高考物理总复习 第2章 1讲 力的基本概念 常见的几种力课件 新人教版.ppt

第一讲力的基本概念常见的几种力 1 知道力的基本概念 2 知道重力 弹力 摩擦力这三种基本的性质力 3 知道弹力产生的条件 会判断弹力的有无及方向 会计算弹力的大小 能运用胡克定律分析弹簧弹力问题 4 知道静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件 会判断其方向 会计算两种摩擦力的大小 一 力1 力的作用效果 1 改变物体的 2 使物体发生 运动状态 形变 2 力的性质 1 物质性 力不能脱离而存在 没有 施力物体 或 受力物体 的力是的 2 相互性 力的作用是的 施力 受力 物体同时也是受力 施力 物体 3 矢量性 力是矢量 既有 又有 力的运算遵循定则或定则 物体 不存在 相互 大小 方向 平行四边形 三角形 3 力的图示及示意图 1 力的图示 做出表示力的 的有向线段 2 力的示意图 做出表示力的 的有向线段 大小 方向 作用点 方向 作用点 1 力的图示与受力示意图是有区别的 力的图示要求严格画出力的大小和方向 在相同标度下用线段的长短表示力的大小 箭头表示力的方向 受力示意图着重于力的方向的画法 不要求作出标度 2 力可以分性质力和效果力 我们在受力分析时通常只分析性质力 二 重力1 产生 由于地球对物体的而使物体受到的力 2 大小 g 3 g的特点 1 在地球上同一地点g值是一个不变的常数 2 g值随着的增大而增大 3 g值随着高度的增大而减小 4 方向 向下 吸引 mg 纬度 竖直 1 竖直向下能不能说成垂直向下 提示 不能 竖直向下是垂直水平面向下 垂直向下是垂直接触面 而接触面不一定是水平的 5 重心 1 决定因素 物体的 物体的规律 2 位置确定 质量分布均匀的规则物体 重心在其 对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板 重心可用确定 几何形状 质量分布 几何中心 悬挂法 重力的方向只有在赤道和两极处才指向地心 除此之外并不指向地心 三 弹力1 产生条件 物体相互 并且发生 2 方向 弹力的方向总是与物体形变的方向 3 大小 1 弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律f 2 非弹簧类弹力大小可以由或牛顿运动定律求解 接触 弹性形变 相反 kx 平衡条件 四 摩擦力 相对静止 相对运动 粗糙 压力 相对运动 粗糙 压力 相对运动 0 fn 相反 相反 相对运动趋势 相对运动 ffm 2 如何正确理解 相对 的含义 提示 相对 既不是对 地 也不是对 观察者 相对 是跟它接触的物体 即把其中一个物体作参考系 分析另一个物体相对该物体的运动 一 对重力和重心的理解1 重力与万有引力的联系与区别重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力 但不能认为重力就是地球对物体的吸引力 因为此引力除产生重力外 还要提供物体随地球自转所需的向心力 如图所示 2 对重心的理解 1 重心是一个物体各部分受到的重力作用的等效作用点 2 质量分布均匀的物体 重心的位置只跟物体的形状有关 有规则几何形状的均匀物体 它的重心的位置在它的几何中心 如实心铅球的重心就在球心 3 质量分布不均匀的物体 重心的位置与物体的形状有关 还跟物体质量的分布有关 悬挂物静止时 悬线所在直线必过重心 两次悬挂找悬线的交点 即为重心位置 4 物体重心的位置可以在物体上 也可以在物体外 例如一块平板的重心在板上 而一个铁环的重心就不在铁环上 5 重心的位置与物体的位置 放置状态及运动状态无关 但一个物体的质量分布发生变化时 其重心的位置也发生变化 友情提示 正确理解重力与万有引力的关系 有助于我们认识 重力是由地球引力产生的 但重力并不等于地球引力 关于重力的大小 下列说法中正确的是a 物体的重力大小总是恒定的b 同一地点 物体的重力与物体的质量成正比c 物体落向地面时 它受到的重力大于它静止时所受的重力d 物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力 规范解答 由重力g mg可知 在确定地点g是恒定的 因而重力g与质量m成正比 对确定的物体m是恒定的 重力g与g有关 在不同的高度与纬度g是不同的 因此a选项错 b选项正确 物体所受重力与物体的运动状态无关 因此c选项错 只有处于平衡状态的物体的重力才等于它对竖直测力计的拉力 因此d选项错误 答案 b 1 关于物体的重力和重心 下列说法中正确的是 a 物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力b 物体静止时 对水平支持物的压力就是物体的重力c 用细线将物体悬挂起来 静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上d 重心就是物体所受重力的等效作用点 故重心一定在物体上 解析 重力是由地球吸引产生的 是所受引力的一个分力 两者不一定相等 a错 压力和重力是两种不同性质的力 b错 由平衡条件知 细线拉力和重力平衡 重心在重力作用线上 c对 重心跟物体的形状 质量分布有关 是重力的等效作用点 不一定在物体上 如折弯成直角的均匀杆 d错 答案 c 二 弹力的有无及方向的判断1 弹力有无的判断方法 1 根据弹力产生的条件直接判断根据物体间是否直接接触并发生弹性形变来判断 此方法多用来判断形变较明显的情况 2 利用假设法判断对于形变不明显的情况 可假设两个物体间弹力不存在 看物体能否保持原来的状态 若运动状态不变 则此处不存在弹力 若运动状态改变 则此处一定存在弹力 3 根据物体的运动状态分析静止 或匀速直线运动 的物体都处于受力平衡状态 这可以作为判断某个接触面上弹力是否存在的依据 4 用替代法来判断在判断弹力的有无时 用软物体替代硬物体 易形变的物体替代不易形变的形式 观察物体的形变情况 从而分析弹力的有无 2 弹力方向的判断方法 1 根据物体产生形变的方向判断物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反 与自身形变方向相同 2 根据物体的运动状态判断根据物体的运动状态 由共点力平衡条件或牛顿第二定律列方程 确定弹力方向 3 几种常见模型中弹力方向的确定 友情提示 杆与绳所受弹力是有区别的 杆的弹力可以沿着杆 也可以不沿着杆 绳的拉力只能沿着绳且方向只能沿着绳收缩的方向 如图甲所示 轻绳ad跨过固定在水平横梁bc右端的定滑轮挂住一个质量为10kg的物体 acb 30 图乙中轻杆hp一端用铰链固定在竖直墙上 另一端p通过细绳ep拉住 ep与水平方向也成30 轻杆的p点用细绳pq拉住一个质量也为10kg的物体 g取10n kg 求 1 轻绳ac段的张力fac与细绳ep的张力fep之比 2 横梁bc对c端的支持力 3 轻杆hp对p端的支持力 自主解答 图甲和乙中的两个物体m1 m2都处于平衡状态 根据平衡条件可判断 与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力 分别取c点和p点为研究对象 进行受力分析如图甲和乙所示 方法归纳 一端固定的轻杆 另一端产生的弹力方向不一定沿着杆 一般需要根据物体的状态判断 一端用铰链固定的轻杆 另一端产生的弹力方向一定沿杆方向 不过有可能为拉力 也有可能为推力 要根据物体的状态判断 三 摩擦力方向的判断1 滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反 但与物体运动方向不一定相反 2 静摩擦力方向的判断方法 1 假设法 先假设没有静摩擦力 即光滑 时 看相对静止的物体间能否发生相对运动 若能 则有静摩擦力 方向与相对运动方向相反 若不能 则没有静摩擦力 2 用牛顿第二定律判断 先判断物体的运动状态 即加速度方向 再利用牛顿第二定律 f ma 确定合力的方向 然后受力分析判定静摩擦力的有无和方向 3 用牛顿第三定律判断 摩擦力总是成对出现的 先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向 再确定另一物体受到的摩擦力方向 友情提示 受静摩擦力作用的物体不一定静止 受滑动摩擦力作用的物体不一定运动 如图所示是主动轮p通过皮带带动从动轮q的示意图 a与b c与d分别是皮带上与轮缘上相互接触的点 则下列判断正确的是 a b点相对于a点运动趋势方向与b点运动方向相反b d点相对于c点运动趋势方向与c点运动方向相反c d点所受静摩擦力方向与d点运动方向相同d 主动轮受到的摩擦力是阻力 从动轮受到的摩擦力是动力 规范解答 p为主动轮 假设接触面光滑 b点相对于a点的运动趋势方向一定与b点的运动方向相同 a错误 q为从动轮 d相对于c的运动趋势方向与c点的运动方向相反 q轮通过静摩擦力带动 因此 d点所受的静摩擦力方向与d点的运动方向相同 b c均正确 主动轮靠摩擦带动皮带 从动轮靠摩擦被皮带带动 故d也正确 答案 bcd 方法归纳 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势 但摩擦力不一定阻碍物体的运动 摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同也可能相反 还可能成一夹角或垂直 即摩擦力可能是动力也可能是阻力 2 卡车上装着一只始终与它相对静止的集装箱 不计空气阻力 下列说法正确的是 a 当卡车开始运动时 卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动b 当卡车匀速运动时 卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动c 当卡车匀速运动时 卡车对集装箱的静摩擦力等于零d 当卡车制动时 卡车对集装箱的静摩擦力等于零 解析 因为集装箱始终相对于卡车静止 所以二者运动状态相同 具有相同的加速度 当卡车开始运动时 有加速度 所以卡车对集装箱有静摩擦力 a正确 当卡车匀速运动时 加速度为零 卡车对集装箱的静摩擦力也为零 b错误 c正确 当卡车制动时 有加速度 静摩擦力不为零 d错误 答案 ac 四 摩擦力大小的计算计算摩擦力的大小 首先要判断摩擦力是属于静摩擦力还是滑动摩擦力 然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的特点计算其大小 1 静摩擦力大小的计算 1 物体处于平衡状态时 静止或匀速 利用力的平衡条件来判断其大小 2 物体有加速度时 若只有摩擦力 则ff ma 例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度 若除摩擦力外 物体还受其他力 则f合 ma 先求合力再求摩擦力 2 滑动摩擦力大小的计算 1 滑动摩擦力的大小用公式ff fn来计算 但应注意 为动摩擦因数 其大小与接触面的材料 表面的粗糙程度有关 fn为两接触面间正压力 其大小不一定等于物体的重力 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关 与接触面的面积大小也无关 2 根据物体的运动状态判断若物体处于平衡状态 利用平衡条件求解 若物体有加速度 利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解 3 最大静摩擦力的计算一般情况下 最大静摩擦力大于滑动摩擦力 为了处理问题的方便 最大静摩擦力可按近似等于滑动摩擦力处理 如图所示 位于水平桌面上的物块p由跨过定滑轮的轻绳与物块q相连 从滑轮到物块p和到物块q的两段绳都是水平的 已知物块q与物块p之间以及物块p与桌面之间的动摩擦因数都是 两物块的质量都是m 滑轮的质量 滑轮轴上的摩擦都不计 若用一水平向右的力f拉物块p使它做匀速运动 则f的大小为 a 4 mgb 3 mgc 2 mgd mg 错源探究 受力分析不全面 弹力大小计算错误 错因分析 错解一 对物块p的受力分析不全面 对滑动摩擦力的认识不到位 认为地面对物块p的摩擦力就是动摩擦因数与重力的乘积 mg 错选d 错解二 对物块p进行受力分析时 只考虑到地面对p的摩擦力而忽略了物块q对物块p的摩擦力 错选b 错解三 对q对p的摩擦力的方向判断错误 对物块p利用平衡状态分析时 从而错选c 正确解答 已知物块p向右做匀速运动 由于轻绳的牵制 则物块q必然向左做匀速运动 由于物块q与物块p间发生相对运动 所以两者间具有滑动摩擦力 且物块q受到物块p的摩擦力向右 物块p受到物块q的摩擦力向左设物块p与物块q间轻绳的拉力为ft 对物块q进行分析 根据二力平衡有 ft mg 对物块p进行分析 水平方向受力如图所示 f1为物块q对物块p的摩擦力 f2为物块p与地面之间的摩擦力 由滑动摩擦力公式得f1 mg f2 2 mg根据平衡条件有f ft f1 f2 4 mg 答案 a 状元笔记 对于有关摩擦力的问题 两个相接触的物体间相对运动方向的判断是典型的易错环节 处理问题时 一要注意区分滑动摩擦力与静摩擦力以及摩擦力的方向 二要注意滑动摩擦力的计算公式ff fn 特别需要注意对产生滑动摩擦力的两个物体之间的正压力fn的分析 不要草率地认为正压力fn的大小就是某个物体的重力大小 3 如图所示 质量为2kg的物体静止在水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 5 最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等 给物体一水平拉力f g取10m s2 1 当拉力大小为5n时 地面对物体的摩擦力是多大 2 当拉力大小为12n时 地面对物体的摩擦力是多大 3 此后若将拉力减小为5n 物体仍在滑动 地面对物体的摩擦力是多大 4 若撤去拉力 在物体继续滑动的过程中 地面对物体的摩擦力多大 解 滑动摩擦力 最大静摩擦力fmax 大小为 mg 0 5 2 10n 10n 1 当拉力f 5n时 f fmax 物体静止 则由二力平衡知 f静 f 5n 2 当拉力f 12n时 f fmax 物体滑动 则f滑 fn mg 10n 3 当拉力减小为5n时 物体仍滑动 故f滑 10n 4 当拉力撤去后 由于物体继续滑动 故f滑 10n 运输货车的制造标准是 当货车侧立在倾角为30 的斜坡上时 如图所示 仍不致翻倒