1、2.10 重力和弹力知 识 点 精 析 与 应 用1 力 (F)力 是 物 体 间 相 互 的 作 用 没 有 施 力 物 体 就 没 有 受 力 物 体 ， 没 有 受 力 物 体 ， 施 力 物 体就 无 法 对 外 施 力 (1)力 的 三 要 素 ： 力 的 大 小 ， 力 的 方 向 ， 力 的 作 用 点 研 究 任 何 一 个 力 或 一 种 力 ， 必须 从 力 的 三 要 素 出 发 力 是 矢 量 (2)力 的 图 示 ： 为 了 形 象 地 说 明 和 研 究 有 关 力 的 问 题 ， 用 一 个 带 箭 头 的 线 段 来 表 示一 个 力 ， 线 段 的 长 短 表
2、 示 力 的 大 小 ， 箭 头 表 示 力 的 方 向 ， 线 段 的 起 点 表 示 力 的 作 用 点(箭 头 是 末 端 ) 除 了 要 求 用 力 的 图 示 来 研 究 问 题 外 ， 一 般 情 况 下 均 采 用 力 的 示 意 图 来表 示 力 的 示 意 图 对 于 力 的 大 小 与 线 段 的 长 短 关 系 要 求 不 是 很 严 格 ， 线 段 的 两 端 均 可作 为 力 的 作 用 点 ， 箭 头 的 指 向 则 必 须 与 力 的 方 向 一 致 .沿 着 力 的 作 用 线 方 向 移 动 力 的 作 用 点 ， 不 改 变 力 的 作 用 效 果 力按性质
3、分为重力，弹力，摩擦力，分子力，电磁力，核力，按效果分为压力，支持力，拉力，动力，阻力，浮力，向心力，回复力2 重 力 (G)由 于 地 球 的 吸 引 而 产 生 的 力 在 地 球 表 面 附 近 ， 它 是 一 个 客 观 存 在 的 恒 力 ， 它 不 随物 体 的 受 力 情 况 和 运 动 状 态 而 变 化 对 物 体 进 行 受 力 分 析 时 ， 一 般 要 考 虑 到 的 第 一 个力 就 是 重 力 (除 题 设 中 有 物 体 的 质 量 不 计 、 重 力 不 计 ， 或 轻 杆 、 轻 环 之 类 的 条 件 外 )重 力 的 大 小 ： G=mg重 力 的 方 向
4、 ： ， 竖 直 向 下重 力 的 作 用 点 ： 在 物 体 的 重 心 物 体 的 重 心 可 能 在 物 体 上 ， 也 可 能 在 物 体 外 质 量分 布 均 匀 、 形 状 规 则 的 物 体 。 其 重 心 就 在 其 几 何 中 心 例 如 一 个 质 量 分 布 均 匀 中 空 的球 壳 ， 其 重 心 就 在 其 球 心 匀 质 三 角 形 薄 板 的 重 心 就 在 三 角 形 的 重 心 .对 于 质 量 分 布不 均 匀 的 物 体 ， 其 重 心 的 确 定 是 悬 挂 法 ： 从 物 体 上 选 取 一 个 点 ， 将 物 体 悬 挂 后 ， 其 重力 作 用 线
5、 一 定 与 悬 线 重 合 ， 再 选 取 一 个 不 在 刚 才 那 条 线 上 的 点 ， 再 将 物 体 悬 挂 起 来 ，这 两 条 悬 线 的 交 点 就 是 物 体 的 重 心 3 弹 力 (N)相 互 接 触 的 两 个 物 体 之 间 发 生 了 弹 性 形 变 ， 物 体 克 服 形 变 而 产 生 的 力 (1)形 变 ： 物 体 在 外 力 的 作 用 下 ， 其 几 何 形 状 发 生 了 变 化 ， 叫 形 变 当 外 力 撤 消 后 ，物 体 能 恢 复 到 原 来 的 几 何 形 状 的 形 变 叫 做 弹 性 形 变 如 在 外 力 作 用 下 拉 伸 的 弹
6、 簧 ， 当外 力 撤 消 后 ， 弹 簧 能 恢 复 到 原 样 当 外 力 撤 消 后 ， 物 体 不 能 恢 复 到 原 来 的 几 何 形 状 ，而 保 持 外 力 作 用 下 的 形 状 ， 这 种 形 变 叫 塑 性 形 变 如 湿 面 粉 或 湿 泥 土 ， 在 外 力 作 用 下 ，可 捏 成 各 种 不 同 的 形 状 (2)弹 力 的 大 小 ： 与 受 力 物 体 的 形 变 量 成 正 比 ， 与 施 力 物 体 的 力 学 性 质 有 关 .对于 弹 簧 ， 则 由 胡 克 定 律 可 知 ： N= 其 中 是 弹 簧 的 形 变 量 (可 能 是 拉 伸 量 ， 也
7、kx可 能 是 压 缩 量 )， 是 比 例 常 数 由 胡 克 定 律 的 数 学 表 达 式 可 得 ： = ,它 是 一 个k kxN反 映 弹 簧 刚 性 的 物 理 量 ， 如 两 个 不 同 的 弹 簧 在 相 同 外 力 作 用 下 伸 长 的 长 度 不 同 ， 那 么 ，伸 长 量 小 的 刚 性 比 伸 长 量 大 的 刚 性 强 ， 也 就 是 说 是 一 个 与 外 力 无 关 的 量 ， 它 是 由 弹k簧 本 身 的 条 件 所 决 定 的 (3)弹 力 的 方 向 ： 与 施 力 物 体 的 形 变 方 向 相 反(4)弹 力 的 作 用 点 ： 在 接 触 处
8、2.20 摩擦力重 点 难 点 归 纳1.静 摩 擦 力 的 判 断2.滑 动 摩 擦 力 、 滑 动 摩 擦 定 律知 识 点 精 析 与 应【 知 识 点 精 析 】1 静 摩 擦 力 (fs)当 一 个 物 体 在 另 一 个 物 体 的 表 面 有 相 对 运 动 趋 势 时 所 受 到 的 阻 碍 作 用 这 里 特 别 要注 意 的 是 ： (1)相 对 运 动 趋 势 是 指 两 个 相 互 接 触 的 物 体 互 为 参 考 系 时 所 具 有 的 一 种 运 动趋 势 ； (2)两 物 件 之 间 一 定 有 弹 力 ， 若 无 弹 力 ， 绝 无 摩 擦 力(1)静 摩 擦
9、 力 的 大 小 ： 等 于 相 对 运 动 趋 势 方 向 上 的 合 外 力 两 物 体 接 触 面 间 的 静摩 擦 力 可 在 一 定 的 范 围 内 变 化 ， 使 物 体 发 生 相 对 运 动 的 最 小 外 力 等 于 这 两 个 物 体 之 间的 最 大 静 摩 擦 力 fmax， 所 以 静 摩 擦 力 的 变 化 范 围 为 ： Ofsfmax.物 体 之 间 的 最 大 静 摩擦 力 与 它 们 之 间 的 正 压 力 有 关 ， 与 它 们 接 触 面 的 粗 糙 程 度 和 材 料 有 关 (2)静 摩 擦 力 的 方 向 ： 与 相 对 运 动 趋 势 的 方 向
10、 相 反 ， 与 两 物 体 的 接 触 面 相 切 ， 与 接触 面 间 的 弹 力 方 向 垂 直 (3)静 摩 擦 力 的 作 用 点 ： 在 两 物 体 的 接 触 面 上 (4)静 摩 擦 力 的 判 断 ： 静 摩 擦 力 是 被 动 力 ， 它 随 物 体 所 受 外 力 的 变 化 而 变 化 ， 随 物体 运 动 状 态 的 变 化 而 变 化 判 断 一 个 物 体 是 否 受 到 静 摩 擦 力 ， 通 常 采 用 假 设 法 ， 假设 没 有 静 摩 擦 力 的 情 况 下 ， 物 体 的 状 态 是 否 与 题 设 中 的 条 件 相 同 ， 若 是 相 同 ,则 无
11、 静摩 擦 力 ； 若 是 不 同 ， 则 有 静 摩 擦 力 。2 滑 动 摩 擦 力 ( )f当 一 个 物 体 在 另 一 个 物 体 的 表 面 发 生 相 对 运 动 时 所 受 到 的 阻 碍 作 用 同 理 ， 这 里 的相 对 运 动 是 指 两 个 相 互 接 触 的 物 体 互 为 参 考 系 时 所 具 有 的 一 种 运 动 ； 两 接 触 面 之 间 一定 要 有 弹 力 (1)滑 动 摩 擦 力 的 大 小 ： 由 滑 动 摩 擦 定 律 来 确 定 ， 即 ， ：Nf一 般 说 来 ， 两 物 体 接 触 面 间 的 滑 动 摩 擦 力 略 小 于 该 接 触 面
12、 间 的 最 大 的 静 摩 擦 力 ， 但也 有 不 少 情 况 下 ， 认 为 滑 动 摩 擦 力 等 于 最 大 的 静 摩 擦 力 (2)动 摩 擦 因 数 ： 是 滑 动 摩 擦 定 律 中 的 比 例 常 数 ， 可 由 产 求 出 ， 但 是 Nf是 一 个 反 映 两 接 触 物 之 间 力 学 性 质 的 物 理 量 ， 与 两 接 触 物 的 材 料 和 接 触 面 的 粗 糙 程度 均 有 关 一 般 来 讲 ， 当 题 设 有 表 面 光 滑 或 摩 擦 不 计 时 ， 即 。0(3)滑 动 摩 擦 力 的 方 向 ： 与 相 对 运 动 的 方 向 相 反 ， 与 两
13、 物 体 的 接 触 面 相 切 ， 与 接触 面 之 间 的 弹 力 方 向 垂 直 (4)滑 动 摩 擦 力 的 作 用 点 ： 在 两 物 体 的 接 触 面 上1.30 共点力的运算知 识 点 精 析 与 应 用【 知 识 点 精 析 】1 共 点 力作 用 在 物 体 同 一 点 上 的 几 个 力 ， 或 力 的 作 用 线 相 交 于 一 点 的 几 个 力 2 合 力 与 分 力一 个 力 的 作 用 效 果 与 几 个 力 的 作 用 效 果 相 同 ， 那 么 这 一 个 力 叫 做 其 他 几 个 力 的 合 力 ，其 他 几 个 力 也 叫 做 这 一 个 力 的 分
14、力 3 共 点 力 的 合 成 定 则以 两 个 力 为 邻 边 作 平 行 四 边 形 ， 这 两 边 夹 角 的 对 角 线 大 小 和 方 向 就 表 示 合 力 的 大 小和 方 向 ， 如 图 126所 示 力 的 平 行 四 边 形 定 则 ， 也 可 以 用 力 的 矢 量 三 角 形 表 示 .图l一 26可 用 图 l-7的 力 三 角 形 法 表 示 力 的 平 行 四 边 形 定 则 力 的 三 角 形 法图 1-26图 127在 同 一 条 直 线 上 的 力 的 运 算 ： 在 一 条 直 线 上 确 定 正 方 向 ， 与 正 方 向 一 致 的 力 为 正值 ，
15、与 正 方 向 相 反 的 力 为 负 值 ， 这 样 将 在 同 一 条 直 线 上 的 力 的 矢 量 运 算 转 变 成 了 代 数运 算 但 必 须 注 意 到 比 较 力 的 大 小 只 看 力 的 数 值 ， 与 正 、 负 号 无 关 ， 这 里 的 正 、 负 是表 示 力 的 方 向 这 种 运 算 和 规 定 也 适 用 于 其 他 在 同 一 条 直 线 上 的 矢 量 的 合 成 4 合 力 的 大 小由 力 的 三 角 形 法 可 知 ， 合 力 的 大 小 范 围 为 ： Fl一 F2 F F1+F25 力 的 分 解将 一 个 力 分 解 成 两 个 力 ， 也
16、是 应 用 力 的 平 行 四 边 形 定 则 将 一 个 力 分 解 成 两 个 力 ， 由 力 的 矢 量 三 角 形 法 可 知 ， 惟 一 地 确 定 一 个 三 角 形 ， 所 需的 条 件 是 ： (1)已 知 两 个 分 力 的 大 小 (类 似 于 已 知 三 边 可 以 确 定 一 个 三 角 形 )； (2)小和 方 向 ， 以 及 另 一 个 分 力 的 大 小 和 方 向 (类 似 于 已 知 两 边 夹 角 可 以 确 定 一 个 三 角 形 )正 交 分 解 ： 就 是 将 力 沿 着 互 相 垂 直 的 两 个 方 向 进 行 分 解 正 交 分 解 的 矩 形
17、对 应 的 是 一 个 直 角 三 角 形 ， 相 应 地 矢 量 三 角 形 是 直 角 三 角 形 对 于一 个 直 角 矢 量 三 角 形 的 确 定 ， 在 合 力 作 为 已 知 的 条 件 下 ： 已 知 任 意 一 个 分 力 的 大 小 和方 向 ； 或 已 知 两 个 力 大 小 和 方 向 ； 也 可 以 已 知 任 意 一 分 力 的 大 小 ， 另 一 个 分 力 的 方向 2.40 共点力作用下物体的平衡知 识 点 精 析 与 应 用【 知 识 点 精 析 】1 物 体 的 平 衡 态物 体 处 于 静 止 状 态 、 匀 速 直 线 运 动 状 态 和 匀 速 转
18、动 状 态 均 属 于 平 衡 态 2 共 点 力 作 用 下 靳 体 的 平 衡 条 件合 外 力 为 零 物 体 的 平 衡 条 件 有 两 个 ： 一 个 是 所 受 的 外 力 是 共 点 力 ； 一 个 是 合 外 力为 零 一 个 物 体 若 是 受 到 n个 力 的 作 用 而 处 于 平 衡 ， 这 n个 力 中 若 是 有 n-1个 力 相 交 于 一点 ， 则 第 n个 力 的 作 用 线 必 定 过 这 一 点 (否 则 不 是 共 点 力 。 就 不 能 平 衡 )这个范围很重要3 物 体 的 受 力 分 析对 物 体 进 行 受 力 分 析 的 步 骤 为 ： 分 析
19、 的 第 一 个 力 是 重 力 (除 声 明 了 物 体 的 重 力 不计 ， 或 轻 杆 、 轻 绳 的 重 力 均 不 计 )； 第 二 个 力 是 弹 力 ， 分 析 相 互 接 触 的 物 体 之 间 是 否存 在 弹 力 (无 弹 力 ， 则 此 接 触 面 一 定 无 摩 擦 力 )； 第 三 个 力 是 摩 擦 力 ， 观 察 相 接 触 的 物体 之 间 是 否 有 相 对 运 动 或 相 对 运 动 趋 势 ； 第 四 再 观 察 物 体 是 否 还 受 到 拉 力 或 牵 引 力 之类 的 外 力 受 力 分 析 很 难 在 短 期 内 训 练 到 位 ， 随 着 学 习 的 深 度 和 广 度 的 扩 展 ， 逐 渐 加深 理 解 。2.50 力矩有固定转动轴物体的平衡条件【知识点精析】1力臂 L转动轴到力作用线的距离2力矩 M力与力臂的乘积M=FL力矩是矢量，使物体逆时针转动为正，顺时针为负单位：由其定义式确定，在国际单位制中，它的单位是 Nm仅从单位来看，力矩的单位与功的单位相同，都是力与长度的乘积，但是力臂与力的方向垂直，而功中的长度是物体在力方向上移动的距离，两个物理量是在同一条直线上，故功的单位名称为焦耳（J）3有围定转动轴物体的平衡条件合力矩为零物体的平衡条件为：第一是有固定转动轴，第二是合力矩为零，缺一不可
