1力的概念 三种性质力 学生.docx

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1力的概念三种性质力学生

精锐教育学科教师辅导讲义

学员编号：

年级：

课时数：

3

学员姓名：

辅导科目：

物理学科教师：

朱忠顶

授课类型

C同步

C专题:

力的概念三种性质力物体受力分析

T提高

授课日期及时段

××年××月××日××：

××——××：

××

教学内容

教学目的1、理解力的基本性质

2、三种力的产生条件及其分析方法

3、掌握物体受力分析方法

教学重点弹力和摩擦力的理解和分析；物体受力分析方法

教学难点弹力和摩擦力的理解；物体受力分析方法

授课内容

一、力

1.概念

力是是物体对物体的作用，不能离开施力物体和受力物体而存在。

（1）力不能离开物体而独立存在，有力就一定有“施力”和“受力”两个物体。

二者缺一不可。

（2）力的作用是相互的。

（3）力的作用效果：

①形变②改变运动状态（4）力的图示

2.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……

注：

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

：

场力（非接触力）、接触力。

二、重力：

1．定义：

由于地球的吸引而使物体受到的力。

2．方向：

总是竖直向下

3．大小：

G＝mg

注意：

重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力。

由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力。

4.重心：

重力的等效作用点。

重心的位置与物体的形状及质量的分布有关。

重心不一定在物体上。

质量分布均匀、形状规则的物体，重心在几何中心上．薄板类物体的重心可用悬挂法确定。

三、弹力

1．产生条件：

（1）两个物体直接接触

（2）并发生弹性形变

2．方向：

（1）压力、支持力的方向总是垂直于接触面。

（2）绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。

（3）杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。

如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。

【例1】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。

点评：

注意弹力必须指向球心，而不一定指向重心。

又由于F1、F2、G为共点力，重力的作用线必须经过O点，因此P和O必在同一竖直线上，P点可能在O的正上方（不稳定平衡），也可能在O的正下方（稳定平衡）。

【例2】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。

点评：

由于此直杆的重力不可忽略，其两端受的力可能不沿杆的方向。

3．弹力的大小

对有明显形变的弹簧，弹力的大小可以由胡克定律计算。

对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。

（1）胡克定律可表示为（在弹性限度内）：

F=kx，还可以表示成ΔF=kΔx，即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。

（2）“硬”弹簧，是指弹簧的k值较大。

（同样的力F作用下形变量Δx较小）

（3）几种典型物体模型的弹力特点如下表。

项目

轻绳

轻杆

弹簧

形变情况

伸长忽略不计

认为长度不变

可伸长可缩短

施力与受力情况

只能受拉力或施出拉力

能受拉或受压可施出拉力或压力

同杆

力的方向

始终沿绳

不一定沿杆

沿弹簧轴向

力的变化

可发生突变

同绳

只能发生渐变

四、摩擦力

1．摩擦力产生条件

（1）两物体直接接触且相互挤压

（2）接触面粗糙

（3）有相对运动或相对运动的趋势。

以上三个条件缺一不可。

两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件。

（没有弹力不可能有摩擦力）

2．滑动摩擦力大小

（1）在接触力中，必须先分析弹力，再分析摩擦力。

（2）只有滑动摩擦力才能用公式F=μFN，其中的FN表示正压力，不一定等于重力G。

【例3】如图所示，用跟水平方向成α角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右运动，木块和天花板间的动摩擦因数为μ，求木块所受的摩擦力大小。

3．静摩擦力大小

（1）必须明确，静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律F=μFN计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，既Fm=μFN

（2）静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可能的取值范围是：

0＜Ff≤Fm

【例4】如图所示，A、B为两个相同木块，A、B间最大静摩擦力Fm=5N，水平面光滑。

拉力F至少多大，A、B才会相对滑动？

点评：

研究物理问题经常会遇到临界状态。

物体处于临界状态时，可以认为同时具有两个状态下的所有性质。

4．摩擦力方向

（1）摩擦力方向和物体间相对运动（或相对运动趋势）的方向相反。

（2）摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度。

通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同（作为动力），可能和物体运动方向相反（作为阻力），可能和物体速度方向垂直（作为匀速圆周运动的向心力）。

在特殊情况下，可能成任意角度。

【例5】小车向右做初速为零的匀加速运动，物体恰好沿车后壁匀速下滑。

试分析下滑过程中物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系。

点评：

无明显形变的弹力和静摩擦力都是被动力。

就是说：

弹力、静摩擦力的大小和方向都无法由公式直接计算得出，而是由物体的受力情况和运动情况共同决定的。

五、物体的受力分析

1、受力分析的基本思路和方法

思路：

受力分析，就是将物体从它所处的环境中隔离出来，分析其他物体对它的作用力，并把这些力用力的示意图画出来。

分析物体受力，就是分析其他物体对研究对象的作用力。

当然，研究对象对周围物体也有力的作用，但这些力是作用在周围物体上的，不是作用在研究对象上的，故不能在受力图上画出。

在对物体进行受力分析时，按一定的分析顺序是有好处的。

通常这个顺序是重力、弹力和摩擦力，最后是其他的力。

物体受到的力，向哪里去找？

这是受力分析时遇到的头一个问题，不要漫无目标，不知从何找起。

分析受力，除重力外，就是向接触面上去找。

在一个接触面上，一般可能有两个力，一个是垂直于接触面的弹力，另一个是方向与接触面平行的摩擦力。

当然，某个力到底是有还是没有，要进一步由弹力和摩擦力的产生条件来判断，而不是凭想当然。

找不到施力体的力是不存在的。

方法：

（1）隔离法

（2）整体法

若研究对象是几个物体组成的，这时可以将这几个物体视为一个整体来对待，然后分析和求解某个力。

如图6所示，对物体施加水平力F后，斜面体对水平面的压力变大了吗？

如果用隔离法，先分析物体受力，再分析斜面体的受力，则问题就变的复杂了，结论不是一眼就能看出来。

但若用整体法，则容易发现，在竖直方向上，整体受力情况不变，故压力没有变化。

图6

（3）假设法

若遇到某个作用力是否作用在物体上，答案不好确定时，就可以用这种方法。

如图7所示，水平传送带上，一物体随传送带一起做匀速运动，问物体受到向前的水平作用力吗？

确定，水平方向上的受力不好确定，这时假设法就派上用场了。

假设物体受到向前的作用力，但这样一来，物体就得做加速运动。

这与已知的做匀速运动相矛盾，所以，水平方向上的作用力是不存在的。

图7

2、受力分析的基本步骤

（1）明确研究对象

在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体。

在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。

研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（即研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力。

（2）按顺序找力

先场力（重力、电场力、磁场力），后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）。

注意：

（1）只画性质力，不画效果力

画受力图时，只能按力的性质分类画力，不能按作用效果（拉力、压力、向心力等）画力，否则将出现重复。

（2）需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形（或三角形）

在解同一个问题时，分析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力，千万不可重复。

【例6】如图所示，倾角为θ的斜面A固定在水平面上。

木块B、C的质量分别为M、m，始终保持相对静止，共同沿斜面下滑。

B的上表面保持水平，A、B间的动摩擦因数为μ。

⑴当B、C共同匀速下滑；⑵当B、C共同加速下滑时，分别求B、C所受的各力。

【例7】一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动。

探测器通过喷气而获得推动力。

以下关于喷气方向的描述中正确的是

A．探测器加速运动时，沿直线向后喷气

B．探测器加速运动时，竖直向下喷气

C．探测器匀速运动时，竖直向下喷气

D．探测器匀速运动时，不需要喷气

针对训练

1．下列关于力的说法，正确的是（）

A．两个物体一接触就会产生弹力

B．物体的重心不一定在物体上

C．滑动摩擦力的方向和物体运动方向相反

D．悬挂在天花板上的轻质弹簧在挂上重2N的物体后伸长2cm静止，那么这根弹簧伸长1cm后静止时，它的两端各受到1N的拉力

2．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F

B．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F

D．物体A与B间的静摩擦力的大小等于零

3．关于两物体之间的弹力和摩擦力，下列说法中正确的是（）

A．有摩擦力一定有弹力

B．摩擦力的大小与弹力成正比

C．有弹力一定有摩擦力

D．弹力是动力，摩擦力是阻力

4．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

5．用手握着一个玻璃杯，处于静止状态。

如果将手握得更紧，手对玻璃杯的静摩擦力将，如果手的握力不变，而向杯中倒入一些水（杯仍处于静止状态），手对杯的静摩擦力将。

6．一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到两个拉力作用，拉力的大小如图所示，物体处于静止状态，

（1）若只撤去10N的拉力，则物体能否保持静止状态？

；

（2）若只撤去2N的力，物体能否保持静止状态？

。

7．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）

8．如图所示，重20N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为10N水平向右的力F作用，物体所受摩擦力的大小为，方向为。

9、分析物体A的受力

10、

11、如图所示，水平传送带上的物体。

（1）随传送带匀速运动

（2）传送带由静止起动

如图，倾斜传送带上的物体

（1）向上匀速运输

（2）向下匀速运输

12、如图所示，各图中，物体总重力为G，请分析砖与墙及砖与砖的各接触面间是否有摩擦力存在？

如有大小是多少？

13、分析A、B的受力

14、A物体静止或匀速，分析A物体的受力情况

15、分析下列杆所受的力（竖直面光滑，水平面粗糙）

16.分析A的受力