1、第三章 相互作用,金陵中学 陈连余,自然界中物体之间存在着相互作用。,物体间的相互作用抽象为一个概念：力。,自然界中最基本的相互作用有：,引力相互作用；,电磁相互作用；,强相互作用；,弱相互作用。,常见的重力是地球表面附近的表现。,常见的弹力、摩擦力是由电磁力引起的。,1 重力 基本相互作用,1 力和力的图示,力的定义,力的单位,物质性：施力物体 受力物体相互性：互为施（受）力对象矢量性：大小、方向,力的测量 测力计（弹簧秤）,力的特性,力的图示: 用有向线段表示力的三要素 大小 方向 作用点,力的示意图：,300,F=200N,水平面上一小车受到与水平方向成30斜向上的200N拉力作用。,一
2、个人用斜向下的力推小车前进, 力的大小为40N，方向与水平成30, 则下面画出的推小车的力的图示, 正确的是 ( ),D,2.力的种类,按性质命名: 重力 摩擦力 弹力 按效果命名: 动力 阻力 拉 力 支持力,浮力是按什么命名的？,3 重力定 义：地面附近一切物体都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物体受到的力。,大小 G =mg G赤G极,方向：竖直向下,不是垂直向下 不是指向地心,下列关于力的说法中，正确的是（ ）A. 弹簧秤、杆秤、磅秤和天平都能测 量力B. 有施力物体，一定有受力物体C. 相互作用的两物体一定要彼此接触D. 力的图示可表示出力的三要素,BD,从前，有这样一件事：一个商
3、人向荷兰渔民购入5000吨青鱼，装在船上，从荷兰一个城市运到靠近赤道的非洲城市马加的沙港去。到了那里，一过秤，发现青鱼少了将近19吨。奇怪！到哪里去了呢？被盗是不可能的，因为轮船沿途并没有靠过岸。当时大家都无法揭开这一秘密。,地球上物体重力的大小是有些变化的。,4. 重心: 一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以 认为各部分受到的 重力作用集中于一点。这一点叫做物体的重心。 （1）形状 规则 质量分布均匀的物体其 重心即在其几何中心,（2）与质量分布及物体的形状有关,（3）用悬挂法可以确定薄板的重心位置,思考：物体的重心位置都可以用悬挂法确定？,思考：半径为R的质量均匀的圆板,
4、 在离圆心R/2处挖去一个半径为R/4的小圆后 , 其重心在何处?,物体的重心位置确定方法有许多种。,(4)重心可以不在物体上,关于重心的说法，正确的是（ ） A.重心就是物体内最重的一点 B.由于重心是物体所受重力的作用点，故一 定在物体上 C.重心是物体各部分所受重力的合力的等效作用点 D.有规则形状的物体，其重心在其几何中心,C,形状规则的物体的重心的位置跟质量分布情况有关,一盛水的球形容器用席线悬挂着。在水慢慢漏掉的过程中，容器重心与悬点之间的距离如何变化？,5 四种相互作用（教材p.53),强相互作用 弱相互作用引力相互作用电磁相互作用,2 弹力,1、弹性形变与弹力形变：物体在力的作
5、用下形变或体积的变化。弹性形变：物体在形变后能够恢复原状的形变分类：拉伸形变(压缩形变)、弯曲形变、扭转形变。,F,弹簧被拉伸,弹簧被压缩,2、弹力和弹性限度定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它相接触的物体产生力的作用叫弹力。弹性限度：产生条件：(1)物体直接接触 （2)发生形变.,a:如何判断是否有形变？(1)加海绵法(2)假设法：假设将与研究对象接触的物体撤出，判断其运动状态是否改变 b:如何显示微小形变：小量放大法（教材p.54),3、 几种弹力,绳中拉力、固体间压力、固体间支持力、弹簧弹力、浮力等,4、 弹簧弹力的大小与形变大小有关.,胡克定律 Fkx,k是什么？k是弹簧的劲度
6、系数与弹簧丝的材料弹簧丝的粗细弹簧的面积有关 弹簧的并联 k=k1+k2 弹簧的串联,5、弹力的方向面接触线接触点接触,在图中标出A、B处杆所受弹力方向,3 摩擦力,关于“摩擦”,做动词用，意思是物体和物体紧密接触，来回移动。,做名词用，意思是两个相互接触的物体，当有相对运动或有相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍运动的作用。,在物理学中，把这种作用叫做摩擦力。,在下面图中，人做出推箱子的动作，而箱子始终与地面保持相对静止。,思考与讨论1,地面给了箱子摩擦力吗？,假如受到，请你判断出箱子受到的摩擦力方向。,杯子受到了手给的摩擦力吗？假如有，请你确定出该摩擦力的方向。随着杯中酒量的增加，握住杯子
7、的手会有怎样的反应？分析原因。,思考与讨论2,用手握住玻璃杯，往杯中倒啤酒。,思考与讨论3,货物在输送带上，随着皮带的运动被带动到上端。,在输送过程中货物受到了输送带所给的摩擦力吗？,在输送过程中货物在运动吗？,一、静摩擦力,（4）有相对运动趋势。,1、产生条件,（1）直接接触；,（2）相互挤压；,（3）接触面粗糙；,2、方向,与相对运动趋势方向相反。,例1,如图所示，木块分别处于水平面上、斜面上和竖直平面上处于静止状态，木块是否受到摩擦力？如果受，方向如何？,如图所示，木块跟随皮带向右做匀速运动，则木块是否受摩擦力？如果受，方向如何？,例2,如图所示是皮带传动物体的示意图，物体在传送带上不动
8、，分析物体受到的摩擦力方向。,例3,（1）皮带不动；,（2）皮带将物体匀速向下传动；,（3）皮带将物体匀速向上传动。,静摩擦力的方向与物体是否运动及运动方向无关，与物体间的相对运动趋势方向相反。,如图所示是皮带传动的示意图，O1是主动轮，O2是从动轮，它们顺时针转动，则图中皮带上P、Q两处所受的摩擦力的方向是 （ ） A. 向下，向下 B. 向下，向上 C. 向上，向上 D. 向上，向下,例4,O1,P,O2,Q,C,下列说法正确的是（ ） A.静摩擦力总是阻碍物体的运动 B.摩擦力的方向总是与物体运动方向相反 C.静摩擦力只能发生在静止的物体之间 D.物体间有静摩擦力存在时，就有弹力,例5,
9、D,在水平地面上，某人用水平推力F推静止的木箱。,思考与讨论4,(1) 如果增大推力F，木箱就会滑动吗？（2）假如仍然保持静止，则物体的受力情况发生了哪些变化？,3、大小,实验,在保持木块静止的条件下，逐渐增大拉力F，直到木块运动。观察木块由静止到运动时，弹簧秤拉力的变化。,如果改用力传感器水平拉木块，使木块始终静止不动。使拉力由零逐渐增加，直到木板在水平桌面上运动起来，这时传感器将对木块的拉力随时间的变化曲线记录下来，如图所示。,静摩擦力的增大会有一个限度。 静摩擦力的最大值fmax在数值上等于物体刚刚开始运动时的拉力。 静摩擦力f的数值在0与最大静摩擦力 fmax之间。,如图所示，A、B两
10、木块叠放在水平面上。 (1)在B物体上施加一个水平拉力F=20N，它们均静止不动，分别分析A、B两物体所受的摩擦力大小与方向。 (2)如果力作用在A物体上，它们仍静止不动，分别分析A、B两物体所受的摩擦力大小与方向。,例6,A,B,如图所示，一木块放在水平面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力f作用，木块处于静止状态，其中F1=10N、F2=2N. 若撤去力F1，则木块在水平方向受到的合力为（ ）A.10N，方向向左 B.6N，方向向右C.2N，方向向左 D.0,D,例7,思考与讨论5,(1)列举一些生活中静摩擦力的应用实例。,(2)最大静摩擦力 fmax可能与哪些因素有关？,相互接
11、触的两个物体，一个物体在另一个物体表面相对滑动时受到的阻碍它相对运动的力。,1、产生条件 （1 ）直接接触；（2） 接触面粗糙；（3） 接触面间有弹力；（3 ） 物体间有相对运动。,二、滑动摩擦力,2、滑动摩擦力的方向沿着接触面，且与相对运动方向相反。,滑动摩擦力总是与运动方向相反？,思考与讨论1,静止的物体不可能受到滑动摩擦力？,3、滑动摩擦力大小实验表明：f =N 动摩擦因数，没有单位。,由接触面的情况决定。如：粗糙程度、干湿度、材料等。,思考与讨论2,f =N中的正压力N的大小在数值上等于物体的重力mg？,f =N中正压力N的“正”如何理解？,如图所示，在水平面上向右运动的物体，质量为2
12、0kg，物体与水平面间的动摩擦因数0.1，在运动过程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用，则物体受到的滑动摩擦力为（ ）（g=10m/s2）A 、10N，向左 B、10N，向右 C、20N，向左 D、 20N，向右,f,例1,C,重为400N的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的最大静摩擦力是120N，动摩擦因数是0.25。如果用70N的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力是多少？如果用150N的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力又是多少？,例2,70N,100N,如图所示，建筑工地上常用一种工具提砖，通过一个夹具，给两块铁片的压力为F=200N，在两块铁片的中间夹着重50N的砖块，铁片与砖块间
13、动摩擦因数为0.3。如果想从下面把砖块拉出来，需要多大的力？如果想从上面把砖块拉出来，需要多大力？,例3,10N,110N,如图所示，物体A重40N，物体B重20N，A与B，A与地面间的动摩擦因数均为0.4。当用水平力F向右匀速拉动物体A 时，求：（1）A物体所受的地面滑动摩擦力；（2）绳子对B物体拉力T和水平力F 。,例4,24N,8N和32N,将两本书A和B逐页交叉地叠放，然后置于光滑水平桌面上，设每页书的质量为m=5g，每本书100张，纸面接触处的动摩擦因数为=0.3。若A书固定，今用水平向右的力F把B书匀速抽出，试问F的值至少为多大?,例5,1197N,滚动摩擦,一个物体在另一个物体表
14、面上滚动时 产生的摩擦，叫滚动摩擦。问题：车轮、滚动轴承为什么都做 成圆的？,4 力的合成,生活中常常见到这样的事例：一个力的作用效果与两个或者更多力的作用效果相同。,F,当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力。,1、合力与分力,2、力的合成,等效,问题1 方向相同的两个力的合成,求几个力的合力的过程叫做力的合成。,问题3 互成一定角度的两个力的合成,等效,等效,问题2 方向相反的两个力的合成,实验探究：求合力的方法,运用力的图示表示出F1、F2和F,猜想求解合力的方法可能是什么
15、。,两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。这个法则叫做平行四边形定则。,F1,F2,F,力的合成定则,3、合力的确定方法,（1）图解法,（a）选定标度；,（b）用力的图示法将F1、F2表示出来；,（c）用平行四边形法则作出对角线；,（d）用刻度尺量出对角线长度，结合标度算出合力值。,（e）用量角器量出F与F2的夹角，定出合力F的方向。,（2）合力与已知力的数学关系,F 和是F1、F2、的函数.,两力合力大小的范围：,（0180）,讨论：=0时， ，F的方向与F1及F2同向。=180， ，F的方向与F1及F2中较大的力同向。保持F1、
16、F2大小不变，变大，F变小。,合力一定比分力的数值大？（ ）,思考与讨论,错,（3）三角形法则,推论：三个力使物体平衡，那么这三个力会构成一个封闭的矢量三角形。,推广：位移的合成遵循平行四边形定则？其它矢量的合成是否遵循平行四边形法则？,作用在某物体上的两个共点力，大小分别是6N和8N，则它们的合力大小可能是 ( )A6N B8N C1N D20N,例1,AB,分析：两个力的合力的最大值在两个同方向，为两个力大小之和；最小在两个方向相反，两个力的大小之差的绝对值。注意，不能说此两个力在14到-2N之间，如果这样，那么它们的合力包含0，不可能!,如图所示，两个互成90的两个共点，其中F1=30N、F2=40N，求它们的合力。,例2,解：作出平行四边形，则：,F1,F2,F,大小为50N，方向与F1成37.,),如图三个共点力经过平移，它们组成了一个封闭的三角形，证明这三个力的合力一定为零。,例3,如图所示,有五个力作用于同一点O， 表示这五个力的有向线段恰好分别构成一个正六边形的两邻边和三条对角线。已知F1=10N，则这五个力的合力大小为多少？,例4,30N,F1,F2,F3,F1,T,N,三力共点,三力的延长线共点,4、共点力,力的作用点在同一点，或力的延长线交于一点。,
