1、力的基本概念,一、力的三性,1. 力的基本特性：,物质性（施力物体、受力物体）、相互性、矢量性 （力的三要素、力的图示、力的示意图）,2. 力的作用效果：使物体产生加速度或发生形变。,3. 力的分类：,(1)按性质命名的力：重力、弹力、摩擦力、电场力等,(2)按效果命名的力：拉力、压力、动力、阻力、向心力等,二、重力,1.产生：由于地球的吸引而使物体受到的力，叫重力。,2.大小：G=mg，在同一位置。G的大小与物体运动状态无关。（超重、失重）,方向：竖直向下,3.重心：物体各个部分受到重力的合力的作用点。重心可能在物体上也可能不在物体上。,（1） 质量分布均匀的物体，重心位置只跟形状有关。,（
2、2）质量分布不均匀的物体，重心位置跟物体形状有关，跟物体内质量的分布有关。,（3） 用悬挂法测重心（只适合薄片状物体）。,4.重力与万有引力的关系：,重力是万有引力的一个分力。在地球两极，重力与万有引力大小相等、方向相同；在地球其它位置，重力与万有引力大小不相等、方向也不相同。,三、弹力,1. 产生条件：相互接触有挤压（发生弹性形变）。,2. 弹力方向：,（1）绳和弹簧的弹力方向：注意弹簧是被压缩还是被拉伸,（2）接触面的弹力方向：点面接触、面面接触,（3）轻杆的弹力方向：,一般情况，由物体的受力情况和运动情况决定,轻杆只在两端受二力平衡时，弹力沿杆的方向,3. 弹力大小的计算：,（1）弹簧弹
3、力： F=kx,（2）微小形变产生的弹力：由物体的受力情况和运动情况决定,四、摩擦力,（一）静摩擦力,1. 静摩擦力产生条件：a.接触面粗糙, b.存在弹力,c.相对静止且有相对运动趋势.,2.静摩擦力的方向： 沿接触面且与相对运动趋势方向相反,3. 静摩擦力的大小：0ffm（fm=0N）,一般由牛顿定律计算（平衡时等于除f外的切向合力）,（二）滑动摩擦力,1滑动摩擦力产生条件：a.接触面粗糙 b.存在弹力 c.有相对运动,2.滑动摩擦力的方向: 沿接触面且与相对运动方向相反,3滑动摩擦力的大小：f=N,例1关于静摩擦力的说法正确的是 ( )A静摩擦力有最大值，说明静摩擦力的值在一定范围内是可
4、变的B静止物体受到的摩擦力一定是静摩擦力C静摩擦力的方向可能与其运动方向相同D运动的物体可能受静摩擦力作用,A C D,例2一物块在粗糙斜面上，在平行斜面向上的外力F作用下斜面和物块始终处于静止状态，当外力F 按图甲所示规律变化时。物体与斜面间的摩擦力大小变化规律可能是图乙中的 （ ）,D,五力的合成与分解,1 合力与分力：,一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力，合力与分力之间是效果上的等效“替代”关系。,求几个已知力的合力叫做力的合成,求一个已知力的分力叫做力的分解。,力的合成与分解互为逆运算。,2平行四边形定则(三角形法则
5、）：,3 两个力的合力用作图法讨论：,(1)F1与F2大小不变,夹角变化时,合力F的变化：,=0时，F=F1+F2 ，=180时，, =90时，,因此两个力的合力满足：,(2)F1与F2夹角不变,使其中一个力增大时,合力F的变化:,当090时,合力随着其中一个力的增大而增大。,当90时,若F2增大,其合力的大小变化比较复杂见图,(3)将菱形转化为直角三角形两个大小为F的力，夹角为时，其合力大小为F合=2Fcos /2， 方向在两个力夹角的平分线上。,当=120时，F合=F。,若F3满足 ，则三个力 合力的最小值等于0。,或者说，表示三个力的线段如果能围成一个三角形，则这三个力的合力最小值为0。
6、,4三力的合力：,例3三个力，F1=3N，F2=7N，F3=9N，关于三个力的合力，下列说法正确的是 （ ）A三个力的合力的最大值为19N B三个力的合力的最小值为1NC三个力的合力不可能为9N D三个力的合力不可能为3N,A,5、力的分解：,力的分解的原则：（1）可以按力的作用效果分解， （2）按照题设条件分解，（3）正交分解。分解力时， 可以认为已知平行四边形的对角线，求作两邻边。,1. 已知合力F , 两个分力F1、F2的方向 , 求两个分力的大小, 有唯一解。 （图1 ）,2. 已知合力F，分力F1的大小和方向，求分力F2的大小和方向, 有唯一解.（图2 ）,3. 已知合力F，分力F1
7、的大小、分力F2的方向，求F1的方向和F2的大小.（图3）,可能有唯一解(F1=Fsin)，可能有两个解(F1Fsin)，也可能没有解(F1Fsin)。,六、牛顿第三定律,两物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上，同时出现、同时消失，分别作用在不同的物体上。,作用力和反作用力总是：同生、同灭、同变、同大小、同性质、反方向，但是分别作用在不同的物体上，因此不能抵消。,七、物体的受力分析,1.首先分析重力,2.其次分析弹力看它跟哪些物体接触, 有无形变,依次分析每一个弹力,3.最后分析摩擦力看它跟哪些物体接触,有无形变,有无相对运动趋势或相对运动依次分析每一个摩擦力。,根
8、据受力分析的结果，画出物体的受力图。,物体的平衡,一、平衡状态、平衡力,物体在几个力作用下处于静止或匀速直线运动状态，叫做平衡状态，这几个力互相叫做平衡力（或其中一个力叫其余几个力的平衡力）,二、共点力作用下物体的平衡条件,1、合外力为零，即：F=0 或 Fx=0 Fy=0,2、共点力作用下物体的平衡条件的推论,物体受两个共点力作用平衡，这两个力必大小相等,方向相反，作用在一条直线上。,物体受三个共点力作用平衡，则三个力的作用线必相交于同一点。其中任意两个力的合力，一定与第三个力等值反向；画出力的平行四边形后，应用直角三角形的边角关系、正弦定理或余弦定理或者相似三角形对应边成比例等方法求解之。
9、,三个以上力依次类推，而且三个以上的力最终都可归结为三个力的平衡。所以三个力平衡在共点力作用下物体的平衡问题中具有典型性。,一个物体受三个共点力而平衡，若其中第一个力为恒力，第二个力方向不变，第三个力大小、方向都改变，则当第三个力与第二个力垂直时最小,1、人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所示以下说法正确的是 （ ） A人受到重力和支持力的作用 B人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C人受到的合外力不为零 D人受到的合外力方向与速度方向相同,A,2图中OA是一遵从弹力跟形变量成正比规律的弹性绳，其一端固定于天花板上的O点，另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块A相连，
10、当绳处在竖直位置时，滑块A对地面有压力的作用，B为紧挨绳的一光滑水平小钉，它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度，现用一水平力F作用于A，使之向右做直线运动，在运动过程中，作用于A的摩擦力将： ( ) A、逐渐增大 B、逐渐减小 C、保持不变 D、条件不足，无法判断,解：,设弹性绳的伸长分别为x1、x2，,N1=mg-kx1, N2=mg - kx2 sin=mg-kx1= N1,所以f=N 保持不变,C,3如图甲中一水平轻杆在右端的P点系有两根细线，一根斜上拉且固定，另一根竖直向下连接质量为m的物体而处于平衡，图乙中水平轻杆左端固定，右端连接一个光滑滑轮，用细线绕过滑轮，上端固定而下端连接
11、与甲同样的物体处于平衡。下列说法中正确的是 （ ）,A甲、乙图中斜拉线受到的拉力大小相等B甲、乙图中斜拉线受到的拉力大小不相等C甲图中轻杆对P点的作用力与乙图中轻杆 对滑轮的作用力大小相等D甲图中轻杆对P点的 作用力与乙图中轻杆对滑 轮的作用力大小不相等,B D,4如图所示，人的质量为M，物块的质量为m，且Mm，若不计绳与滑轮的摩擦，则当人拉着绳向右跨出一步后，人和物仍保持静止，则下列说法中正确的是 （ ） A地面对人的摩擦力减小 B地面对人的摩擦力增大 C人对地面的作用力不变 D人对地面的作用力增大,B D,5、一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变,气球在运动过程中所
12、受阻力仅与速率有关,重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球吊篮中减少的质量为 ( ),A B C D0,A,匀速下降时，,匀速上升时，,解得,解析：考查牛顿运动定律。,设减少的质量为m，,6、用轻弹簧竖直悬挂的质量为m物体，静止时弹簧伸长量为L，现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L ，斜面倾角为30,如图所示则物体所受摩擦力 ( ) A等于零 B大小为 ，方向沿斜面向下 C大于为 ，方向沿斜面向上 D大小为mg，方向沿斜面向上,A,7、如图所示，质量为m的物体悬挂在轻质的支架上，斜梁OB与竖直方向的夹角为设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹
13、力分别为F1和F2以下结果正确的是 （ ）,ABCD,D,O点受力如图示,解：,8如图所示的力学结构，绳AO段与水平成53角，承重不超过180N，绳BO段水平、承重不超过90N，绳CO段强度足够，在CO段的C端悬挂重物，为使力学结构不遭破坏，C端悬挂重物不能超过多少？,解：,对O点受力如图, 假设OB强度足够, 当OA达180N时,由平衡条件有：,超过了OB的强度，所以BO先达强度90N。,由几何关系,即为使力学结构不遭破坏,C端悬挂重物 不能超过120N,9如图所示，绳AO段与水平成 角，绳OC段的C端悬挂在一重物，绳OB水平，现保持O点位置不变，将B点逐渐上移，在B点上移过程中，对AO、B
14、O绳上所受拉力的变化情况，下列说法正确的是 （ ） AOA段上拉力不变 BOA段上拉一直减少 COB段上拉力一直增大 DOB段上拉力是先减小后增大,解：,画出O点受力图,在B点上移过程中如图示,由平衡条件可知B、D正确.,B D,10如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重为G的物体，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A，用力F拉绳，开始时BCA90，现使BCA缓慢变小，直到杆BC接近竖直杆AC此过程中，轻杆B端所受的力 ( ) A大小不变 B逐渐增大 C逐渐减小 D先减小后增大,解：,画出B点受力图如图示,由相似三角形关系得,轻杆B端所
15、受的力T与BCA无关，即大小不变,A,11如图所示，一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直放在桌面上，上面压一个质量为m的物体，另一劲度系数为k2的轻弹簧竖直放在物体上面，其下端与物体上表面系在一起。欲使物体静止时下面弹簧承受的压力为物重的1/3，求应将上面弹簧的上端A竖直向上提高的距离d。,解：,下面弹簧在静止时的压缩量为：,当其承受的压力为物重的1/3时的压缩量为：,设此时上面弹簧的弹力大小为F2，分析物体受力可知；,由此可知上面弹簧的拉伸量为：,故A竖直向上提高的距离为：,12、如图所示，质量为m的质点，与三根相同的螺旋形轻弹簧相连。静止时，相邻两弹簧间的夹角均为1200已知弹簧a、b对质点的作
16、用力 均为F，则弹簧c对质点的作用力大小 不可能为：( ) AF BF + mg CF-mg Dmg-F,解：,弹簧a、b对质点的合力也为F，方向竖直向上（a、b均伸长）或竖直向下（弹簧a、b均压缩），质点的重力为mg，弹簧c对质点的作用力大小不可能为F,若弹簧a、b、c均压缩，则T=F+mg,若弹簧a、b、c均伸长，则 F=T+mg T=F-mg,若弹簧a、b均伸长，弹簧c压缩，则F+T=mg T= mg- F,A,13如图所示，一斜面体静止在粗糙的水平地面上，若沿平行于斜面的方向用力F向上推此物体，使物体匀速上滑，斜面体依然和地面保持相对静止，则斜面体受地面的摩擦力 （ ） A大小为零 B
17、方向水平向右 C方向水平向左 D大小和方向无法判断,C,14如图所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是（ ） A甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相同B甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相反C甲、乙两图中A物体均不受摩擦力D甲图中A不受摩擦力，乙图中A受摩擦力，方向和F相同,D,15物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平行，当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时 ( ) AA受到B的摩擦力沿斜面方向向上 BA受到B的摩擦力沿斜面方向向下 CA、B之间的摩擦力为零 DA、B之间是否存在摩擦力取决于
18、A、B表面的性质,C,16用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q，如图所示。P、Q均处于静止状态，则下列相关说法正确的是( ) A. P物体受4个力 B. Q受到3个力 C. 若绳子变长，绳子的拉力将变小 D. 若绳子变短，Q受到的静摩擦力将增大,A C,17如图所示，轻绳一端系在质量为m的物块A上，另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上现用水平力F拉住绳子上一点O，使物块A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动。在这一过程中，环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是 ( ) AF1保持不变，F2逐渐增大 BF1保持不变，F2逐渐
19、减小 CF1逐渐增大，F2保持不变 DF1逐渐减小，F2保持不变,解：,对O点，由平衡条件F 减小，,对整体，由平衡条件，,F1=mg不变, F2 =F逐渐减小。,B,18如图，OA、OB是两根轻绳，AB是轻杆，它们构成一个正三角形，在A、B两处分别固定质量均为m的小球，此装置悬挂在O点，开始时装置自然下垂，现对小球B施加一个水平力F，使装置静止在图乙所示的位置，此时OA竖直，设在图甲所示的状态下OB对小球B的作用力大小为T，在图乙所示的状态下OB对小球B的作用力大小为T ，下列判断正确的是 （ ） AT = 2T BT 2 T CT 2T D条件不足，无法比较 T 和T的大小关系,C,解见下
20、页,解:,在图甲状态分析B球受力如图示，由平衡条件,在图乙状态分析A球受力如图示， AB 轻杆对A球无作用力，由平衡条件,TA =mg,在图乙状态分析B球受力如图示，由平衡条件,A,20半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有一竖直放置的光滑档板MN。在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止，如图所示是这个装置的截面图。现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，发现P始终保持静止。则在此过程中，下列说法正确的是 （ ） AMN对Q的弹力逐渐减小 B地面对P的支持力逐渐增大 CQ所受的合力逐渐增大 D地面对P的摩擦力逐渐增大,D,解见下页,解：,Q受力如
21、图示：,MN保持竖直并且缓慢地向右平移时, Q缓慢下滑，可看作平衡状态，夹角逐渐减小。,MN对Q的弹力N2逐渐增大，A错。,对整体,地面对P的支持力为(M+m)g，保持不变, B错。,Q所受的合力始终为0，C错。,地面对P的摩擦力大小等于N2 ，逐渐增大，D正确。,21在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中 （ ） AF1保持不变，F3缓慢增大 BF1缓
22、慢增大，F3保持不变 CF2缓慢增大，F3缓慢增大 DF2缓慢增大，F3保持不变,C,解见下页,【解析】,力F产生了两个作用效果，一个是使B压紧竖直墙面的力F1，一个是压紧A的力F2，,用整体法进行分析，可知F1和F3的大小相等，,当力F缓慢增大时，合力的方向和两个分力的方向都没有发生变化，所以当合力增大时两个分力同时增大，C正确,22、如图所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30的夹角若在B点悬挂一个定滑轮（不计重力），某人用它匀速地提起重物已知重物的质量m=30kg，人的质量M=50kg，g取10 m/s2试求： （1）此时地面对人的支持力；
23、 （2）轻杆BC和绳AB所受的力,（1）此时地面对人的支持力；,绳AB所受的力,解：,FN=Mg-mg=200N,（2）TBO =2mg=600N,轻杆BC所受的力,23如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点，衣服处于静止状态如果保持绳子A端位置不变，将B端分别移动到不同的位置。下列判断正确的是 ( ) AB端移到B1位置时，绳子张力不变 BB端移到B2位置时，绳子张力变小 CB端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时,绳子张力变大 DB端在杆上位置不动，将杆移 动到虚线位置时，绳子张力变小,A D,解见下页,解：,B端移到B1 、B2位置，挂钩将分别移动到C1 、C2位置，如图示：,由于绳长不变，由几何关系知，夹角ACB不变，绳子张力保持不变。,B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时,由于绳长不变，夹角ACB变小， 绳子张力变小,
