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1、第一章力物體的平衡 考綱要求 1．力是物體間的相互作用，是物體發(fā)生形變和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因。力是矢量。力的合成和分解。II 2.重力是物體在地球表面附近所受到的地球?qū)λ囊?。重心。II 3.形變和彈力，胡克定律。 I 4.靜摩擦，最大靜摩擦力。 I 5.滑動(dòng)摩擦，滑動(dòng)摩擦定律。 I 6.共點(diǎn)力作用下物體的平衡。 I 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)： ｛ 定義：力是物體對(duì)物體的作用，不能離開施力物體與受力物體而存在。 效果.J使物體發(fā)生形變 效果?1改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 要素：大小、方向、作用點(diǎn)（力的圖示） 效果：拉力、動(dòng)力、阻力、支持力、壓力 分類 性質(zhì)： 重力：

2、 ,彈力： 摩擦力: 方向、作用點(diǎn)（關(guān)于重心的位置） 產(chǎn)生條件、方向、大小（胡克定律） 靜摩擦與動(dòng)摩擦）產(chǎn)生條件、方向、大小 運(yùn)算一一平行四邊形定則* '力的合成力的分解 1片一FJWF店F1+F2 單元切塊： 按照考綱的要求，本章內(nèi)容可以分成三部分，即：力的概念、三個(gè)性質(zhì)力；力的合成和分解；共點(diǎn)力作用下物體的平衡。其中重點(diǎn)是對(duì)摩擦力和彈力的理解、熟練運(yùn)用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成和分解。難點(diǎn)是受力分析。 §1力的概念三個(gè)性質(zhì)力 教學(xué)目標(biāo)： 1．理解力的概念； 2．掌握重力、彈力、摩擦力的產(chǎn)生、大小和方向 3．掌握受力分析的基本方法和基本技能 教學(xué)重點(diǎn)：彈力

3、、摩擦力，受力分析 教學(xué)難點(diǎn)：受力分析 教學(xué)方法：講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 教學(xué)過程： 一、力的概念：力是物體對(duì)物體的作用 （1）力不能離開物體而獨(dú)立存在，有力就一定有“施力”和“受力”兩個(gè)物體。二者缺一不可。 （2）力的作用是相互時(shí) （3）力的作用效果：①形變；②改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài) （4）力的圖示（課件演示） 力的分類 1．按性質(zhì)分 重力（萬有引力）、彈力、摩擦力、分子力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力……（按現(xiàn)代物理學(xué)理論，物體間的相互作用分四類：長(zhǎng)程相互作用有引力相互作用、電磁相互作用；短程相互作用有強(qiáng)相互作用和弱相互作用。宏觀物體間只存在前兩種相互作用。） 2．按效果分 壓力、支持

4、力、拉力、動(dòng)力、阻力、向心力、回復(fù)力…… 3．按產(chǎn)生條件分 場(chǎng)力（非接觸力）、接觸力。 二、重力：由于地球的吸引而使物體受到的力。 （1）方向；總是豎直向下 （2）大?。篏=mg 注意：重力是萬有引力的一個(gè)分力，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有引力。由于重力遠(yuǎn)大于向心力，一般情況下近似認(rèn)為重力等于萬有引力。 （3）重心：重力的等效作用點(diǎn)。重心的位置與物體的形狀及質(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，重心在幾何中心上．薄板類物體的重心可用懸掛法確定。 三、彈力 1．彈力的產(chǎn)生條件 彈力的產(chǎn)生條件是兩個(gè)物體直接接觸，并發(fā)

5、生彈性形變。 2．彈力的方向 （1）壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面。 ⑵繩對(duì)物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。 ⑶桿對(duì)物體的彈力不一定沿桿的方向。如果輕直桿只有兩個(gè)端點(diǎn)受力而處于平衡狀態(tài)，則輕桿兩端對(duì)物體的彈力的方向一定沿桿的方向。 【例1】如圖所示，光滑但質(zhì)量分布不均勻的小球的球心在O點(diǎn)，重 心在P點(diǎn)，靜止在豎直墻和桌邊之間。試畫出小球所受彈力。 解析：由于彈力的方向總是垂直于接觸面，在A點(diǎn)，彈力F1應(yīng)該垂直于球面，所以沿半徑方向指向球心O；在B點(diǎn)彈力F2垂直于墻面，因此也沿半徑指向球心O。 點(diǎn)評(píng)：注意彈力必須指向球心，而不一定指向重心。又由于F1、F2、G為共點(diǎn)力，重力的

6、作用線必須經(jīng)過O點(diǎn)，因此P和O必在同一豎直線上，P點(diǎn)可能在O的正上方（不穩(wěn)定平 衡），也可能在O的正下方（穩(wěn)定平衡）。 【例2】如圖所示，重力不可忽略的均勻桿被細(xì)繩拉住而靜止，試畫出桿所受的彈力。 解析：A端所受繩的拉力F1沿繩收縮的方向，因此沿繩向斜上方；B端所受的彈力f2垂直于水平面豎直向上。 點(diǎn)評(píng)：由于此直桿的重力不可忽略，其兩端受的力可能不沿桿的方向。 桿受的水平方向合力應(yīng)該為零。由于桿的重力G豎直向下，因此桿的下端一定還受到向右的摩擦力f作用。 【例3】圖中AC為豎直墻面，AB為均勻橫梁，其重為G,處于水平位置。BC為支持橫梁的輕桿，A、B、C三處均用鉸鏈連接。試畫出橫梁

7、B端所受彈力的方向。 解析：輕桿BC只有兩端受力，所以B端所受壓力沿桿向斜下方，其反作用力輕桿對(duì)橫梁的彈力F沿輕桿延長(zhǎng)線方向斜向上方。 【例4】畫出圖中物體A所受的力（P為重心，接觸面均光滑） 解析：判斷彈力的有無，可以采用拆除法“：拆除”與研究對(duì)象（受力物體）相接觸的物體（如題中的繩或接觸面），如果研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生改變，則不受彈力，否則將受到彈力的作用。各圖受力如下圖所示。 3．彈力的大小對(duì)有明顯形變的彈簧，彈力的大小可以由胡克定律計(jì)算。對(duì)沒有明顯形變的物體，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。 ⑴胡克定律可表示為（在彈性

8、限度內(nèi)）：F=kx,還可以表示成AF=kAx，即彈簧彈力的改變量和彈簧形變量的改變量成正比。 ⑵“硬”彈簧，是指彈簧的k值較大。（同樣的力F作用下形變量Ax較?。? ⑶幾種典型物體模型的彈力特點(diǎn)如下表。 項(xiàng)目 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 只能受拉力或施出拉力 能受拉或受壓可施出拉力或壓力 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 同繩 只能發(fā)生漸變 【例5】如圖所示，兩物體重力分別為G]、G2，兩彈簧勁度系數(shù)分別為k「k2，彈簧兩端與物體和地面相連。用豎直

9、向上的力緩慢向上拉G2,最后平衡時(shí)拉力F=G]+2G2，求該過程系統(tǒng)重力勢(shì)能的增量。 解析:關(guān)鍵是搞清兩個(gè)物體高度的增量Ahx和Jh2跟初、末狀態(tài)兩根彈簧的形變量加1、加2、力X]/、Jx2/間的關(guān)系。 F A A 無拉力F時(shí)Jx]=(G]+G2)/k]，力x2=G2/k2，(Jx]>力x2為壓縮量)加拉力F時(shí)Ax]/=G2/k]，Jx2/=(G]+G2)/k2，ax/、力x2/為伸長(zhǎng)量)而Jh]=Jx]+Jx]/，Jh2=(Jx]/+Jx2/)+(Jx]+Jx2)系統(tǒng)重力勢(shì)能的增量力氣=G]'Ah]+G2'Ah2 /丫G+GG、 整理后可得：AE=(G+2G丿一12+—2 P

10、12Ikk丿 12 四、摩擦力 1．摩擦力產(chǎn)生條件 摩擦力的產(chǎn)生條件為:兩物體直接接觸、相互擠壓、接觸面粗糙、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。這四個(gè)條件缺一不可。 兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件。(沒有彈力不可能有摩擦力) 2．滑動(dòng)摩擦力大小 ⑴在接觸力中，必須先分析彈力，再分析摩擦力。 ⑵只有滑動(dòng)摩擦力才能用公式F=yFN，其中的Fn表示正壓力，不一定等于重力Go Fi 【例6】如圖所示，用跟水平方向成a角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運(yùn)動(dòng)，木塊和天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃，求木塊所受的摩擦力大小。 解析：由豎直方向合力為零可得FN=Fsina-G，因此有

11、：f=^(Fsin-G) 3．靜摩擦力大小 ⑴必須明確，靜摩擦力大小不能用滑動(dòng)摩擦定律F=uFn計(jì)算，只有當(dāng)靜 摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，其最大值一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，既Fm=“N ⑵靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定，其可能的取值范圍是 0

12、此A、B的加速度仍然相等。分別’ 以A和整體為對(duì)象，運(yùn)用牛頓第二定律，可得拉力大小至少為F=10N 點(diǎn)評(píng)：研究物理問題經(jīng)常會(huì)遇到臨界狀態(tài)。物體處于臨界狀態(tài)時(shí)，可以認(rèn)為同時(shí)具有兩個(gè)狀態(tài)下的所有性質(zhì)。 4．摩擦力方向 ⑴摩擦力方向和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）的方向相反。 ⑵摩擦力的方向和物體的運(yùn)動(dòng)方向可能成任意角度。通常情況下摩擦力方向可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相同（作為動(dòng)力），可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相反（作為阻力），可能和物體速度方向垂直（作為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力）。在特殊情況下，可能成任意角度。 【例8】小車向右做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，物體恰好沿車后壁勻速下滑。試分析下滑過程中物體所受摩

13、擦力的方向和物體速度方向的關(guān)系。 解析：物體受的滑動(dòng)摩擦力始終和小車的后壁平行，方向豎直向上，而物體相對(duì)于地面的速度方向不斷改變（豎直分速度大小保持不變，水平分速度逐漸增大），所以摩擦力方向和運(yùn)動(dòng)方向間的夾角可能取90°和180°間的任意值。 點(diǎn)評(píng)：由上面的分析可知：無明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動(dòng)力。就是說：彈力、靜摩擦力的大小和方向都無法由公式直接計(jì)算得出，而是由物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同決定的。 五、物體的受力分析 1．明確研究對(duì)象 在進(jìn)行受力分析時(shí)，研究對(duì)象可以是某一個(gè)物體，也可以是保持相對(duì)靜止的若干個(gè)物體。 在解決比較復(fù)雜的問題時(shí)，靈活地選取研究對(duì)象可以使問題簡(jiǎn)潔地得

14、到解決。研究對(duì)象確定以 6 后，只分析研究對(duì)象以外的物體施予研究對(duì)象的力(即研究對(duì)象所受的外力)，而不分析研究對(duì)象施予外界的力。 2．按順序找力先場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)，后接觸力；接觸力中必須先彈力，后摩擦力(只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力)。 3．只畫性質(zhì)力，不畫效果力畫受力圖時(shí)，只能按力的性質(zhì)分類畫力，不能按作用效果(拉力、壓力、向心力等)畫力，否則將出現(xiàn)重復(fù)。 4．需要合成或分解時(shí)，必須畫出相應(yīng)的平行四邊形(或三角形) 在解同一個(gè)問題時(shí)，分析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力，千萬不可重復(fù)。 【例9】如圖所示，傾角為0的斜面A固定在水平面上

15、。木塊B、C的質(zhì)量分別為M、m,始終保持相對(duì)靜止，共同沿斜面下滑。B的上表面保持水平，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃。⑴當(dāng)B、C共同勻速下滑；⑵當(dāng)B、C共同加速下滑時(shí)，分別求B、C所受的各力。 解析：⑴先分析C受的力。這時(shí)以C為研究對(duì)象，重力G=mg，B對(duì)C的彈力豎直向上,大小N1=mg，由于C在水平方向沒有加速度，所以B、C間無摩擦力，即人=0。 再分析B受的力，在分析B與A間的彈力N2和摩擦力f2時(shí)，以BC整體為對(duì)象較好，A對(duì)該整體的彈力和摩擦力就是A對(duì)B的彈力N2和摩擦力得到B受4個(gè)力作用：重力G=Mg，C對(duì)B的壓力豎直向下，大小N1=mg,A對(duì)B的彈力N2=(M+m)gcos0，A對(duì)B的

16、摩擦力f2=(M+m)gsin0 由于B、C共同加速下滑，加速度相同，所以先以B、C整體為對(duì)象求A對(duì)B的彈力N2、摩擦力并求出a；再以C為對(duì)象求B、C間的彈力、摩擦力。 這里，f2是滑動(dòng)摩擦力N2=(M+m)gcos0,f?=^N2=^(M+m)gcos0 沿斜面方向用牛頓第二定律：(M+m)gsin0-“(M+m)gcos0=(M+m)a 可得a=g(sin0-〃cos0)。B、C間的彈力N「摩擦力f則應(yīng)以C為對(duì)象求得。 由于C所受合力沿斜面向下，而所受的3個(gè)力的方向都在水平或豎直方向。這種情況下, 比較簡(jiǎn)便的方法是以水平、豎直方向建立直角坐標(biāo)系，分解加速度 7 1 a

17、。 分別沿水平、豎直方向用牛頓第二定律： fl=macos3,mg-N1=masinO, 可得：fl=mg(sin3-^cos3)cosON]=mg(cosO+〃sin0)cos0 點(diǎn)評(píng)：由本題可以知道：①靈活地選取研究對(duì)象可以使問題簡(jiǎn)化；②靈活選定坐標(biāo)系的方向也可以使計(jì)算簡(jiǎn)化；③在物體的受力圖的旁邊標(biāo)出物體的速度、加速度的方向，有助于確定摩擦力方向,也有助于用牛頓第二定律建立方程時(shí)保證使合力方向和加速度方向相同。 【例10】小球質(zhì)量為m,電荷為+q，以初速度v向右沿水平絕緣桿滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向如圖所示，球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃。試描述小球在桿上的運(yùn)動(dòng)情況。 解析：先分析小球的受力

18、情況，再由受力情況確定其運(yùn)動(dòng)情況。 小球剛沿桿滑動(dòng)時(shí)，所受場(chǎng)力為：重力mg方向向下，洛倫茲力F=qvB方向向上；再分析接觸力：由于彈力FN的大小、方向取 mg 決于v和的大小關(guān)系，所以須分三種情況討論： qB mg ⑴v>，在摩擦力作用下，v、F、Fn、f都逐漸減小，當(dāng) qBfN "Ff +mg mgmg v減小到等于三■時(shí)達(dá)到平衡而做勻速運(yùn)動(dòng)；⑵v<，在摩擦力作用下, qBqB v、Ff逐漸減小, mg 而FN、f逐漸增大，故v將一直減小到零；⑶v=- NqB Ff=G， Fn、f均為零，小球保持勻速 運(yùn)動(dòng)。 【例11】一航天探測(cè)器完成對(duì)月球的探測(cè)任務(wù)

19、后，在離開月球的過程中，由靜止開始沿著與月球表面成一傾斜角的直線飛行，先加速運(yùn)動(dòng)，再勻速運(yùn)動(dòng)。探測(cè)器通過噴氣而獲得推動(dòng)力。以下關(guān)于噴氣方向的描述中正確的是 A. 探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿直線向后噴氣 B. 探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴氣 C. 探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴氣 12 D.探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不需要噴氣 解析：探測(cè)器沿直線加速運(yùn)動(dòng)時(shí)， 所受合力F合方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，而

20、重力方向豎直向 下，由平行四邊形定則知推力方向必須斜向上方，因此噴氣方向斜向下方。勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力為零，因此推力方向必須豎直向上，噴氣方向豎直向下。選C 附： 嚴(yán)―"銅 』知識(shí)要點(diǎn)梳理閱讀課本理解和完善下列知識(shí)要點(diǎn) （一）、力的概念 1.力是。 2. 力的物質(zhì)性是指。 3?力的相互性是，施力物體必然是受力物體，力總是成對(duì)的。 4力的矢量性是指，形象描述力用。 5. 力的作用效果是或。 6. 力可以按其和分類。 舉例說明： （二）、重力 1. 概念: 2. 產(chǎn)生條件: 3. 大小:|G=mg|（g為重力加速度，它的數(shù)值在地球上的最大，最??； 在同一地理位

21、置，離地面越高，g值。一般情況下，在地球表面附近我們認(rèn)為重力是恒 力。 4. 方向:。 5. 作用點(diǎn)一重心：質(zhì)量均勻分布、有規(guī)則形狀的物體重心在物體白，物體 的重心物體上（填一定或不一定）。 質(zhì)量分布不均或形狀不規(guī)則的薄板形物體的重心可采用粗略確定。 （三）、彈力 1. 概念: 2. 產(chǎn)生條件（1）； （2）。 3．大?。海?）與形變有關(guān)，一般用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律求出。 （2）彈簧彈力大小胡克定律：丨f=kX— 式中的k被稱為，它的單位是，它由決定；式中的 x是彈簧的。 4．方向：與形變方向相反。 （1）輕繩只能產(chǎn)生拉力，方向沿繩子且指向的方向； （2）堅(jiān)硬物

22、體的面與面，點(diǎn)與面接觸時(shí)，彈力方向接觸面（若是曲面則是指其切面），且指向被壓或被支持的物體。 （3）球面與球面之間的彈力沿半徑方向，且指向受力物體。 （四）、摩擦力 1?產(chǎn)生條件：（1）兩物體接觸面:②兩物體間存在； （2）接觸物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（摩擦力）或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)（摩擦力）。 2.方向：（1）滑動(dòng)摩擦力的方向沿接觸面和相反，與物體運(yùn)動(dòng)方向相同。 （2）靜摩擦力方向沿接觸面與物體的相反。可以根據(jù)平衡條件或牛頓 運(yùn)動(dòng)定律判斷。 3. 大小： （1）滑動(dòng)摩擦力的大?。篒f=“N|式中的N是指，不一定等于物體的重力； 式中的“被稱為動(dòng)摩擦因數(shù)，它的數(shù)值由決定。 （2）靜摩擦力

23、的大小：|0

24、的是()。 A. 物體A與地面間的靜摩擦力的大小等于F B.物體A與地面的靜摩擦力的大小等于零 C.物體A與B間的靜摩擦力的大小等于F D.物體A與B間的靜摩擦力的大小等于零 3. 關(guān)于兩物體之間的彈力和摩擦力，下列說法中正確的是() A. 有摩擦力一定有彈力 B. 摩擦力的大小與彈力成正比 C. 有彈力一定有摩擦力 D. 彈力是動(dòng)力，摩擦力是阻力 4. 如上圖所示，用水平力F將物體壓在豎直墻壁上，保持靜止?fàn)顟B(tài)，物體所受的摩擦力的大小() 北京英才苑04—05年度第一階段高考總復(fù)習(xí) A.隨F的增大而增大B.隨F的減少而減少 C.等于重力的大小D.可能大于重力 5

25、．用手握著一個(gè)玻璃杯，處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果將手握得更緊，手對(duì)玻璃杯的靜摩擦力 將,如果手的握力不變，而向杯中倒入一些水(杯仍處于靜止?fàn)顟B(tài))，手對(duì)杯的靜摩擦力 將。 訓(xùn)—干一10忖 6. —木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到兩個(gè)拉力作用，価' 拉力的大小如圖所示，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，(1)若只撤去10N的拉力，則物體能否保持靜止 左..右 V——[―?-f 7777777777777777777777777777777777777777 狀態(tài)？;(2)若只撤去2N的力，物體能否保持靜止?fàn)? 態(tài)？。 7?如圖所示，在!=02的粗糙水平面上，有一質(zhì)量為10kg的物體以一定的速度向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還有一水平向左的力F作用于物體 ，方向?yàn)? 上，其大小為10N，貝y物體受到的摩擦力大小為 .(g取10N/kg) 8.如圖所示，重20N的物體，在動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1的水平面上向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到大小 為10N水平向右的力F作用，物體所受摩擦力的大小為，方向?yàn)椤? 參考答案 1. BD 2. AD 3. A 4. C 5. 不變；變大 6. 最大靜摩擦力fm^8N，若只撤去10N的拉力，則物體能保持靜止；若只撤去2N的力,物體可能保持靜止也可能產(chǎn)生滑動(dòng)。 7. 20N,水平向左 8. 2N，水平向右 13