力的概念与性质
(1)力是物体间的相互作用.其国际单位是牛顿(newton),简称牛,符号是N. (2)力有四个基本属性,即物质性、相互性、瞬时性和方向性.
①力的物质性:物质性指力不能离开施力物体和受力物体而独立存在,即只要有力,必须同时存在施力物体和受力物体.一个力应对应两个物体.
注意:力的作用可以是直接作用也可以是间接作用,两个物体不一定要接触.
②力的相互性:相互性指力是物体与物体间的相互作用,施力物体同时也是受力物体.
注意:力总是成对出现的:物体间的作用是相互的,这两个力同时产生,同时消失,而且性质相同.这一对力称为一对相互作用力或称为一对作用力与反作用力.
③力的瞬时性:瞬时性指物体间的相互作用(力)随这种相互作用的施加与否而瞬时同步有无. ④力的方向性:方向性指力是有大小和方向的物理量,我们把这种既有大小又有方向的物理量称为矢量,所以力是矢量.
1.力的作用效果可以分为两种:
(1)静力效果——使物体的形状发生变化(形变),如把物体拉伸、压缩、转、剪切等.
(2)动力效果——改变物体的运动状态,如使物体从静止开始运动,从运动变为静止(或使物体的运动速度从小变大、从大变小);或使物体的运动方向发生变化等. ------------分析物体是否受力:有作用效果说明力存在. ------------物体受力分解.
注意:力的作用效果和力的大小、作用点、方向有关.
2.力的分类
(1)按性质分:重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力……(按现代物理学理论,物体间的相互作用分四类:长程相互作用:引力相互作用、电磁相互作用;短程相互作用有强相互作用和弱相互作用.宏观物体间只存在前两种相互作用,且大部分都是电磁力)
(2)按效果分:压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……
注意:同一性质的力,效果可能不同。如:摩擦力、弹力
(3)按产生条件分:非接触力,重力,分子力,电场力,磁场力.接触力,弹力(拉力,压力,支持力,张力,浮力),摩擦力.
力的图示与示意图
【例1】关于力的概念,下列说法正确的是( )
A.没有相互接触的物体间也可能有力的作用 B.力是使物体位移增加的原因
C.压缩弹簧时,手先给弹簧一个压力并使之压缩,弹簧压缩后再反过来给手一个弹力 D.物体的运动状态不发生变化,一定不受外力作用
【例2】关于动力和阻力,下列说法中正确的是(
)
A.物体在运动中所受的力均为阻力
B.与物体运动方向相同的力均为动力,与物体运动方向相反的力均为阻力 C.作用力较大的是动力,作用力较小的是阻力 D.动力和阻力不可能是同一性质的力
重力
(1)重力是由于地球吸引而产生的,但重力不是地球对物体的吸引力,地球对物体的吸引力是万有引力,重力是万有引力的一个分量.
(2)重力的大小:Gmg(g9.8N/kg)g与地球密切相关,在地球上的不同地点,g的大小不同. (3)重力的方向:竖直向下.
(4)重力的作用点:重心.决定因素——质量分布和形状.质量分布均匀且形状规则的物体的重心在其几何中心处(均匀细直棒、均匀三角形、均匀球体、均匀圆柱体、均匀长方体等).物体重心位置可由实验法确定:悬挂法.
注意:重心的位置可以在物体上,也可以在物体外
【例3】下列说法正确的是( )
A.物体的重力大小总是恒定的 B.在空中飞行的物体不受重力作用
C.一抛出的石块轨迹是曲线,说明石块所受的重力方向始终在改变
D.将一石块竖直向上抛出,在先上升后下降的整个过程中,石块所受重力的大小与方向都不变
【例4】关于物体的重心,下列说法不正确的是( )
A.物体的重心不一定在物体上
B.用线竖直悬挂的物体静止时,线的方向一定通过重心 C.一砖块平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变 D.舞蹈演员在做各种优美的动作时,其重心在体内位置不变
弹力
(1)形变及其种类:①定义:物体在力的作用下形状或体积发生改变,叫做形变.有些物体在形变后能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变.如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后,物体就不能完全恢复原来的形状.这个限度叫做弹性限度.②形变的种类:拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭转形变.
(2)弹力的产生条件:①物体直接接触②发生弹性形变.
(3)弹力的大小:①弹簧弹力:胡克定律Fkx.②根据物体所处的状态利用力学规律来计算(平衡条件、牛顿运动定律).胡克定律仅适用于在弹性限度内弹簧的拉升或压缩形变.
(4)弹力的方向:与接触面(或切面)垂直,与施力物体方向相反.
轻绳:弹力方向沿绳且指向绳收缩方向
轻杆:与轻绳不同,轻杆的弹力可以指向任意方向 点和杆:弹力垂直于杆
点和平面:弹力过接触点垂直于平面 点和曲面:弹力过接触点垂直于曲面的切面 面和面:弹力垂直于接触面 球和球:弹力沿两球球心连线 “判断弹力有无
假设法:去掉与研究对象接触的物体,看研究对象能否保持原状态,若能则说明此处弹力不存在,若不能则说明弹力存在.如图:球A静止在平面B和平面
C之间,若小心去掉B,球静止,说明平面B对球A无弹力,若小心去掉C,球
的形变
将运动,说明平面C对球有支持力.
【例5】在图所示的各物体A上画出所受弹力的示意图.此时,物体A处于静止状态.
【例6】如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为300的斜面上,杆的另一端固定一个重力为2N的小球,小球
处于静止状态时,弹性杆对小球的弹力( )
A.大小为2N,方向平行于斜面向上 B.大小为1N,方向平行于斜面向上 C.大小为2N,方向垂直于斜面向上 D.大小为2N,方向竖直向上
【例7】原长为16cm的轻质弹簧,当甲、乙两人同时用100N的力由两端反向拉时,弹簧长度变为18cm;若将弹
簧一端固定在墙上,另一端由甲一人用200N的拉,这时弹簧长度变为 ___________cm,此弹簧的劲度系数为 ___________ N/m.
【例8】如图所示的装置中,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计,平衡时各
弹簧的弹力分别为F1、F2、F3,其大小关系是( )
【例9】A.F1=F2=F3 B.F1=F2<F3 C.F1=F3>F2 D.F3>F1>F2 【例10】如图所示,A、B是两个物块的重力分别为3N、4N,弹簧的重力不计,整个装置沿竖直向方向处于静止
状态,这时弹簧的弹力F = 2N,则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是( )
A.天花板所受的拉力为1N,地板受的压力为6N B.天花板所受的拉力为5N,地板受的压力为6N C.天花板所受的拉力为1N,地板受的压力为2N D.天花板所受的拉力为5N,地板受的压力为2N 【例11】如图所示,原长分别为L1和L2、劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直地悬挂在天花板下.两弹
簧之间有一个质量为m1的物体,最下端挂着质量为m2的另一物体.整个装置处于静止状态,这时两个弹簧长度为________.用一个质量为m的平板把下面的物体竖直地缓慢地向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,这时平板受到下面物体的压力大小等于_____.
摩擦力
(1)摩擦力产生条件:①相互接触且挤压 ②接触面粗糙 ③物体间有相对运动或相对运动的趋势.有相对运动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力,有相对运动趋势时产生的摩擦力叫静摩擦力.
(2)摩擦力大小
①滑动摩擦力:FFN,是动摩擦因数,与接触物体的材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面的大小无关.FN表示压力大小,可见,在一定时,FFN.
②静摩擦力:其大小与引起相对运动趋势的外力有关,根据平衡条件或牛顿运动定律求出大小.静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力Fmax之间,即0FFmax.静摩擦力的大小与FN无关,最大静摩擦力的大小与
FN有关.
(3)摩擦力方向:滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反. (4)判断静摩擦力的有无:在接触面粗糙,两物体接触且互相挤压的条件下,可使用下列方法 ②
假设法:假设没有静摩擦力,看物体是否发生相对运动,若发生,则存在相对运动趋势,存在静摩擦力.
②反推法:根据物体的状态和受力分析推出静摩擦力的大小和方向.
【例12】如图所示,一辆汽车在平直公路上,车上有一木箱,试判断下列情况中,木箱所受摩擦力
的方向,是动力还是阻力。
【例13】(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面间无相对滑动);?
【例14】(2)汽车刹车时(二者无相对滑动);? 【例15】(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动);? 【例16】(4)汽车刹车,木箱在车上向前滑动时;? 【例17】(5)汽车突然加速,木箱在车上滑动时。
【例18】如图(a)所示,A物体放在水平面上,动摩擦因数为,物体重10 N,设物体A与水平面间的最大静
摩擦力为 N.若对A施加一个由零均匀增大到6N的水平推力F,请在图(b)中画出A所受的摩擦力FA?随水平推力F变化的情况.
【例19】物体与竖直墙壁间的动摩擦因数为μ,物体的
质量为M.当物体沿着墙壁自由下落时,物体受到的滑动摩擦力为________.
【例20】如图所示,A、B、C三个物体完全相
同,且各接触面不光滑,现用水平力F
拉B,三物体仍处于静止,下列说法正确的是( )
A.C物体共受四个力作用 B.B物体共受四个力作用 C.A物体共受三个力作用
D.B对C的摩擦力大小为F,方向与F相同
【例21】如图所示,物体B的上表面水平,B上面载着物体A,当它们一起沿斜面匀速下滑时,A物体受到
的力( )
A.只有重力 B.只有重力和支持力
C.只有重力、支持力和摩擦力 D.有重力、支持力、摩擦力和斜面对它的弹力 【例22】人在自行车上蹬车前进时,车的前后两轮受到地面对它的摩擦力的方向( ) A.都向前 B.都向后
C.前轮向前,后轮向后; D.前轮向后,后轮向前
【例23】如图是主动轮P通过皮带带动从动轮Q的示意图,A与B、C与D分别是皮带与轮边沿相接触的一
点,如果皮带不打滑,则下列判断错误的是( ) A.A与B、C与D处于相对静止状态;
B.B点相对于A点运动趋势的方向与B点的运动方向相反; C.D点相对于C点运动趋势的方向与C点的运动方向相反; D.主动轮受的摩擦力是阻力,从动轮受的摩擦力是动力.
【例24】如图所示,水平面上两物体 m1、m2经一细绳相连,在水平力F的作用下处于静止状态,则连结两
物体绳中的张力可能为( )
A.零 B.F/2 C.F D.大于F
【例25】如右图所示,用一水平推力F=kt(k为常数,t为时间)把重为G的物体压在足够高的平直的竖直
墙上,则从t=0开始,物体受到的摩擦力随时间的变化图像是下图中的( )
Ff G 0 A
Ff G t 0 B
Ff G t 0 C
Ff G t 0 D
t
练习题
【例1】 如图所示,有4个质量都为m的完全相同的木块被两块完全相同的板子夹住,在两块板
子上分别施加水平压力F,所有物体均处于静止状态,则下列说法中正确的是( )
【例2】 【例3】 【例4】 【例5】 【例6】 【例7】
A.木块1与板子之间的摩擦力大小为mg B.木块1与2之间的摩擦力大小为0 C.木块2与3之间的摩擦力大小为0 D.木块4与板子之间的摩擦力大小为2mg
如图所示,一个空心均匀球壳里面注满水,球的正下方有一小孔,在水由小孔缓
慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会( )
A.一直下降 C.先升高后降低 【例8】 B.一直上升 D.先降低后升高 如图所示的装置中,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计,平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3,其大小关系是( ) 【例9】 A.F1=F2=F3 B.F1=F2<F3 C.F1=F3>F2 D.F3>F1>F2 【例10】 如图所示,两只同样的弹簧测力计外壳重(其他部件重力不计),甲“正挂”,乙“倒挂”,在
乙的下方挂上的砝码,则甲、乙弹簧秤的读数分别为( ) A.,
B.,
C.,
D.,0. 3N
【例11】 如图所示,将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在英汉字典内,书对A4纸
的压力为3N,A4纸与书之间的动摩擦因素为,要把A4纸从书中拉出,拉力至少应为
A.????????B. C.????????D.3N
【例12】 把一个重为G的物体,用一水平推力F=kt(k为常量,t为时间)压在竖直的足够高的平整墙面上,
如图所示,从t=0开始,物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化关系是下图中的
【例13】 如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N
处受力的方向,下列说法正确的是 【例14】
A.M处受到的支持力竖直向上 B.N处受到的支持力竖直向上 C.M处受到的静摩擦力沿MN方向
D.N处受到的静摩擦力沿水平方向 【例15】 如图所示,一木板B放在水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不可伸长的轻
绳固定在直立墙壁上,用力F向左拉动B,使它以速度v做匀速运动,这时绳的张力为F?T?,下面说法正确的是( )
A.木板B受到的滑动摩擦力大小等于F?T B.水平面受到的滑动摩擦力大小等于F?T C.木块A受到的滑动摩擦力大小等于F?T
D.若木板B以2v的速度匀速运动,则拉力等于2F 【例16】
( ) 【例17】 【例18】 【例19】
A.向下,向上 B.向下,向下
如图所示,物体A置于倾斜的传送带上,它能随传送带一起向上或向下做匀速运动,下列关如图所示是一主动轮A通过皮带带动从动轮B的示意图,主动轮的转动方向为顺时针方向,
则关于主动轮上M点受到的静摩擦力方向和从动轮上N点受到的静摩擦力方向的判断正确的是
C.向上,向下 D.向上,向上
于物体A在上述两种情况下的受力描述,正确的是( ) A.物体A随传送带一起向上运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下
B.物体A随传送带一起向下运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下 C.物体A随传送带一起向下运动时,A不受摩擦力作用
D.无论传送带向上或向下运动,传送带对物体A的作用力均相同
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