1.1力的基本概念 三種常見(jiàn)的力

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1、第 一 章 力 物 體 的 平 衡2 力 的 特 征 物 質(zhì) 性 ： 力 不 能 脫 離 物 體 獨(dú) 立 存 在 相 互 性 ： 力 的 作 用 是 相 互 的 矢 量 性 ： 力 是 矢 量 ， 既 有 大 小 ， 又 有 方 向 力 的 三 要 素 ： 大 小 、 方 向 、 作 用 點(diǎn) 力 的 單 位 為 牛 頓 （ N） ， 即 使 質(zhì) 量 1 的 物 體 產(chǎn) 生 1m/s 2加 速 度 的 力 為 1N， 其 大 小 可 用 測(cè) 力 計(jì) （ 彈 簧 秤 ） 測(cè) 量 獨(dú) 立 性 ： 一 個(gè) 力 作 用 于 某 一 物 體 上 產(chǎn) 生 的 效 果 ， 與 這個(gè) 物 體 是 否 同 時(shí) 受

2、 到 其 他 力 的 作 用 無(wú) 關(guān) 第 一 節(jié) ： 力 的 基 本 概 念 三 種 常 見(jiàn) 的 力 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 回 顧一 、 力1 力 的 定 義 ： 力 是 物 體 對(duì) 物 體 的 作 用 5 力 的 分 類 按 力 的 性 質(zhì) 分 ： 重 力 （ 萬(wàn) 有 引 力 ） 、 彈 力 、 摩 擦 力 、分 子 力 、 電 場(chǎng) 力 、 磁 場(chǎng) 力 、 核 力 等 按 力 的 作 用 效 果 分 ： 壓 力 、 支 持 力 、 拉 力 、 動(dòng) 力 、 阻力 、 向 心 力 、 回 復(fù) 力 等 性 質(zhì) 相 同 的 力 ， 效 果 可 以 相 同 ， 也 可 以 不 同 ； 效 果 相同 的 力

3、， 性 質(zhì) 可 以 相 同 ， 也 可 以 不 同 . 按 力 的 作 用 方 式 分 ： 場(chǎng) 力 （ 如 萬(wàn) 有 引 力 、 電 磁 力 等 ）和 接 觸 力 （ 如 彈 力 、 摩 擦 力 等 ） 按 研 究 對(duì) 象 分 ： 內(nèi) 力 和 外 力 3 力 的 圖 示 ： 用 一 個(gè) 帶 箭 頭 的 線 段 表 示 力 的 大 小 、 方 向 、作 用 點(diǎn) 的 方 法 ， 叫 做 力 的 圖 示 4 力 的 作 用 效 果 ： 使 受 力 物 體 發(fā) 生 形 變 或 使 受 力 物 體 的運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 發(fā) 生 改 變 (即 使 物 體 產(chǎn) 生 加 速 度 ) 例 1下 列 關(guān) 于 力 的 敘

4、 述 正 確 的 有 ： A、 力 是 物 體 對(duì) 物 體 的 作 用 ， 總 是 成 對(duì) 出 現(xiàn) 的 。 B、 只 有 相 互 接 觸 的 物 體 ， 才 有 力 的 作 用 。 C、 兩 物 體 相 互 作 用 不 一 定 要 直 接 接 觸 。 D、 直 接 接 觸 的 物 體 間 一 定 有 力 的 相 互 作 用 。例 2下 列 關(guān) 于 力 的 作 用 效 果 的 敘 述 中 正 確 的 是 ： A、 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 發(fā) 生 改 變 ， 則 物 體 必 定 受 到 力 的 作 用 。 B、 物 體 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 沒(méi) 有 發(fā) 生 改 變 ， 物 體 也 可 能 受 到 力

5、 的 作 用 。 C、 力 的 作 用 效 果 不 僅 取 決 于 力 的 大 小 和 方 向 ， 還 同 力 的 作 用 點(diǎn) 有 關(guān) 。 D、 力 作 用 在 物 體 上 ， 必 是 同 時(shí) 出 現(xiàn) 形 變 和 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 的 改 變 。 A、 C A、 B 、 C 1 產(chǎn) 生 ： 重 力 是 由 于 地 球 的 吸 引 而 產(chǎn) 生 的 地 球 周 圍 的 物 體 ， 無(wú)論 與 地 球 接 觸 與 否 ， 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 如 何 ， 都 要 受 到 地 球 的 吸 引 力 ， 因 此任 何 物 體 都 要 受 到 重 力 的 作 用 說(shuō) 明 ： 重 力 是 萬(wàn) 有 引 力 的 一 個(gè) 分

6、 力 ， 萬(wàn) 有 引 力 的 另 一 個(gè) 分 力 提供 物 體 隨 地 球 自 轉(zhuǎn) 所 需 的 向 心 力 ， 在 兩 極 處 重 力 等 于 萬(wàn) 有 引 力 一般 情 況 下 在 地 球 表 面 附 近 近 似 認(rèn) 為 重 力 等 于 萬(wàn) 有 引 力 一 、 重 力 和 萬(wàn) 有 引 力 的 區(qū) 別 和 聯(lián) 系 2地地R mMGmg 物 體 在 地 球 上 不 同 的 緯 度 處 隨 地 球 自 轉(zhuǎn) 所需 的 向 心 力 大 小 不 同 ， 重 力 大 小 也 不 同 。兩 極 處 ， 物 體 所 受 重 力 最 大 ， 大 小 等 于 萬(wàn)有 引 力 ， 赤 道 上 ， 物 體 所 受 重 力

7、 最 小 ，G+F向 =F引圖 1-1-3 二 重 力 強(qiáng) 化 訓(xùn) 練 1將 地 球 視 作 質(zhì) 量 分 布 均 勻 的 球 體 ， 一 質(zhì) 量 為 m 的 物 體 位 于地 球 赤 道 上 時(shí) 重 力 大 小 為 G1， 當(dāng) 它 位 于 地 球 北 極 時(shí) 重 力 大小 為 G2， 以 R表 示 地 球 半 徑 ， 以 T表 示 地 球 的 自 轉(zhuǎn) 周 期 ，則 以 下 說(shuō) 法 正 確 的 是 ( )A.G1=G2B.G2-G1=C.G1-G2=D.當(dāng) 將 此 物 體 移 到 其 他 天 體 （ 如 火 星 ） 上 后 ， 此 物 體 就 不 再 受 到 重 力 作 用RTm 224 RTm

8、 224 B 4 重 心 ： 重 力 的 等 效 作 用 點(diǎn) 重 心 的 位 置 與 物 體 的 形 狀和 質(zhì) 量 的 分 布 有 關(guān) 重 心 不 一 定 在 物 體 上 質(zhì) 量 分 布 均 勻 、形 狀 規(guī) 則 的 物 體 的 重 心 在 幾 何 中 心 上 薄 板 類 物 體 的 重 心可 用 懸 掛 法 確 定 二 、 對(duì) 重 心 的 理 解 圖 1-1-42 大 小 ： G mg g為 重 力 加 速 度 重 力 的 大 小 可 用 彈 簧秤 測(cè) 量 當(dāng) 物 體 在 豎 直 方 向 靜 止 或 勻 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 物 體對(duì) 彈 簧 測(cè) 力 計(jì) 的 拉 力 或 壓 力 ， 大

9、 小 等 于 物 體 受 到 的 重 力 3 方 向 ： 總 是 豎 直 向 下 ， 并 不 嚴(yán) 格 指 向 地 心 （ 赤 道 、 兩極 除 外 ） ， 不 可 理 解 為 跟 支 持 面 垂 直 病 人 在 醫(yī) 院 里 輸 液 時(shí) ,液 體 一 滴 滴 從 玻 璃 瓶 中 滴 下 ,在 液 體 不 斷 滴 下 的 過(guò) 程 中 ,玻 璃瓶 連 同 瓶 中 液 體 共 同 的 重 心 將 ( ) A.一 直 下 降 B.一 直 上 升 C.先 降 后 升 D.先 升 后 降 C 強(qiáng) 化 訓(xùn) 練 2如 圖 1-1-5（ 甲 ） 所 示 ， 當(dāng) 一 輛 貨 車 只 放一 個(gè) 油 筒 時(shí) ， 汽 車

10、 （ 含 油 筒 ） 的 重 心 位置 為 C1， 現(xiàn) 在 該 車 上 再 放 上 另 一 個(gè) 相 同的 油 筒 時(shí) ， 汽 車 （ 含 油 筒 ） 的 重 心 位 置變 為 C2（ 如 圖 1-1-5（ 乙 ） 所 示 ） ， 則 以下 關(guān) 于 C2的 位 置 的 說(shuō) 法 中 正 確 的 是( )A.C2在 C1左 側(cè) B.C2在 C1右 側(cè)C.C 2比 C1位 置 高 D.C2比 C1位 置 低 圖 1-1-5 A、 C 變 式 練 習(xí) 1 如 圖 所 示 ,兩 輛 車 以 相 同 的 速 度 做 勻 速 運(yùn) 動(dòng) ;根 據(jù) 圖 中所 給 信 息 和 所 學(xué) 知 識(shí) 你 可 以 得 出 的

11、結(jié) 論 是 ( )A.物 體 各 部 分 都 受 重 力 作 用 ,但 可 以 認(rèn) 為 物 體 各 部 分 所 受 重 力 集 中于 一 點(diǎn)B.重 力 的 方 向 總 是 垂 直 向 下 的C.物 體 重 心 的 位 置 與 物 體 形 狀 或 質(zhì) 量 分 布 有 關(guān)D.力 是 使 物 體 運(yùn) 動(dòng) 的 原 因 AC 例 3 關(guān) 于 物 體 的 重 心 說(shuō) 法 正 確 的 是A、 重 心 就 是 物 體 內(nèi) 最 重 的 一 點(diǎn) ；B、 重 心 是 物 體 各 部 分 受 重 力 的 合 力 的 作 用 點(diǎn) ；C、 任 何 有 規(guī) 則 形 狀 的 物 體 ,它 的 重 心 必 在 其 幾 何 中

12、心 ;D、 重 心 是 物 體 受 重 力 的 作 用 點(diǎn) ,所 以 重 心 總 是 在 物 體 上 ,不 可 能 在 物 體 外 ；例 4關(guān) 于 重 力 的 說(shuō) 法 正 確 的 是 （ ）A、 重 力 的 方 向 總 是 指 向 地 心 ；B、 重 力 的 大 小 可 以 用 彈 簧 秤 直 接 測(cè) 量 ；C、 物 體 重 力 的 大 小 等 于 它 壓 在 水 平 支 持 物 上 的 力 ；D、 重 力 的 施 力 物 體 是 地 球 。 B B、 D 3 方 向 ： 彈 力 的 方 向 與 施 力 物 體 的 形 變 方 向 相 反 壓 力 、 支 持 力 的 方 向 總 是 垂 直 于

13、 接 觸 面 或 接 觸 面 的 切面 ， 總 指 向 被 壓 、 被 支 持 的 物 體 繩 的 拉 力 總 是 沿 繩 指 向 繩 收 縮 的 方 向 桿 的 彈 力 不 一 定 沿 桿 的 方 向 輕 彈 簧 的 拉 力 或 壓 力 沿 彈 簧 的 軸 線 方 向 三 彈 力1 定 義 ： 發(fā) 生 彈 性 形 變 的 物 體 ， 由 于 要 恢 復(fù) 原 狀 ， 對(duì) 跟它 接 觸 的 物 體 產(chǎn) 生 力 的 作 用 ， 這 種 力 叫 彈 力 2 產(chǎn) 生 條 件 ： 兩 物 體 相 互 接 觸 、 接 觸 處 有 （ 彈 性 ） 形 變 幾 種 典 型 物 體 模 型 的 彈 力 特 點(diǎn)

14、比 較模 型 輕 繩 輕 桿 彈 簧形 變 情 況 伸 長(zhǎng) 忽 略 不 計(jì) 認(rèn) 為 長(zhǎng) 度 不 變 可 伸 長(zhǎng) 可 縮 短施 力 與 受 力情 況 只 能 受 拉 力 即 能 受 拉 力 又 能受 壓 力 同 桿力 的 方 向 始 終 沿 繩 不 一 定 沿 桿 沿 彈 簧 軸 向力 的 變 化 可 發(fā) 生 突 變 可 發(fā) 生 突 變 只 能 發(fā) 生 漸 變 4 彈 力 的 大 小 對(duì) 彈 簧 ， 在 彈 性 限 度 內(nèi) 彈 力 的 大 小 可 以 由 胡 克 定 律F = kx 計(jì) 算 ， 其 中 k 表 示 彈 簧 的 勁 度 系 數(shù) ， 由 彈 簧 本 身 的性 質(zhì) 決 定 ， x 表

15、示 彈 簧 的 形 變 量 （ 即 伸 長(zhǎng) 或 縮 小 的 長(zhǎng) 度 ）拓 展 公 式 為 F = k x 對(duì) 沒(méi) 有 明 顯 形 變 的 物 體 （ 如 桌 面 、 繩 子 等 物 體 ） ，彈 力 大 小 由 物 體 的 受 力 情 況 和 運(yùn) 動(dòng) 情 況 共 同 決 定 ， 一 般 由力 學(xué) 規(guī) 律 （ 如 平 衡 條 件 、 牛 頓 運(yùn) 動(dòng) 定 律 、 動(dòng) 能 定 理 、 動(dòng) 量定 理 等 ） 求 出 一 根 張 緊 的 輕 繩 上 的 拉 力 大 小 處 處 相 等 三 、 微 小 形 變 下 彈 力 的 判 斷1.“ 假 設(shè) 法 ” ： 其 基 本 思 路 是 假 設(shè) 將 與 研 究

16、 對(duì) 象 接 觸 的 物體 都 撤 掉 ， 判 斷 研 究 對(duì) 象 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 是 否 發(fā) 生 改 變 ， 若 運(yùn)動(dòng) 狀 態(tài) 不 變 ， 則 此 處 不 存 在 彈 力 ， 若 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 改 變 ， 則 此處 一 定 存 在 彈 力 。 M N N AG 如 圖 所 示 ,小 球 A在 車 廂 內(nèi) 隨 車 廂 一 起 向 右 運(yùn) 動(dòng) ,可 根 據(jù) 小 球 的 運(yùn) 動(dòng)狀 態(tài) 分 析 車 廂 后 壁 對(duì) 球 A的 彈 力 的 情 況 .2.根 據(jù) “ 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) ” 分 析 彈 力 由 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 分 析 彈 力 ， 即 物 體 的 受 力 必 須 與 物 體 的

17、 運(yùn)動(dòng) 狀 態(tài) 相 符 合 ， 依 據(jù) 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) ， 由 平 衡 條 件 （ 或 牛頓 第 二 定 律 ） 列 方 程 ， 求 解 物 體 間 的 彈 力 。 若 車 廂 和 小 球 做 勻 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) ,則 小 球 A受 力 平 衡 ,所 以 后 車 廂 對(duì)小 球 無(wú) 彈 力 . 若 車 廂 和 小 球 向 右 做 加 速 運(yùn) 動(dòng) ,則 由 牛 頓 第 二 定 律 可 知 ,后 車 廂 壁對(duì) 小 球 的 彈 力 水 平 向 右 . 例 1.如 圖 所 示 ， 一 根 彈 性 桿 的 一 端 固 定 一 個(gè)重 量 是 2 N的 小 球 ， 小 球 處 于 靜 止 狀

18、態(tài) 時(shí) ，彈 性 桿 對(duì) 小 球 的 彈 力 ( ) A.大 小 為 2 N， 方 向 平 行 于 斜 面 向 上 B.大 小 為 1 N， 方 向 平 行 于 斜 面 向 上 C.大 小 為 2 N， 方 向 垂 直 于 斜 面 向 上 D.大 小 為 2 N， 方 向 豎 直 向 上 解 析 彈 性 桿 對(duì) 小 球 的 彈 力 與 小 球 受 到 的 重 力 等 大 反 向 ，大 小 為 2 N， 方 向 豎 直 向 上 .D 強(qiáng) 化 訓(xùn) 練 3如 圖 1-1-7 所 示 ， 一 小 車 上 固 定 有 傾 角 為 的 斜面 ， 一 光 滑 小 球 ， 緊 靠 斜 面 放 于 小 車 上

19、， 試 分析 以 下 兩 種 情 況 下 ， 小 球 的 受 力 情 況 。( )小 球 隨 小 車 一 起 沿 水 平 面 向 右 做 勻 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) ；( )小 球 隨 小 車 一 起 沿 水 平 面 向 右 做 勻 加 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) ， 且 加 速 度 大 小 滿 足 aF12 , 故 物 體 沒(méi) 動(dòng) ， 受 的 靜 摩 擦 力 為 7 N， 方 向 向 右 .（ 2） 撤 去 F1后 ， F2=6 N f m ， 物 體 將 向 左 運(yùn) 動(dòng) ， 受 到 滑 動(dòng)摩 擦 力 作 用 f2=8 N,方 向 向 左 . 答 案 （ 1） 7 N 水 平 向 右 （ 2） 6 N

20、水 平 向 左 （ 3） 8 N 水 平 向 右 例 3.如 圖 甲 所 示 ,A、 B兩 物 體 疊 放 在 一 起 ， 放 在 光 滑 的 水 平 面 上 ，從 靜 止 開(kāi) 始 受 到 一 變 力 的 作 用 ,該 力 與 時(shí) 間 的 關(guān) 系 如 圖 乙 所 示 ， A、B始 終 相 對(duì) 靜 止 ， 則 下 列 說(shuō) 法 不 正 確 的 是 （ ） A.t 0時(shí) 刻 ， A、 B間 靜 摩 擦 力 最 大 B.t0時(shí) 刻 ， B速 度 最 大 C.2t0時(shí) 刻 ， A、 B間 靜 摩 擦 力 最 大 D.2t0時(shí) 刻 ， A、 B位 移 最 大 A 例 4 .水 平 皮 帶 傳 輸 裝 置

21、勻 速 傳 送 物 體 過(guò) 程 中 ， 物體 受 到 的 摩 擦 力 方 向 可 能 出 現(xiàn) 哪 幾 種 情 形 ？若 V 2V1， 木 塊 受 到 的 摩 擦 力 方 向 與 V1同 向 ；若 V2=V1 ， f=0；若 V2 V1， 木 塊 受 到 的 摩 擦 力 的 方 向 與 V1反 向 。A BO1 O2C V1V2 例 5. 長(zhǎng) 直 木 板 的 上 表 面 的 一 端 放 置 一 個(gè) 鐵 塊 ， 木 板放 置 在 水 平 面 上 ， 將 放 置 鐵 塊 的 一 端 由 水 平 位 置 緩 慢地 向 上 抬 起 ， 木 板 另 一 端 相 對(duì) 水 平 面 的 位 置 保 持 不 變

22、，如 圖 所 示 鐵 塊 受 到 摩 擦 力 f木 板 傾 角 變 化 的 圖 線 可能 正 確 的 是 （ ） a A B C D c 【 例 題 2】 如 圖 1-1-15所 示 ， 質(zhì) 量 分 別 為 m 和 M的 兩 物 體 P和 Q疊 放 在 傾 角 為 的 斜 面 上 ， P、Q之 間 的 動(dòng) 摩 擦 因 數(shù) 為 1， Q與 斜 面 間 的 動(dòng) 摩擦 因 數(shù) 為 2。 當(dāng) 它 們 從 靜 止 開(kāi) 始 沿 斜 面 滑 下時(shí) (兩 物 體 始 終 保 持 相 對(duì) 靜 止 )， 物 體 P受 到 的摩 擦 力 f( ) A.沿 斜 面 向 上 B.沿 斜 面 向 下 C.f=1m gco

23、s D.f=2m gcos 圖 1-1-15 【 思 路 點(diǎn) 撥 】 (1)判 斷 靜 摩 擦 力 的 方 向 時(shí) ， 第 一 要 注 意 物 體 之 間的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 趨 勢(shì) ， 第 二 還 要 結(jié) 合 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 。 （ 2） 公 式 f=F N只 能 用 于 求 滑 動(dòng) 摩 擦 力 ， 而 不 能 用 它 來(lái) 求 靜 摩擦 力 大 小 ， 計(jì) 算 靜 摩 擦 力 大 小 時(shí) ， 只 能 依 據(jù) 物 體 所 處 的 狀 態(tài) ， 運(yùn) 用平 衡 條 件 或 牛 頓 運(yùn) 動(dòng) 定 律 求 解 。 解 :先 取 PQ為 一 整 體 ， 受 力 分 析 如 圖 所 示 .由 牛頓

24、第 二 定 律 得 ： （ M+m)gsin -FfQ=(M+m)a FfQ=2FN FN=(m+M)gcos 以 上 三 式 聯(lián) 歡 立 可 得 a= gsin -2gcos 再 隔 離 P物 體 ， 設(shè) P受 到 的 靜 摩 擦 力 為 FfP,方 向 沿斜 面 向 上 ， 對(duì) P再 應(yīng) 用 牛 頓 第 二 定 律 得 ： mgsin -FfP=ma 可 得 出 F fP=2mgcos 答 案 A、 D 【 觸 類 旁 通 2】 在 圖 1-1-16所 示 的 四 種 情 況 中 ， 物 體 P受 靜 摩 擦 力 作用 的 是 ( ) C、 D 方 法 提 煉靜 摩 擦 力 方 向 的 判

25、 斷 方 法1.假 設(shè) 法2.狀 態(tài) 法 :二 力 平 衡 條 件 、 牛 頓 第 二 定 律 或 牛 頓 第 三 定 律 ， 可 以 判 斷靜 摩 擦 力 的 方 向 例 6.如 圖 所 示 ， 長(zhǎng) 方 形 斜 面 體 傾 角 為 37 ， 其 長(zhǎng) 為 0.8 m,寬 為 0.6 m.一 重 為 20 N的 木 塊 原 先 在 斜 面 體 上 部 ,當(dāng) 對(duì) 它施 加 平 行 于 AB邊 的 恒 力 F時(shí) ,剛 好 可 使 木 塊 沿 對(duì) 角 線 AC勻 速下 滑 ,求 木 塊 與 斜 面 間 的 動(dòng) 摩 擦 因 數(shù) 和 恒 力 F的 大 小 . 解 :畫(huà) 出 木 塊 在 斜 面 內(nèi) 的 受 力 圖 ， 由 平 衡 條 件 可 知 ， 重 力 沿 斜 面 向下 的 分 力 mgsin 37 與 水 平 推 力 F的 合 力 與 木 塊 受 到 的 滑 動(dòng) 摩 擦 力構(gòu) 成 平 衡 力 ,由 幾 何 關(guān) 系 可 得物 體 受 到 的 滑 動(dòng) 摩 擦 力 為由 滑 動(dòng) 摩 擦 公 式 得 N9N8.06.00.620=tan 37mgsin =F N15)37sin( 2f FmgF 161537cos fNf mgFFF