2012届高考一轮复习课件：2.1力的基本概念及三种常见力.ppt

一、力的概念 1力是 物体之间的相互作用 . 力的基本特征有： 力的 物质 性：力是不能离开物体而独立 存在的 力的 相互 性：施力物体同时也是受力物 体，受力物体同时也是施力物体 力的 矢量 性：力不仅有大小，而且有方向 2力的作用效果有两个：一是使 物体产生 形变 ；二是 使物体的运动状态发生改变 . 3力的三要素：力的 大小、方向、作用点 称为力的三要素 力的单位：在国际单位制中力的单位是 牛顿 ，符号为 N .力的大小可以用 测力计 测量 力的图示：用一条带箭头的有向线段表示 力，线段的长度表示力的大小，同时应该有明 确的标度，箭头表示力的方向，箭头或箭尾表 示力的作用点力的示意图是为了对物体进行 受力分析而作的，它侧重于力的方向和作用点 4力的分类 (1)根据力的 性质 分类：如重力、弹 力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等 (2)根据力的 作用效果 分类：如拉力 、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复 力等 二、三种常见力 1重力 重力的概念：重力是由于地球的 吸引 而 使物体受到的力重力不等于物体受到的地球的 吸引力；一切物体都受重力作用，物体所受重力 的施力物体是地球；物体所受的重力与它所处的 运动状态、 速度大小 无关 重力的方向： 竖直向下 . 重力的大小：重力G跟物体的质量m成正比， 即Gmg. 一个物体的各部分都要受到重力的作用， 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 . 物体重心的位置与 物体的形状 及 物体 的质量分布情况 有关，与物体的放置状态、运 动状态无关 质量分布均匀的规则物体的 重心在其几何中心 2弹力 发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对 跟它接触的物体产生的力叫弹力 (1)弹力产生的条件： 两物体直接接触； 有弹性形变 (2)弹力的方向：力垂直于两物体的接触面具 体说来： 支撑面的弹力：支持力的方向总是 垂直 于支撑面，指向被支持的物体；压力总是垂直于支 撑面指向被压的物体 点与面接触时弹力的方向：过接触点垂直于接 触面 球与面接触时弹力的方向：在接触点与球心的 连线上 球与球相接触的弹力方向：垂直于过接触点的 公切面 弹簧两端的弹力方向：与弹簧中心轴线重合 ，指向弹簧恢复原状的方向其弹力可为拉力， 可为压力 轻绳对物体的弹力方向：沿绳指向绳收缩的 方向，即只为拉力 (3)弹力的大小： 弹簧、橡皮条：在弹性限度内，弹力的大 小跟形变关系符合胡克定律：F kx .式中k叫 弹簧的劲度系数 ，单位：N/m. k由弹簧本身 的性质决定(与弹簧的材料、粗细、直径及原长都 有关系) 其他情况下的弹力计算，要根据物体所处 的运动状态，由平衡条件或动力学规律来求 3滑动摩擦力 (1)定义：一个物体在另一个物体表面上 相对 于另一个物体滑动 的时候，要受到另一个物体 阻碍它相对滑动 的力，这种力叫做滑动摩擦力 (2)产生条件： 接触面粗糙 ； 有弹力 ； 有相对运动 . (3)滑动摩擦力的方向：总跟 接触面 相切， 并且跟 物体的相对运动方向 相反 (4)滑动摩擦力的大小：滑动摩擦力跟 正压力 成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的 垂直作用 力成正比公式：F FN ，F表示 滑动摩擦力大小，FN表示 正压力的大小 ，叫 动摩擦因数 . (5)效果：总是 阻碍物体间的相对运动 ， 但并不总是阻碍物体的运动，可能是 动力 ，也 可能是 阻力 . 4静摩擦力 (1)定义：互相接触的两物体 存在相对运动 的趋势 而又保持 相对静止 时，在接触面上 产生的 阻碍相对运动趋势 的力，叫静摩擦力 (2)静摩擦力的大小： 静摩擦力的大小随着运动趋势强弱变化而在 0最大静摩擦力Fm 之间变化，跟相对运动趋势 强弱程度有关，但跟接触面相互挤压力FN无直接关 系由受力物体所处的运动状态根据平衡条件或牛 顿第二定律来计算 最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，在中学阶 段讨论问题时，如无特殊说明，可认为它们数值相 等 一、对重力和重心的理解 问题：重力和万有引力的关系怎样？ 解答：重力是万有引力的一个分力，另一个 分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处 重力等于万有引力由于重力远大于向心力，一般 情况下近似认为重力等于万有引力 问题：如何确定重心的位置？ 解答：物体重心的位置和物体的质量分布以 及物体的形状有直接关系，如果物体的质量分布 均匀，形状规则，其重心在它的几何中心重心 并不一定在物体上，可以在物体以外如图21 1所示，物体的重心不在物体上 如果是质量分布不均匀或形状不规则的薄板状 物体，可以用“悬挂法”来确定重心的位置 例1：关于重力的论述中正确的是( ) A物体受到的重力是由于地球对物体的 吸引而产生的 B只有静止的物体才受到重力的作用 C无论是静止的还是运动的物体都受到 重力的作用 D物体静止时比它运动时所受到的重力 要大些 AC 点评：理解重力的关键： (1)方向始终竖直向下； (2)重力的大小与物体的运动状态无关，随 着高度和纬度的不同而不同 警示：深刻理解重力与其他物体、其他物理 量之间的关系是处理重力问题的关键 二、弹力有无及方向的判断 问题：怎样判断弹力的有无？ 解答：(1)对于形变明显的情况(如弹簧)可由 形变直接判断 (2)对于接触处的形变不明显，判断其弹力的 有无可用以下方法 拆除法 即解除所研究处的接触，看物体的运动状态是否 改变若不变，则说明无弹力；若改变，则说明有 弹力 分析主动力和运动状态来判断是否有弹力 分析主动力就是分析沿弹力所在方向上，除弹力 以外其他力的合力看该合力是否满足给定的运动 状态，若不满足，则存在弹力；若满足，则不存在 弹力 例如，一块铁板折成如图212所示形状； 光滑的球置于水平面BC上，铁板和球一起 (1)向右加速运动； (2)沿垂直AB斜向上匀速运动； 试分析AB面对球有无弹力 例2：在如图213所示的四张图中， AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通 过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链相连接 ，图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的是 ；图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的 有 . 答案：ADC C 点评：要搞清楚杆的弹力和绳的弹力方向特点 不同：绳的弹力一定是沿绳收缩的方向，只能是拉 力，而杆的弹力可以沿杆向里(拉力)，也可沿杆向 外(推力或支持力)，还可以不沿杆的方向 警示：弹力的有无及方向判断比较复杂，因此 在确定其大小和方向时，不能想当然，应根据具体 的条件或计算来确定 三、静摩擦力的有无、方向的确定 问题：静摩擦力方向的判断方法 解答：静摩擦力的方向沿着两物体接触面的 切线，与相对运动趋势相反，而相对运动趋势的 方向又难以判断，一般可以采用下列方法判断静 摩擦力的方向 (1)假设法：首先假设两物体的接触面是光滑 的，判断物体将向什么方向滑动，从而确定相对 运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向 (2)根据物体的运动状态判断静摩擦力的方向 例如，如图214所示，在拉力F作用下，A 、B一起在水平地面上做匀速运动，对A来说，它 在水平方向受到向右的拉力F而处于平衡状态， 根据平衡条件知，A必然受沿A、B接触面向左的 静摩擦力作用由于物体B相对地面向右滑动， 所以B在地面上受到向左的滑动摩擦力作用，根 据平衡条件可知在A、B接触面上，B受到向右的 静摩擦力作用 例3：如图215所示粗糙的斜面M放在粗糙 的水平面上，物块m恰好能在斜面体上沿斜面匀速 下滑，斜面静止不动，若用平行斜面向下的力F推 此物块，使物块加速下滑，则斜面( ) A受地面的摩擦力大小为零 B受地面的摩擦力方向水平向右 C对地面的压力增大 D在力F的作用下，斜面可能沿水平面向右运动 解析：F作用方向为沿斜面向下，不会改变m与 M之间弹力和滑动摩擦力的大小和方向，故M仍没有 相对地面的运动趋势 ，对地面弹力也不会发生改变 答案：A 点评：静摩擦力是被动力，它的大小是个变 量，必须根据物体的运动状态及摩擦力与物体所 受其他力的关系来确定，在该题中“沿斜面加速 下滑”是一个关键性的条件 警示：(1)静摩擦力是被动力，其大小和方向 均随外力的改变而改变，因此，在解决这类问题 时，思维要灵活，思考要全面，否则，很容易造 成漏解或错解 (2)静摩擦力有一定的适应性，要注意摩擦力 动与静的突变 四、摩擦力大小的判断 问题问题 ：如何计计算摩擦力的大小？ 求摩擦力首先判断是静摩擦力还还是滑动动摩擦 力 解答：(1)若已知相互摩擦的物体间的动摩擦 因数及正压力FN，滑动摩擦力F可以根据公式F FN直接计算出大小 (2)由于受力或运动情况的不同，静摩擦力的 大小具有不确定性和被动适应性，静摩擦力的大 小会随着引起相对运动趋势的外力的增大而增大 在0Fm范围内，静摩擦力的大小可根据二力 平衡条件求得，它的大小总是与引起相对运动趋 势的外力大小相等当两物体一起做加速运动， 具有加速度时，可用牛顿第二定律确定静摩擦力 的大小 例4：长直木板的上表面的一端放置一个 铁块，木板放置在水平面上，将放置铁块的一 端由水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相 对水平面的位置保持不变，如图216所示 铁块受到的摩擦力f随木板倾角变化的图线可能 正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( ) 解析：本题应分三种情况进行分析： 当0arctan(为铁块 与木板间的动摩 擦因数)时，铁块相对木板处于静止状态，铁块 受静摩擦力作用其大小与重力沿木板面(斜面)方 向分力大小相等，即fmgsin，0时，f0； f 随增大按正弦规律增大 当arctan时处于临界状态，此时摩擦 力达到最大静摩擦，由题设条件可知其等于滑动 摩擦力大小 当arctan90时，铁块相对木板向下 滑动，铁块受到滑动摩擦力的作用，fFN mgcos，f 随增大按余弦规律减小综合上述 分析可知C图可能正确地表示了f 随变化的图线 答案：C 点评：滑动摩擦力与静摩擦力大小计算方法 的不同：当物体间存在滑动摩擦力时，其大小即 可由公式fN计算，由此可看出它只与接触面间 的动摩擦因数及正压力N有关，而与相对运动速 度大小、接触面积的大小无关当物体间存在静 摩擦力时，正压力是静摩擦力产生的条件之一， 但静摩擦力的大小与正压力无关(最大静摩擦力除 外)当物体处于平衡状态时，静摩擦力的大小由 平衡条件F0来求；而物体处于非平衡态的某 些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律求 警示：(1)滑动摩擦力的大小与物体间的压 力成正比，而不是与物体的重力成正比，也不是 与重力的某个分力成正比，所以在水平面上发生 相对运动的物体所受摩擦力的大小不一定等于 mg，在倾角为的斜面上与斜面发生相对滑动 的物体所受摩擦力的大小不一定等于mgcos. (2)滑动摩擦力的方向与物体间的相对运动 方向相反，因此物体所受滑动摩擦力的方向可 能与其运动方向相同，而且静止的物体也可能 受到滑动摩擦力 (3) fN中与接触面的材料、接触面的粗 糙程度有关，无单位 (4)滑动摩擦力大小与相对运动的速度大小 无关 1.(单选)有一质量均匀分布的圆形薄板，若将 其中央挖掉一个小圆，则薄板的余下部分( ) A重力减小，重心随挖下的小圆板移走了 B重力和重心都没改变 C重力减小，重心位置没有改变 D重力减小，重心不存在了 解析：质量均匀分布的圆形薄板，若将其 中央挖掉一个小圆，则薄板的余下部分的质量 减小了，所以所受的重力减小了；因为质量均 匀分布且小圆从中央挖掉，薄板的余下部分也 还是规则物体，重心还在原来的圆心位置 答