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1力2

力

第一单元力的概念

一、教法建议：

（本单元授课时间：

两周）

【抛砖引玉】

力是力学部分的首要概念也是物理学中的重要概念之一、力学部分的内容就是以力的概念为中心展开的。

它是学生从初中到高中学习物理的第一步。

可以在复习初中学过的知识的基础上，进一步扩大、加深，引入一些新的知识和分析问题的方法。

使学生初步体会到高中物理学习的基本思维方法。

但要注意因为高中物理在定量的讨论上和抽象思维上，都比初中提高了很多，因此，学生在分析问题时，可能会感到困难和不适应。

解决办法是：

⒈基本概念一定要搞清、搞透；⒉可搞一些规范化的分析方法；⒊利用规范化的方法对实际问题进行反复练习。

【指点迷津】

<一>力的概念：

⒈力是一个物体对另一个物体的作用。

从这句话要领会出两点意思：

⑴力是离不开物体而单独存在的；⑵一物体受到力的作用，必定有另外一个物体对它施加这种作用。

所以谈力时，一定要搞清受力物体和施力的物体。

⒉力是有大小有方向的物理量。

其单位为牛。

⒊力的图示：

力的三要素：

大小、方向和作用点。

⒋力的分类：

按性质分类和按作用效果分类。

<二>重力：

⒈重力的产生：

由于地球的吸引而使物体受到的力。

物体只要在地球上就要受此力。

⒉重力的方向：

总是竖直向下。

⒊重力的大小：

物体所受的重力简称为物体重，其大小用G=mg表示。

⒋重心：

物体的各部分都受重力的作用于，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用都集中于一点，这个点就是物体所受重力的作用点，称为物体的重心。

物质分布均匀的有规则形状的物体的重心，在其几何中心。

⒌万有引力：

任何两个物体间都存在着相互吸引的作用力。

其大小与二者质量及二者之间的距离有关。

<三>弹力：

⒈弹力的产生：

当物体发生形变时，它就对迫使它发生形变的另一个物体产生弹力。

所以产生弹力的条件有两条：

⑴两个物体相接触；且⑵发生形变。

缺一不可。

⒉弹力的方向：

总是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反。

⒊弹力的大小：

除了弹簧的弹力可用公式求以外，其它弹力由于形变很微小，极难观察，因此在多数情况下判断物体之间受弹力否，还需通过物体的运动状态来决定，并利用平衡或不平衡的关系求出。

弹簧的弹力则用f=kx求出。

⒋从作用效果确定的几种弹力：

支持力、压力、拉力、张力、浮力等。

<四>摩擦力：

摩擦力是接触力。

在判断物体之间是否存在摩擦力及其方向时，应能正确理解相互接触的物体之间的两个方面的关系：

在判断物体间是否存在相对运动或相对运动的趋势时，要明确研究对象和参照物；在已经判断出存在摩擦力的情况下要明确摩擦力的受力物和施力物。

⒈静摩擦力：

⑴静摩擦力产生条件：

在相互接触的物体间，有相对运动的趋势。

⑵静摩擦力的方向：

沿着接触面的切线方向，跟物体间相对运动的趋势的方向相反。

⑶静摩擦力的大小：

静摩擦力是被动力，当物体有相对运动的趋势时，静摩擦力总是跟切向方向的其它外力相平衡，这样我们就可以利用初中所学过的物体平衡的原理求出静摩擦力的大小和方向。

如图1所示，重量为G的物体在外力F的作用下，贴在竖直的墙壁上保持静止。

由于重力G的作用，物体（研究对象）相对于墙壁

（参照物）有向下运动的趋势，墙壁（施力物）对物体

（受力物）施加竖直向上的静摩擦力f，阻碍相对运动

的产生；静摩擦力f的大小跟切向（即竖直方向）的其

它外力（G）相平衡，所以f=G。

与F无关。

⒉滑动摩擦力：

⑴滑动摩擦力的产生条件：

在相互接触的物体间发生相对运动时。

⑵滑动摩擦力的方向：

沿着接触面的切线方向，阻碍物体间的相对运动。

⑶滑动摩擦力的大小：

与两物体间的正压力的大小N成正比。

即f=

N

如图2所示，当物体A在物体B的表面上向右运动时，

B对A施加向左的滑动摩擦力

，阻碍A和B的相对

运动。

在考虑相对运动时，A为研究对象，B为参照物；

其中A为受力物体，B为施力物体。

如果以B为研究对象时，B相对于A有向左的相对运动，A对B施加向右的滑动摩擦力，阻碍B与A之间的相对运动。

⒊在研究摩擦力时有两点要注意：

⑴物体对水平面的正压力不一定等于物体的重量G，物体对倾角为的斜面的正压力不一定等于

。

但是不论支持面是什么样的，也不论物体受力情况如何复杂，物体对支持面的正压力和支持面对物体的支持力，总是一对作用力和反作用力，所以许多情况下都是通过求物体所受支持力来求得正压力的。

⑵摩擦力不是在任何情况下都在阻碍物体的运动。

如汽车运动过程中，后轮是主动轮，它在驱动轴作用下它与地面的接触点相对于地面有向后运动的趋势，则地面对后轮上的触点施加以向前的静摩擦力f，f即为汽车运动过程中的牵引力。

类似的例子你还能举出一些吗？

请开动脑筋。

二、学海导航：

【思维基础】

知识是思维的基础，通过对下述问题的分析，认真思考，掌握好基础知识和基本技能。

⒈弄清力的基本定义，懂得力的图示。

例.在力的图示中，带箭头的线段的长度表示力的_________，箭头表示力的_________，线段的端点表示力的_________。

评析：

力的三要素和力的图示是研究力学的最基本的知识和能力，是分析物体受力的基础，要求同学必须熟练掌握。

还要求同学会画出力的图示。

⒉能根据力的定义，指出受力物体和施力物体。

例.物体独自沿台面滑动过程中，速度逐渐减小，这一过程中对该物体施加作用力的物体是：

⑴只有台面；

⑵只有地球；

⑶台面、地球及另一个使物体向前运动的施力物体；

⑷只有台面和地球。

评析：

在分析物体受力时，一般对题目中所叙述的物体进行研究，在分析时一定要注意物体受一个力，就必定有另一施力物体施于它，绝对不可能存在有所施的力，而没有施力物体存在；另外就是要把所有施于物体的力都找到，不能丢失力。

根据以上提示，你来分析一下答案⑴、⑵、⑶错在哪？

可上网讨论。

⒊能判断力的命名所属的类别：

例：

在下列给出的各种力的名称中，根据力的性质来命名的力有__________；根据力的作用效果来命名的力有____________。

⑴推力；⑵磁力；⑶阻力；⑷压力；⑸摩擦力。

评析：

知到命名的分类是我们分析物体受力的一个重要基本功，因为物体受力分析时，必须从性质力去分析物体受力情况。

绝不允许把力作用的效果做为物体受力而分析上。

此题⑵⑸是按性质命名的力。

⒋重力是最重要的一种力，因为我们生活在地球上，所有物体都要受到重力。

因此，物体所受重力的大小方向都必须会求。

例.质量为m的物体，其重量为29.4N，则m的大小为________，质量为2m的物体其重量为________。

评析：

必须对G=mg非常熟，且对初中学过的g值要非常熟，忘了的同学，请翻开课本查一查。

⒌对弹性力的分析是研究物体受力的基础之一。

例.关于弹力，下列说法中正确的是：

⑴弹力仅是指其它物体对弹簧的作用力；

⑵弹力是发生弹性形变的物体产生的反抗形变的力；

⑶弹力是物体反抗外力的力；

⑷物体间凡有相互接触，就一定产生弹力。

评析：

在分析弹力时，一定要从其定义出发，弄清相互接触物体的形变情况来定。

本题你可以根据弹力的定义分析一下⑴⑶⑷为什么不正确，可以在网上与同学之间交流。

⒍能根据给定的物理情景，判断弹性形变和弹力的存在。

例.将薄板两端支起，呈水平状态，当在板的中央放上砝码后，板即发生弯曲，这是由于：

⑴砝码的重力使板发生了弯曲：

⑵砝码对板的压力使板发生了弯曲：

⑶砝码对板的压力及两个支点的支持力共同使板发生了弯曲；

⑷砝码的重力及两个支点的支持力共同使板发生了弯曲。

评析：

此题在分析时首先要特别注意研究的是木板，要弄清受力物体和施力物体，这样你就可分析一下为什么⑴是错误的了。

另外在分析受弹力时，因为弹力是接触力，所以和物体相接触的点都可能有弹力产生。

⒎根据物理情景推断滑动摩擦力。

例.如图4所示，物体C静置于

平板AB上，当将B端抬起时，物体

C仍保持静止，则木板AB对C的静

摩擦力的方向是沿__________方向。

评析：

对于静摩擦力的产生除了两物体相接触外，重要的是有无相对运动的趋势，根据其运动趋势的方向即可确定物体所受静摩擦力的方向。

你自己试一下。

⒏利用初中学过的二力平衡的原理计算静摩擦力。

例.手握一只瓶子而静止，瓶子受到竖直向上的作用力的名称是_______，如果手对瓶子的握力增大，则瓶子所受的竖直向上的作用力大小变化的情况为________。

评析：

分析瓶子在竖直方向上受几个力，利用平衡原理即可分析力的大小和方向。

⒐能运用滑动摩擦力公式，计算滑动摩擦力的大小或摩擦因数。

例.如图5装置中，物体A的重量为10牛，

当物体B的质量为0.2千克时，物体恰好可沿

台面匀速运动。

若A、B间的连线与滑轮间的

摩擦及重量不计，则物体A与台面间的滑动摩

擦力f及摩擦系数

分别为：

（g=10）

⑴f=0.2千克，

=0.02；

⑵f=2牛，

=0.2；

⑶f=0.2牛，

=0.02；

⑷f=2牛，

=0.02。

评析：

物体做匀速直线运动，所以物体处于平衡状态，分析物体受力情况，利用平衡原理求出所受摩擦力，再根据摩擦力f=

N求出

。

⒑能在给定的新物理环境下计算物体所受的摩擦力。

例.物体A重10牛，放在水平桌面上，当用5牛的水平拉力可使物体A在桌面上匀速直线运动，若在A上表面再放上重为20牛的物体，则物体A在桌面上滑动时，受到的摩擦力大小为_________。

评析：

两次运动物理情境类似，都是物体A在水平桌面上滑动，这就告诉我们物体接触面条件没有改变，即摩擦因数没变，条件改变了的是压力，所以只要求出摩擦因数问题就解决了，利用二力平衡的原理，可从第一个条件中求出摩擦力为5牛，再利用摩擦力公式：

f1=

N1，此中N=G，则可求出

=0.5。

最后即可求出新条件下的摩擦力f2=

N2=0.5×30=15牛。

⒒能运用滑动摩擦力的概念，解释有关的物理现象。

例：

在北方山区行驶的载货汽车，在下雪天行驶时，司机都要将很粗的铁链子缠绕在车轮上，这是为了：

⑴增大汽车的牵引力；

⑵增大车轮与地面的滑动摩擦因数；

⑶增大轮胎对地面的压力；

⑷减少滑动的趋势。

评析：

这可以从防止滑动的角度去考虑，当用铁链缠绕车轮，使车轮与地面接触的情况改变，加大了摩擦因数，摩擦力。

【学法指要】

在解题时要特别注意分析方法和解题思路。

例1.一个体积为0.75米3的木块漂浮在水上，其中

部分露出水面，求木块重。

评析：

做物理题时，一定要认真读题，然后根据题意要画草图，并把已知条件（包括隐含条件）找出来，最后根据所给定的条件去考虑解题方法。

如本题：

画草图：

已知条件：

木块体积及浸入水中体积。

隐含条件：

水的密度。

分析方法：

因为不知木块的密度所以不能利用G=mg直接求木块重量。

再分析这是一个物体漂浮处于平衡状态的现象。

则根据物重等于浮力。

即可求得物重。

G=

利用阿基米德定律求

则G=2740N。

例2.如图8所示，为一轻质弹簧的长度L和弹力f大小的关系图象，试由图象确定.

⑴弹簧原长为_________米。

⑵弹簧的劲度系数为_________牛/米。

⑶弹簧伸长0.15米，弹力的大小为_________牛。

评析：

图象是重要的数学手段，在物理中经常用图象法解题，因为它直观，便于引导我们能更好地分析问题。

利用图象解题时，首先要看清横坐标和纵坐标分别表明的是什么物理量，同时要弄清坐标变化时该物理量发生的变化和二者变化所满足的关系。

如本题横坐标表示的弹簧的长度，显然20厘米为其原长，纵坐标表示的是力的变化的情况。

二者关系从图象上可看出，当弹簧长为30厘米时（即弹簧伸长10厘米），弹力为2牛。

所以，根据f=kx即能求出该弹簧的劲度系数k=20牛/米。

最后，可以用图象直接找出弹簧伸长0.15米的弹力大小。

例3.图9中，重G的物体A，

在F=Gsin的外力作用下静止在斜

面上，那么下列说法正确的是

（）

⑴作用在A上的静摩擦力沿斜面向上；

⑵作用在A上的静摩擦力沿斜面向下；

⑶作用在A上的静摩擦力为零；

⑷条件不足，无法判断。

评析：

根据图把条件都弄清，物体A重G；受沿斜面向上的F作用，且F=G，sin；斜面倾角为；处于静止状态。

根据条件分析：

首先看物体的运动状态，从题目给的条件，可知物体受力平衡。

然后根据沿斜面受力情况分析物体所受各力。

可看出静摩擦力为零。

例4.图10是研究摩擦力的装置，

B物体受到重力为100牛，砝码盘A受

的重力忽略不计，当A中放入20牛的砝

码时，B恰好匀速运动。

问：

⑴物体B与桌面间的滑动摩擦因数为多大？

⑵当盘A内只放10牛的砝码时，B物体受几个力，每个力的大小是多少？

方向如何？

⑶当盘A内放50牛的砝码时，B物体受到的摩擦力又是多大？

评析：

根据题意先分析受力。

⑴B受到重力，桌面的支持力，A通过绳子对B产生一个拉力，B在移动时受滑动摩擦力。

∵是匀速运动。

∴物体B处于平衡状态。

因此，拉力等于摩擦力，即f=20牛

支持力等于重力，即正压力等于重力，即N=G=100N.

∴摩擦因数

⑵拉力为10牛时，物体B不能运动，但它有运动趋势，此时是静摩擦力，其大小为10牛。

⑶拉力为50牛时，物体做加速运动。

滑动摩擦力大小不变。

【思维体操】

你能应用上述知识解决实际问题吗？

例.给你一叠纸，你用所学过的知识能测定出纸与纸间的摩擦因数吗？

你设计一下实验的方法和步骤，自己亲手做一下，并取一些数据，最后计算出来，另外你再想一下，还有没有其它的方法。

如有，你再设计一下实验步骤，自己再实验一回。

你可以把你设计的方法放在网上交流。

三、智能显示：

【心中有数】

本单元是力学的基础，力的概念要求我们必须清楚力是一个物体对另一物体作用，这就意味着力是离不开物体的，有受力物体就有施力物体。

这是我们分析物体受力时的思考基础。

而受力分析的关键在于对几种力的认识。

必须知道几种力各是怎么产生的？

每种力的大小和方向如何确定的？

在分析物体受力的情况时，一定要扣着各种力产生的条件去分析。

【动脑动手】

⒈如图11所示，质量为1千克的物体A

静置于水平桌面上，若A与桌面间的最大静摩

擦力是A重的0.2倍，弹簧原长10厘米，劲

度系数为100牛/米。

若A保持静止，图中弹

簧的长度L的范围为（）

A.8—10厘米；

B.10─12厘米；

C.8—12厘米；

D.12厘米

⒉关于弹力和摩擦力的说法中正确的是（）

A.只有相互接触的物体间才能产生弹力或摩擦力；

B.物体间相互作用的弹力总是跟物体的重力有关；

C.只要有弹力存在，物体就一定发生形变；

D.滑动摩擦力的方向总与物体运动的方向相反。

⒊如图12所示，A、B两木块的质量mA=0.5千克，mB=0.2千克，A放在水平桌面上，A与桌面间的滑动摩擦因数

用一轻绳绕过无摩擦的滑轮与B相连。

为使A保持静止，拉力F应为_________。

（假设A与桌面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10）

答案：

⒈C⒉A、C⒊

四、同步题库

一、选择题

1.关于物体的重力和重心的下列说法，正确的是（）

A.物体的重力是由于物体受到的万有引力而产生的

B.物体的重心总在物体上

C.均质物体的重心在它的几何中心

D.如果用一根细线吊起物体，物体的重心一定在这根细线或其延长线上

2.如图1-13所示，小球和光滑斜面接触，悬线绷紧且处于竖直方向，则小球受到的作用力是（）

图1-13

A.重力和绳的拉力

B.重力、绳的拉力和斜面的支持力

C.重力和斜面的支持力

D.重力、绳的拉力和下滑力

3.如图1-14所示，物体A在水平推力F的作用下，贴着墙壁保持静止不动。

下列说法中，正确的是（）

图1-14

A.由于物体静止，所以墙对物体的静摩擦力与推力F大小相等

B.物体受到的静摩擦力与推力F成正比

C.物体受到的静摩擦力小于物体受到的重力

4.四位同学分析静止在斜面上的物体的受力情况，如图1-15所示，其中正确的是（）

图1-15

5.关于摩擦力的下列说法中正确的是（）

A.摩擦力的方向总是跟物体的运动方向相反

B.相互压紧、接触面粗糙的两个物体之间总有摩擦力

C.相互压紧的物体之间的压力增大时，摩擦力一定增大

D.处于相对静止的两个物体间的摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度无关

6.如图1-16所示，整个装置处于静止状态，则物体M受力的个数为（）

图1-16

A.2个B.3个C.4个D.5个

7.铅球被推出后，在空气中运动（空气阻力不计），则铅球所受的力有（）

A.重力，推力B.重力

C.重力，向前运动的冲力D.以上分析都不对

8.如图1-17所示，物体M放在粗糙的斜面上保持静止状态，当用很小的外力推物体M，而物体仍保持静止时（）

图1-17

A.物体M的静摩擦力增加

B.物体M的最大静摩擦力增加

C.物体受的合力增加

D.物体受的斜面支持力增加

9.一个物体静止在斜面上，当斜面的倾角增大时，物体仍保持静止，在斜面的倾角增大的过程中（）

A.物体对斜面的压力增大B.物体对斜面的摩擦力增大

C.斜面对物体的支持力增大D.物体受到的摩擦力增大

10.如图1-18所示，物体重为G，放在水平地面上，用一根细线通过定滑轮沿竖直方向拉物体，若力F的大小不等于0，物体仍保持在水平地面上，则有（）

图1-18

A.拉力F肯定小于G

B.如果该物体受到力的作用，则它所受力的合力等于0

C.该物体可能有很大的速度

D.该物体一定不受力

12.如图1-19所示，在光滑的水平桌面上放一物体A，A上再放一物体B，A，B间有摩擦。

施加一水平力F于B，使它相对于桌面向右运动。

这时物体A相对于桌面（）

图1-19

A.向左运B.向右动

C.不动D.运动，但运动方向不能判断

二、填空题

13.物体在倾角θ斜面上匀速下滑，物体与斜面间的滑动摩擦系数为；若该物体静止在斜面上，且与斜面的滑动摩擦系数为µ，物体质量为m，则物体对斜面的摩擦力大小为；方向。

14.如图1-20所示，在水平桌面上有三个物体A、B、C叠放在一起，在水平拉力F的作用下以共同速度v在桌面上匀速滑动，那么，在匀速滑动过程中，物体B作用于物体A的摩擦力的大小为，物体B作用于物体C的摩擦力的大小为。

图1-20

15.如图1-21所示，用细线吊一重2N的小不球，并与倾角为30°的光滑斜面接触，小球把线线拉成竖直方向，这时小球对细线的拉力是N,小球对斜面的压力是

N．

16.如图1-22所示，一质量为M的物块被两竖直板用力F夹住，物块与板间的摩擦系数为µ，要使物块向上匀速运动，向上拉物块M的力F0应是。

图1-21图1-22

17.如下页图1-23所示，一质量为m、长为L的均匀长方木板放在水平桌面上，木板与桌面摩µ。

现用水平力F推木板，当木板经过图中所示的位置时，桌面对它的摩擦力等于。

18.如图1-24所示，斜面体B在水平面上，物体A放在斜面上，B在水平推力F的作用下和A一起沿水平面匀速运动，则A受到的作用力有个，B受到的作用力有个。

19.如图1-25所示，质量为m1和m2的小球用轻质弹簧k1和k2连接并悬挂在支架上（k1、k2是相应弹簧的倔强系数），则弹簧k1受到的力是,弹簧k2的伸长量是。

图1-23图1-24图1-25

20.在图1-26的各图中，物体的质量m=20kg，物体处于平衡状态。

弹簧秤、绳子及滑轮的质量不计，滑轮或斜面无摩擦，请你在每个图的下面横线上，填写出弹簧秤的示数。

（g取10m/s2）

图1-26

21.要使静止在水平地面上重为3N的物体移动，至少需用0.7N的水平推力；物体移动后，只需加0.6N的水平推力，就可以维持其匀速运动。

则物体跟水平地面的动摩擦因数是

；物体与水平地面的最大静摩擦力是；若开始用0.4N的水平力拉物体，此刻物体受到的摩擦力是。

22.三个共点力的大小分别是F1=10N,F2=6N,F3=8N。

它们之间的夹角可以改变，则它们的合力的最大值是N；最小值是。

并在下面的虚线内用力的图示表示出合力最小时，各力的大小和方向。

23.画出图1-27中物体A的受力图，其中球面和竖直墙面是光滑的。

图1-27

三、计算题

24.有一只木箱受到的重力是600N，放在水平地面上，工人沿水平方向向左推木箱，已知木箱和地面间的最大静摩擦力为200N，木箱和地面的滑动摩擦系数为0.3，求下列情况下木箱所受到的摩擦力，并画出木箱受力的图示。

（1）推力F=150N

（2）木箱向左匀速运动；

（3）推力F=300N。

25.如图1-28所示，当水平力F=50N时，质量为m=11kg的物块可以在水平面上匀速前

进。

若在物块上再放一个质量为M的铁块，为使它们在水平面上一起匀速前进，水平拉力Fˊ=75N。

求铁块的质量M。

图1-28

26.如图1-29所示，不计摩擦和滑轮质量，物体的重力为50N，绳与水平面的夹角为60°，求弹簧秤的读数是多少？

若弹簧的劲度系数是200N/cm，弹簧的伸长量是多少？

图1-29图1-30

27.用原长为15cm的轻弹簧竖直吊起一个木块，弹簧长为23cm；若用这个弹簧沿水平方向拉该木块在水平桌面上匀速运动，弹簧的长度是17cm。

求木块与水平桌面间的动摩擦因数。

若木块的质量是8kg，弹簧的轻度系数是多少？

（g取10N/kg）

28.用两根细线吊起一个重物，如图1-30所示，如果每根细线所能承受的最大拉力都是2.0×104N。

求：

（1）该装置能够吊起的重物最重是多少？

（2）吊起重物超重时，哪根细线先断？

参考答案

一、选择题

1.A、C、D；2.B；3.C；4.C；5.D；6.C；7.B；8.B、D；9.B、D；10.B、C、D；11.B、C；

12.B

二、填空题

13.tgθ,mgsinθ,沿斜面向下；14.0，F；15.2，0；16.Mg+2µF；17.µmg；18.3,6；19.

（m1+m2）g,m2g/k2；20.200，200，100，200；21.0.2，0.7N，0.4N；22.24，0；23.略

三、计算题

24.f1=F=150N,f2=180N,f3=180N；25.5.5kg；26.50N；26.50N，0.25cm；27.0.25，1000N/m；

28.

（1）2.5×104N，OA先断。