重力弹力摩擦力一轮.docx

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重力弹力摩擦力一轮

201三大性质力

【要点提示】

一、力的基本特点

1．力的概念：

力是物体与物体之间的相互作用．

2．力的特征

（1）力的物质性：

力不能离开物体而独立存在，无论是什么物体，它都要受到力的作用；而只要有力的存在，就必须有施力物体和受力物体．

（2）力的效果性

力的效果性可以体现在两个方面：

①物体运动状态的变化即物体速度的变化．不管是速度的大小还是方向发生变化，都说这个物体的运动状态发生了变化；

②物体形状的变化．当我们用手压锯条的时候，锯条变弯，我们就说锯条发生了形状的变化．

（3）力的相互性

力存在于施力物体和受力物体之间，力的作用是相互的，施力物体同时也一定是受力物体．我们将两个物体之间的作用力称为作用力与反作用力．

（4）力的矢量性

力是矢量，力既有大小，又有方向．力的方向不同，作用效果往往不同．所以，要把一个力完整地表示出来，既要说明力的大小又要说明力的方向．

（5）力的瞬时性：

力可以发生突变，既可以瞬间产生，也可以瞬间消失．

（6）力的三要素：

力的大小、方向、作用点，共同称为力的三要素．

（7）力的分类：

按性质命名的力：

重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力；

按效果命名的力：

压力、支持了、拉力、推力、阻力等。

3、四种基本相互作用（了解即可）：

目前物理学界公认，世界存在四种基本的相互作用：

万有引力（简称引力）、电磁力、强相互作用、弱相互作用。

在宏观世界里，能显示其作用的只有两种：

引力和电磁力。

　　引力是所有物体之间都存在的一种相互作用。

由于引力常量G很小，因此对于通常大小的物体，他们之间的引力非常微弱，在一般的物体之间存在的万有引力常被忽略不计。

但是，对于一个具有极大质量的天体，引力成为决定天体之间以及天体与物体之间的主要作用。

　　电磁相互作用包括静止电荷之间以及运动电荷之间的相互作用。

两个点电荷之间的相互作用规律是19世纪法国物理学家库仑发现的。

运动着的带电离子之间，除存在库仑静电作用力之外，还存在磁力（洛伦兹力）的相互作用。

引力、电磁力能在宏观世界里显示其作用。

这两种力是长程力，从理论上说，他们的作用范围是无限的，但是电磁力与引力相比要弱得多。

宏观物体之间的相互作用，除引力外，所有接触力都是大量原子、分子之间电磁相互作用的宏观表现。

　　弱相互作用和强相互作用是短程力，短程力的相互作用范围在原子核尺度内。

强作用力只在10-15m范围内有显著作用，弱作用力的作用范围不超过10-16m。

这两种力只要在原子核内部核基本离子的相互作用中，才显示出来，在宏观世界里不能察觉他们的存在。

　　四种相互作用按强弱来排列，顺序是：

强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用。

一对质子在相距10-16m时，各种相互作用的强度为（假定此时强相互作用强度的数量级为1）：

二、三大性质力的特点

Ø重力和重心

1．概念：

地面附近的一切物体都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，重力也叫重量．

理解重力要把握好以下几个方面：

（1）本质：

由于地球的吸引而使物体受到的力．

（2）重力的施力物体是地球．

（3）地球表面附近的一切物体，不论是静止还是运动的，不论是否与地面接触，都受重力作用，重力与运动状态和接触面的情况均无关．

（4）重力的方向总是竖直向下的．

（5）重力大小的计算公式是G＝mg.式中m是物体的质量，单位用kg，g是一个与地球位置有关的量，叫重力加速度（g值随地球纬度的增加而增大，随距地面高度的增大而减小）．通常情况下，g取9.8N/kg，表示质量是1kg的物体受到的重力是9.8N.

（6）重力的大小可以用弹簧秤测出．

2．重心

一个物体的各部分都要受到重力的作用．从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心．

（1）重心是重力的等效作用点．例如对于“链条”，通常将重力的作用点画在其中点上。

（2）物体重心的位置跟物体的形状和物体内质量的分布都有关系，跟物体的放置情况和运动状态无关．

（3）对于薄板状物体，可以用悬挂法找出其重心所在的位置．这种方法依据的主要原理是二力平衡条

件。

注：

对于重力与万有引力的联系，将放在万有引力一章讲述。

【典型例题】

1、关于力的作用效果的说法中正确的是（　　）

A．物体的运动状态发生变化，一定受到外力作用

B．物体的运动状态不发生变化，一定不受外力作用

C．力对物体的作用效果完全由力的大小决定

D．物体受到力的作用后，一定同时出现形变和运动状态发生变化的现象

2、（力的理解）力的方向是表示（）

A力的正负性　　　　　　　　　　B施力物体的位置

C受力物体的位置　　　　　　　　D物体受到外界作用的方向

　　3、下列关于重力的说法正确的是（　　）

A重力的方向总是垂直于地面向下

B重力近似等于地球对物体的吸引力

C重力的作用点一定在物体的最重处

D重力的作用点有可能不在物体上

4、（匀质、规则物体重心求法）

（1）把一条盘在地面上长为L的匀质绳向上提起，当绳刚好被拉直时，它的重心升高了多少？

（2）把一个长为a，宽为b的匀质长方形木板ABCD（如图3－1－5所示），绕C点翻到对角线AC处于竖直位置时，其重心位置升高了多少？

图3－1－5

5、（重心的应用）如图所示，A、B是两块相同的均匀长方形木块，长为L，叠放在一起，A砖相对于B砖右端伸出

的长度，B砖放在水平桌面上，砖的端面与桌面平行，为保持两砖都不翻倒，B砖伸出桌边的长度x的最大值是（）

A

B

C

D

Ø弹力：

发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对跟它接触的物体有力的作用，这种力叫做弹力。

一、对形变的理解

1．形状的改变：

指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉紧时，由短变长；跳水馆中的跳板本来是水平伸直的，当运动员在上面起跳时，平直的板变得弯曲；撑杆跳高时，运动员手中的撑杆由直变曲．

2．体积的改变：

指受力时物体的体积发生变化，如用力压排球，排球的体积变小；用力压海绵，海绵的体积变小．

任何物体都能发生形变，不能发生形变的物体是不存在的，不过有的形变比较明显，可以直接看见；有的形变极其微小，要用仪器才能显示出来．

二、几点明确：

弹力的产生条件，即两物体只有直接接触并且相互挤压才能有弹力存在；

弹力的方向：

始终垂直于接触面，指向被压或被支持的物体

常见类型的弹力分布，如点、水平面、斜面、球、圆形碗、细绳、固定杆（弹力方向可沿杆，也可不沿杆）、自由杆（弹力方向一定沿杆）、弹簧；

类型

方向

图示

接

触

方

式

平面与平面

垂直公共接触面

平面与曲面

曲面与曲面

点与平面

过点垂直于面

点与曲面

垂直于切面

点与点

轻绳模型

沿绳收缩方向

轻杆模型（自由杆：

一定沿杆方向；

固定杆：

不一定沿杆方向）

可沿杆

可不沿杆

总结：

弹力是接触力，不同的物体接触，弹力方向的判断方法不同：

弹力方向的判定步骤：

找出使该物体发生形变的外力的方向→找出使该物体发生形变的外力的方向→确定该物体产生弹力的方向．

注意：

根据力作用的特点，一个物体受到的力，一定是另一个物体施于的，故一个物体受到的弹力作用，一定是另一个物体的形变引起的．

三、胡克定律

内容：

在弹性限度内，弹簧的弹力大小跟弹簧伸长或缩短的长度成正比，即F＝kx.

其中x是弹簧的伸长量或压缩量；k称为弹簧的劲度系数，简称劲度，单位是N/m.

2．胡克定律的成立是有条件的，就是弹簧发生“弹性形变”，即必须在弹性限度内．

3．F＝kx中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长（或缩短）的长度，而不是弹簧的长度．

4．弹簧的劲度系数k，它表示了弹簧固有的力学性质，大小由弹簧本身的物理条件决定，如材料、长度、截面积等．

5．在应用F＝kx时，要把各物理量的单位统一到国际单位制中．

6．公式ΔF＝kΔx可作为胡克定律的推论使用，式中ΔF、Δx分别表示弹力变化量和

形变变化量.

【典型例题】

1、（对形变的理解）下列有关物体受外力及形变的说法正确的是（　B　）

A．有力作用在物体上，物体一定发生形变，撤去此力后形变完全消失

B．有力作用在物体上物体不一定发生形变

C．力作用在硬物体上，物体不发生形变；力作用在软物体上，物体才发生形变

D．一切物体受到外力作用都要发生形变，外力撤去后形变不一定完全消失

2、（假设法判断弹力的有无）如图3－2－1所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B两个物体都保持静止状态．则关于A、B两个物体间及墙面间弹力的说法正确的是（　BC　）

A．A、B两个物体间只是接触，没有弹力

B．A、B两个物体间不仅接触，一定有弹力的作用

C．物体A与墙面间只是接触，没有弹力

D．物体A与墙面之间不仅接触，一定有弹力的作用

图3－2－1

3、（弹力大小与接触面的关系）如图3－3－2所示，一根重为G、长为l的均匀长方体木料放在水平桌面上．现用水平力F推木料，使木料有l/3离开桌面，问此时桌面对物块的支持力大小是多少？

图3－3－2

4、（根据运动状态判断弹力的有无）如图所示，A、B两个物体紧靠在一起，在光滑的水平面上以相同的速度做匀速直线运动，问A、B间是否存在弹力？

5、（替换法判断弹力的有无）在如图所示的四张图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链相连接。

图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有__________；图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有__________。

答案：

A、C、D，C

6、（弹力方向的理解）三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平面上，a球的重心Oa位于球心，b球和c球的重心Ob、Oc分别位于球心的正上方和球心的正下方，如图所示，三球均处于平衡状态，支点P对a球的弹力Na，对b球和c球的弹力分别为Nb和Nc，则（A）

A、Na=Nb=Nc　　B、Nb>Na>Nc　C、NbNb=Nc

7、（胡克定律的一般应用）如图2-1-16所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为k=4×102N/m，悬挂的重物的质量分别为m1=2kg和m2=4kg．若不计弹簧质量，取g=10m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为（C）

A．5cm，10cmB．10cm，5cm

C．15cm，10cmD．10cm，15cm

8、（弹簧秤的读数）如图2-1-14所示，弹簧测力计和细线的重力不计，一切摩擦不计，重物的重力G=10N，则弹簧测力计A、B的示数分别是（B）

A．10N，0B．0，10N

C．20N，10ND．10N，10N

9、（自由杆与固定杆）如图（a）轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体.∠ACB＝

．图（b）中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成

．轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体．求：

细绳AC段的张力F1与细绳EG的张力F2之比？

解析:

图（a）中对M1由平衡条件求得绳AC段的拉力F1＝M1g6分

图（b）中对M2由平衡条件，有F2sin

＝M2g6分联立得

4分

Ø摩擦力：

一、静摩擦力

1．定义：

当一个物体在另一个物体表面上有相对运动的趋势，但两者又保持相对静止状态时，物体受到的另一个物体对它的阻碍这种相对运动趋势的力，叫做静摩擦力．

2．产生的条件

（1）接触面是粗糙的．

（2）两物体有相对运动的趋势．

（3）两物体在接触面上有正压力（弹力）．

静摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动趋势．

静摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动趋势，但不一定阻碍运动．

3．方向：

总跟物体相对运动趋势方向相反．

（1）“相对运动趋势”指的是静摩擦力的受力者相对于施力者的运动趋势．

（2）静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，但与运动方向的关系可能相同、相反、垂直，还可以成任意角度．

（3）静摩擦力的方向跟接触面相切，可做动力，也可做阻力．

4．大小：

静摩擦力的大小比较复杂，一般会随着外力的变化而变化，其具体数值必须结合运动状态，由实际情况来决定．静摩擦力的大小一般可以用以下方法来求：

（1）根据物体处于平衡状态时求解，F静＝F外．

（2）根据作用力和反作用力的关系求解．

（3）根据牛顿第二定律求解．

5．最大静摩擦力：

最大静摩擦力（Fm）是指物体接触面间静摩擦力的最大值，所以静摩擦力的取值范围是0≤F≤Fm.

最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些，但通常认为二者是相等的。

二、滑动摩擦力

1．定义：

一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力．

（1）产生滑动摩擦力的条件：

两个物体互相接触；两接触的

物体必须相互挤压，发生形变，有弹力；两物体间要发生相对滑动；两接触面间不光滑．

（2）滑动摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动而产生的力．

（3）滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动，但不阻碍物体的运动．它可以是阻力，也可以是动力．

2．方向：

总跟接触面相切，并跟物体相对运动的方向相反．

“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”，滑动摩擦力的方向可能与

图3－3－1

运动方向相同、相反，还可以成任意角度．如图3－3－1所示，斜面体竖直向上运动的同时，物体A沿斜面向下匀速下滑，那么A所受的摩擦力将与A的运动方向（对地）成一夹角，但仍与相对滑动方向相反．

3．大小：

滑动摩擦力的大小可用

来表示，式中F、FN、μ分别表示滑动摩擦力、正压力、动摩擦因数．

（1）μ叫动摩擦因数，它的数值跟两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关，它无单位．

（2）FN是接触面的正压力，它与物体的重力G是两种不同性质的力，FN的大小、方向与G的大小、方向均不一定相同．

（3）滑动摩擦力F的大小与物体的运动速度、接触面积的大小没有关系．

（4）计算摩擦力时关键是根据二力平衡知识计算正压力的大小．

【典型例题】

一、摩擦力的产生条件及理解

题1、下列关于摩擦力的说法，正确的是（　C　）

A．相互接触的两物体间一定存在摩擦力

B．摩擦力总是阻碍物体的运动

C．相对静止的物体间，也可能存在摩擦力作用

D．只有静止的物体才受静摩擦力作用，运动的物体不会受静摩擦力作用

追问：

D选项能否举出反例？

静止的物体可以受滑动摩擦力，试举出一例。

加速的车厢中桌子上有一物体，相对桌面静止，但本身在运动，受到静摩擦力

题2、关于弹力和摩擦力，下列说法正确的是（　BD　）

A．有弹力一定有摩擦力

B．有摩擦力一定有弹力

C．摩擦力的大小和弹力大小成正比

D．弹力的方向一定和摩擦力方向垂直

题3、如图所示，物体m与斜面体M一起静止在水平面上，斜面体M与水平地面间有无静摩擦力作用？

二、摩擦力大小的分析计算计算

题4、（动、静摩擦力的分析）如图所示，一个粗糙的竖直墙面（动摩擦因数为

）上有一物块ｍ被用力F按住，分别讨论以下情况的摩擦力作用.

（1）用力F按住时，物块静止；

（2）用力F按住时，物块静止，现在将力增大到2F；

（3）用力F按住时，物块向下滑动；

（4）若用力F按住时，物块向下滑动，现在将力增大到2F。

变式延伸5：

把一重为G的物体，用一水平推力F=kt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整墙上。

那么，在图2-2-13中，能正确反映从t=0开始物体所受摩擦力Ff随t变化关系的图象是（B）

题6、（摩擦力与接触面大小的关系）如图3－3－2所示，一根重为G、长为l的均匀长方体木料放在水平桌面上．木料与桌面间的动摩擦因数为μ，现用水平力F推木料，当木料有l/3离开桌面时：

（1）桌面对它的摩擦力为多大？

（2）继续推动木料，在木料离开桌面之前，摩擦力大小是否变化？

（3）若在推动过程中，突然撤去推力，摩擦力的方向有无改变？

图3－3－2

四、物体的受力分析

题7、（根据可能运动状态判断受力个数）如图2-4-3所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P相连，P与斜放在其上的固定档板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此时受到的外力的个数有可能是（AC）

A．2个B．3个C．4个D．5个

题8、（根据物体运动状态判断摩擦力）如图所示，在水平地面上叠放着A、B两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物块A和B以相同的速度一起做匀速直线运动，由此可知，A、B间的动摩擦因素

和B与地面间的动摩擦因素

可能是（BD）

A.

B.

C.

D.

变式延伸：

两个物体中间用一个不计质量的轻杆连接A,B的质量分别为m1,m2，他们和倾角为a的斜面间的动摩擦因数分别为u1,u2,当它们在斜面上加速下滑时，关于杆的受力情况（）

A.若u1>u2,则杆一定受到压力

B.若u1=u2,m1

C.若u1=u2,m1>m2,则杆受到拉力

D.只要u1=u2,则杆的两端既不受拉力也没有压力

题10、（传送带上的摩擦力分析）水平传送带的装置如图2-2-6所示，O1为主动轮，O2为从动轮．当主动轮顺时针匀速转动时，物体被轻轻地放在A端皮带上．开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C后滑动停止，之后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端．在传送的过程中，若皮带和轮不打滑，则物体受到的摩擦力和皮带上P、Q两处（在O1O2连线上）所受摩擦力情况正确的是（）

A．在AC段物体受水平向左的滑动摩擦力，P处受向上的滑动摩擦力

B．在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力，P处受向上的滑动摩擦力

C．在CB段物体不受静摩擦力，Q处受向下的静摩擦力

D．在CB段物体受水平向右的静摩擦力，P、Q两处始终受向下的静摩擦力

变式延伸：

一质量为m=2kg的物体置于水平传送带上，随传送带一起以速度v1=2.0m/s向前运动，中途因受到一光滑挡板的阻碍而停止向前运动；现要用一平行于挡板的水平力F将物体以速度v2=1.5m/s沿着挡板拉离传送带，已知板与传送带运动方向垂直（如图所示），物体与传送带间的动摩擦因数为

=0.3，则拉力F=___________N,挡板对物体的弹力N=___________N．

答案：

3.6N；4.8N

【强化训练】

1、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，系统（包括容器和水）的重心位置（　C　）

A．慢慢下降B．慢慢上升C．先下降后上升D．先上升后下降

2、

（1）把一条盘在地面上长为L的匀质绳向上提起，当绳刚好被拉直时，它的重心升高了多少？

（2）把一个长为a，宽为b的匀质长方形木板ABCD（如图3－1－5所示），绕C点翻到对角线AC处于竖直位置时，其重心位置升高了多少？

图3－1－5

答案　

（1）

L　

（2）

3、如图所示，质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上，现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它没有发生形变．已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦．将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变，求a、b两点间的距离

．

解析：

当弹簧C的右端位于b点时，B弹簧没弹力，此时细绳有拉力，A物体受力如图（1分）

由二力平衡，可知绳的拉力

（2分）则C弹簧弹力f2为：

（1分）

由胡克定律，弹簧B伸长量

为：

（2分）解得：

故a、b之间的距离为解得：

（2+1=3分）

4、如图所示,一根轻弹簧上端固定在O点,下端拴一个钢球P,球处于静止状态.现对球施加一个方向水平向右的外力F,使球缓慢偏移,在移动中的每一个时刻,都可以认为钢球处于平衡状态,若外力F的方向始终水平,移动中弹簧与竖直方向的夹角θ<90°,且弹簧的伸长量不超过其弹性限度,则下图给出的弹簧伸长量x与cosθ的函数关系图象中,最接近实际的是（D）

5、如图所示，一个木块A放在长木板B上，长木板B放在水平地面上，在恒力F作用下，长木板B以速度v匀速运动，水平的弹簧秤的示数为FT.下列关于摩擦力的说法正确的是（　D　）

A．木块受到的滑动摩擦力的大小等于FB．木块受到的静摩擦力的大小等于FT

C．若长木板B以2v的速度匀速运动时，木块受到的摩擦力的大小等于2FT

D．若用2F的力作用在长木板B上，木块受到的摩擦力的大小仍等于FT

6、位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的．已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为（　A　）

A．4μmg　　　　　　B．3μmgC．2μmgD．Μmg

7、如图3－3－7所示，A为长木板，在水平面上以速度v1开始向右运动，同时物块B在A的上表面以速度v2开始向右运动，且A、B接触面粗糙．下列判断正确的是（　　）

A．若v1＝v2，A、B之间无摩擦力

B．若v1>v2，A受到B所施加的向右的滑动摩擦力

C．若v1

D．若v1>v2，A、B之间无滑动摩擦力

图3－3－7

【能力提升】

1、（新课标卷）如图所示，一物块置于水平地面上.当用与水平方向成

角的力

拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成

角的力

推物块时，物块仍做匀速直线运动.若

和

的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为（B）

A、

B、

C、

D、1-

2、如图所示，两个等大的水平力F分别作用在物体B、C上。

物体A、B、C都处于静止状态。

各接触面与水平地面平行。

物体A、C间的摩擦力大小为F1，物体B、C间的摩擦力大小为F2，物体C与地面间的摩擦力大小为F3，则：

（D）

A．

B．

C．

D．

3、运动员双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时，他所受到的摩擦力分别是F上和F下，那么它们的关系是（　C　）

A．F上向上，F下向下，F上＝F下B．F上向下，F下向上，F上>F下

C．F上向上，F下向上，F上＝F下D．F上向上，F下向下，F上>F下

4、如图所示，在倾角θ=300的粗糙斜面上放一物体，重为G。

现在用与斜面底边平行的力F=G/2推物体，物体恰能斜向下匀速直线运动，则物体与斜面之间的动摩擦因数是多大？

答案：