力重力弹力摩擦力.docx

1、力重力弹力摩擦力年 级高一学 科物理版 本通用版内容标题力、重力、弹力、摩擦力编稿老师刘立毅【本讲主要内容】 力、重力、弹力、摩擦力【知识掌握】【知识点精析】一、力的四性1. 物质性：力是物体对物体的作用，力不能离开物体而存在。如“某人的力气有多大”的说法就是错误的。2. 矢量性：力是矢量，既有大小又有方向，它可以用一根带有箭头的线段来表示，并加以图示。例F5N，其图示如图1所示。图13. 相互性：任何两个物体间力的作用总是相互的，施力物体同时也一定是受力物体。4. 独立性：任何一个力都独立地产生作用效果：使物体发生形变（静力效果）或使物体运动状态发生变化（运动效果）。力学中常见的力有重力、弹

2、力、摩擦力，下面分别讨论。二、重力1. 产生：是由于地球对物体的吸引而产生的，但不能认为重力就是地球对物体的吸引力，重力是地球对它的万有引力的一个分力。2. 大小：Gmg.同一个物体所受的重力随纬度的增大而增大，在赤道上最小，在两极最大；同一纬度，离开地表越高，重力越小。3. 方向：竖直向下，不一定指向地心，只有赤道和两极处指向地心。4. 施力者：重力的施力者是地球，地球周围的物体，不管是运动还是静止，均受重力作用。5. 作用点：重心物体各部分所受重力合力的作用点，物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系.（1）质量均匀且形状规则的物体，重心就在其几何中心。（2）质量分布不均匀的物体，重心位置

3、与物体形状、质量分布都有关系。（3）薄板物体的重心可用悬挂法确定。（4）物体的重心不一定在物体上。说明：一个物体所受重力的大小和方向，与运动状态、是否受其它力的作用均无关。三、弹力1. 产生的条件：（1）两物体接触（2）发生弹性形变2. 方向：总是与引起形变的外力方向相反（1）物体有明显形变的情况图2绳对物体的弹力（张力）方向，总是沿张紧的绳指向绳收缩的方向（图2箭头所示）支持力或压力的方向，总是垂直于支持面而指向支持的物体（如图2箭头所示）弹簧的弹力方向，沿弹簧和弹簧恢复原状的方向一致（如图3）图3（2）物体发生微小形变时接触面的情况。一方为平面，另一方为平面、曲面、点。接触时弹力垂直于平面

4、指向受力物体（如图2箭头所示）一方为曲面，另一方为曲面、点。接触时弹力垂直于曲面的切面，指向受力物体（若曲面为圆面，弹力方向一定沿圆的半径）。（如图4）图43. 大小（1）一般弹力的大小没有公式可依，只能根据平衡条件或牛顿定律求解。（2）弹簧的弹力遵从胡克定律：F=kx式中：k为弹簧的劲度系数，单位N/m，只与弹簧本身有关，与F、x均无关；x为弹簧的形变量，单位为m。F=kx式中：x为弹簧形变量的增量，F为弹簧形变量的增量x所对应的弹力增量。四、摩擦力1. 产生条件：两物体（1）相互接触且挤压（2）有相对运动或相对运动趋势（3）接触面粗糙2. 方向：沿接触面的切线方向，与物体相对运动趋势方向或

5、相对运动方向相反. （如图5中F所示）图5（1）静摩擦力的方向与运动方向无关（可以和运动方向相同、相反、垂直、成一般角）。（2）摩擦力只是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势，并非一定是阻力。（3）判断两物体间摩擦力方向时，必须以其中之一做参照物。3. 大小：摩擦力有静摩擦力和滑动摩擦力（1）静摩擦力的大小，随沿相对运动趋势方向的外力的增大而增大，与正压力无关，不能由公式给出，其取值范围为0FFmax，式中Fmax叫最大静摩擦力，Fmax与正压力成正比。静摩擦力的大小需根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿运动定律求解。（2）滑动摩擦力的大小f=FN式中为动摩擦因数，与接触面的材料、粗糙程度有关，

6、无单位，FN为两物体间的正压力。注意：滑动摩擦力的大小f与接触面间的弹力（即正压力）FN成正比，与物体的重力G大小无关与相对滑动的速度大小无关与滑动双方的接触面积大小无关【解题方法指导】例1. S1和S2表示劲度系数分别为K1和K2的两根弹簧，K1K2；a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物体，mamb。将弹簧与物块按图6所示方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总长度最大，则应使图6AS1在上，a在上BS1在上，b在上CS2在上，a在上D S2在上，b在上解析：当系统平衡时，上部弹簧所受的弹力F上（ma+mb）g与a、b的位置无关，根据胡克定律f=kx，欲使下部弹簧伸长量最大，其所受弹力应最大，故

7、a应在下，b在上。对下部弹簧，由胡克定律有mag=k下x下，x下mag/k下对上部弹簧，由胡克定律有（mamb）gHHH=（ma+mb）g/kx由于K1K2，欲使（x下+x上）为最大，显然应取K上K2，K下K1，即S2在上，S1在下.选项D正确。评析：欲正确解答该题，先判断出物体位置是解题的关键.然后根据胡克定律，求出两弹簧伸长量之和，就可方便地判断出两弹簧的位置。没有思维的灵敏性和深刻性解答该题是困难的。图7例2. 如图7所示，质量为m，横截面为直角三角形的木块ABC，AB边靠在竖直墙面上，F是垂直斜边AC且过物块重心的推力，物块静止。试讨论物块所受摩擦力情况。摩擦力的大小可能等于物体的重力

8、吗？当角多大时，不论推力F多大，物块也不会向上运动，即出现自锁现象。解析：物体所受除摩擦力外的其他力如图8所示，因物块静止，所受合外力为零。由于题中没有给出F和G的大小关系，应讨论；图8由图可知：当Fsinmg C. F mg D. 不能确定6. （1992年全国考题）如图5所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即、和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F110N、F22N，若撤去力，则木块在水平方向受到的合力为（ ）图5 A. 10N，方向向左 B. 6N，方向向右 C. 2N，方向向左 D. 零7. 如图6所示，两根相同的轻质弹簧S1、S2，劲度系数皆为k=4102 N/m.

9、悬挂的重物的质量分别为m1=2 kg和m2=4 kg.若不计弹簧质量，取g=10 m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为（ ）A. 5 cm、10 cm B. 10 cm、5 cm C. 15 cm、10 cm D. 10 cm、15 cm8. 如图7所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力Fb=5N、Fc=10N，分别作用于物体b、c上，a、b和c仍保持静止.以f1、f2、f3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则（ ）图7A. f1=5N，f2=0，f3=5N B. f1=5N，f2=5N，f3=0C. f1=0，f2=5N，f3=5N D. f1=0，f2=1

10、0N，f3=5N二. 填空题（本题共2小题；共16分。按照题目的要求将正确答案填在题中相应位置）9. （2005江苏）某同学做探究弹力和弹簧伸长关系的实验时，他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：（重力加速度取9.8m/s2）砝码质量m/10-2g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10-2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50（1）根据所测数据，在下面的坐标纸（图8）上做出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线。（2）

11、根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数为_N/m。图810. 全国著名发明家邹德俊，发明一种“吸盘式”挂衣钩，如图9所示，将它紧压在平整、清洁的竖直瓷砖墙面上，可挂衣帽等物品，如果挂衣钩的吸盘压紧时，它的圆面直径为1/（10）m，吸盘圆面压在墙上有4/5的面积跟墙面完全接触，中间1/5未接触部分间无空气.已知吸盘面与墙面间的动摩擦因数为0.5，则这种挂钩最多能挂_N的物体（大气压强p0=1.0105Pa）。图9三. 计算题（本大题共2小题，共计20分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分.有

12、数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）11. 重力500N的物体放在水平地面上，要使它运动起来，至少需要在水平方向加一大小为100N的拉力，则物体与水平地面间的最大静摩擦力是多少？如果物体运动起来后，保持拉力的大小不变，要使它做匀速运动，力的方向要改为斜向上方与水平面成37角，物体与水平面间的动摩擦因数是多少？（已知sin37=0.6，cos37=0.8）12.用一根长18cm的弹簧把一木块竖直吊起来，木块静止时，弹簧长23cm.把木块放在水平桌面上还用这根弹簧水平拉木块，当弹簧长度为19.6cm.时，木块在桌面上匀速前进，求木块与桌面间的动摩擦因数。【达标测试答案】一、选择题1. B

13、、D2. 提示：根据弹力和摩擦力产生的条件知A错、B对，弹力的方向垂直接触面，摩擦力的方向沿接触面，故C对，两物体间无弹力时，一定无摩擦力，D错。正确选项为B、C3. 提示：杆既可产生拉伸形变，又可产生弯曲形变，其弹力可以沿杆，也可不沿杆而与杆成某角度，故D错。正确选项为A、B、C4. 提示：静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反，故A、B错。与运动方向可以相同、相反、垂直等，故C对，静止的物体所受合外力一定为0，静摩擦力不一定为0，D错。正确选项为C5. 提示：用F15N时，根据胡克定律F1kx1，当在两端各用F210N时，弹簧也为F10N，故F2kx2，F1/F2=x1/x2，可解得x2

14、32mm，正确选项为D6. 提示：物体受力如下图，由于题中没有给出F与mgsin的关系，F可能大于、小于、等于mgsin，故A、B、C均可能，当摩擦力方向向下，且f=mg时，物体可能平衡，故D对。正确选项为ABCD7. 提示：设A、B两弹簧分别伸长xA、xB，由胡克定律有：正确选项为D。8. 提示：本题应分三种情况进行分析：当0 arctan（为铁块与木板间的动摩擦因数）时，铁块相对木板处于静止状态，铁块受静摩擦力作用，其大小与重力沿木板面（斜面）方向分力大小相等，即f = mgsin， =0时，f = 0；f随增大按正弦规律增大。当= arctan时处于临界状态，此时摩擦力达到最大静摩擦力，

15、由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小。当arctan90时，铁块相对木板向下滑动，铁块受到滑动摩擦力的作用，根据摩擦定律可知f= FN =mgcos，f随增大按余弦规律减小。综合上述分析可知C图可能正确地表示了f随变化的图线。正确选项为C。点评：本题由铁块运动状态的不确定性来巧妙地设计了考查静摩擦力、最大静摩擦力、滑动摩擦力三者区别的，这三者在产生条件和大小计算上都有一些区别，分析过程中要求考生能够从物体运动状态来进行科学分析与推理。9. 解析：对三角形物块进行受力分析，如下图（解）所示。由平衡条件可以有：f =0、N=0解得摩擦力f = mg + Fsin。点评：本题要求考生掌握物体的受力分析

16、与平衡条件及处理平衡问题的数学方法 10. 解析：木块1水平方向受力平衡，弹簧弹力为式中x为弹簧伸长量，摩擦力，F和F是平衡力，所以有，那么弹簧伸长后的长度为。11. 解析：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，对下面木块而言，又处于新的平衡，形变量为x3，则m2g= k2x3，则其上移的距离为= x2x3 =。12. 解析：设书所受的重力为G，当把书吊起来并使其处于静止状态时，橡皮绳的弹力，则由平衡条件可得 当书在水平桌面上做匀速直线运动时，橡皮绳的弹力，书受到的滑动摩擦力为f=N=G由平衡条件得F2f 即 解两式可得。【综合测试答案】1. 提示：用力提紧瓶，是增加手对瓶的压力，手与瓶的接触面积不变，B对。由于最大静摩擦力与正压力成正比，用力提紧瓶时，手与瓶之间的最大静摩擦力将增大，D对.正确选项为BD。2. 提示：物体所受水平推力F =