：(1)5N(2)10N(3)10N(4)10N如图所示，在μ=0.2的粗糙水平面上，有一质量为10kg的物体以一定的速度向右运动，同时还有一水平向左的力F作用于物体上，其大小为10N，则物体受到的摩擦力大小为______，方向为_______．(g取10N/kg)vF练习(2010·丹东模拟)如图2－1－3所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定着一个质量为m的球．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.[课堂笔记](1)小车静止时，球处于平衡状态，由平衡条件可知：F1＝mg，方向竖直向上．(2)当小车以加速度a向右匀加速运动时，小球的加速度也为a，设杆对球的弹力为F2，与竖直方向的夹角为θ，如图所示，则有：F2cosθ＝mgF2sinθ＝ma可解得：F2＝tanθ＝[答案](1)mg竖直向上(2)见课堂笔记(1)细绳对物体的弹力一定沿绳，而杆对物体的弹力不一定沿杆．(2)除弹簧的弹力可用胡克定律直接计算外，一般情况下，弹力的大小和方向要由物体的平衡条件或牛顿运动定律来求.(2010·江门模拟)如图2－1－4所示，在车厢内悬线下悬挂一小球m，当汽车做匀变速直线运动时，悬线将与竖直方向成某一角度．若在汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体m1，则关于汽车的运动情况和物体m1的受力情况正确的说法是()A．汽车一定向右做加速运动B．汽车也可能向左运动C．m1除受到重力、底板的支持力作用外，还一定受到向右的摩擦力作用D．m1除受到重力、底板的支持力作用外，还可能受到向左的摩擦力作用[答案]BC1．(2010·宁波模拟)下列关于物体重力的说法中正确的是A．地球上的物体只有运动时才受到重力B．同一物体在某处向上抛出后所受重力较小，向下抛出后所受重力较大C．某物体在同一位置时，所受重力与静止还是运动无关，重力大小是相同的D．物体所受重力大小与其质量有关答案：CD2．一个圆球形薄壳容器所受重力为G，用一细线悬挂起来，如图2－1－7所示．现在容器里装满水，若在容器底部有一个小阀门，将小阀门打开让水慢慢流出，在此过程中，对容器和容器内的水组成的系统，下列说法正确的是A．系统的重心慢慢下降B．系统的重心先下降后上升C．系统对地球的引力减小D．有可能绳的方向不竖直答案：BC3．如图2－1－8所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球重G，平衡时小球在A处，今用力F压小球至B处，使弹簧缩短x，则此时弹簧的弹力为()A．kxB．kx＋GC．G－kxD．以上都不对答案：B4．如图2－1－9所示，物体m静止于倾角为θ的斜面上，现用垂直于斜面的压力F＝kt(k为比例常量，t为时间)作用在物体上．从t＝0开始，物体所受摩擦力Ff随时间t的变化关系是图2－1－10中的()答案：D