高一物理力、弹力、摩擦力人教版知识精讲

高一物理力、弹力、摩擦力人教版【本讲教育信息】一. 教学内容：力、弹力、摩擦力二. 知识要点：（一）力的概念： 1. 力是物体对物体的作用。（1）一些不接触的物体也能产生力；（2）任一个力都有受力者和施力者，力不能离开物体而存在；（3）力的作用效果：使物体发生形变或使物体运动状态改变；（4）力的单位：国际单位制单位是牛顿，符号为N；（5）力的测量工具是测力计。 2. 力的三要素分别为：大小、方向和作用点。3. 力的图示：在图中必明确：（1）作用点；（2）大小；（3）方向；（4）大小标度。（二）力学中力的分类（按力的性质分） 1. 重力（1）重力的定义：重力是由于地球对物体的吸引而产生的。（2）重力大小G = mg。（3）重力方向：竖直向下（4）作用点：重心。质量分布均匀、外形规则物体的重心在物体的几何中心，一些物体的重心在物体内，也有些物体的重心在物体外。（5）测量物体重力时，要注意使物体处于相对于地球静止状态。2. 弹力 （1）定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。地球对物体产生重力，并不需要地球和物体直接接触。弹力则不同，弹力产生在直接接触并发生弹性形变的物体之间。 （2）弹力产生的条件可归纳为： 物体之间直接接触，这是必要条件。 相接触物体之间存在挤压或拉伸，引起物体的变形，这是充分条件。这里有三点必须明确： 物体相互接触是否一定存在弹力呢？具备必要条件，而不具备充分条件，则弹力就毫无意义了。如图1中的小球和斜面，图2中的A和B。图3中完全失重状态下物体和水平面，都属于两物体相靠，互不挤压，不存在弹力的情况。 弹力是被动力。弹力产生在直接接触的物体之间，并以物体的形变为先决条件，即物体是否发生形变决定了弹力存在与否。而物体的形变是由跟它接触的外部作用所诱发的，且物体的形变状态随外部作用变化而变化。因此，物体间弹力产生的直接原因是有物体接触时的外部作用，同时受这个作用的制约。如图4中，物体与桌面间的弹力随外力F的变化而变化。 我们通常说的推力、压力、支持力、拉力、张力等均是根据弹力的作用效果命名的弹力。 （3）弹力的方向判定 根据“弹力总是跟两接触物体的接触面(公切面)垂直，并作用在与施力物体相接触的受力物体接触点上，和使物体产生弹性形变的外力方向相反”的规律来断定。常见的可分以下几种情况：a. 点与点接触：弹力方向垂直于两物接触点的公切面，指向被支持的物体，如图5。b. 线与物接触：弹力方向沿线收缩方向，如图6c. 点与面接触：弹力方向垂直于接触点的公切面，指向被支持的物体如图7。d. 面与面接触：弹力方向垂直于接触面的公切面，指向被支持的物体，如图8。（4）弹力大小的计算。 对于弹簧所产生的弹力大小，可以应用胡克定律来计算它的大小，即在弹性限度内，弹簧的弹力的大小跟弹簧长度的改变量x成正比，有F=kx。其中公式中的k为弹簧的劲度系数，它描述了弹簧本身的一种属性(软硬程度)，它与弹簧的材料、长短和粗细有关。在数值上等于弹簧被压缩或伸长1米时弹簧所产生的弹力。3. 摩擦力： （1）定义：相互接触的两物体，如果有相对运动或相对运动趋势时，两物体的接触面就产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫摩擦力。当两物体相对静止而有相对运动的趋势时的摩擦力称为静摩擦力，当物体间发生相对运动时的摩擦力称为滑动摩擦力。 （2）滑动摩擦力：a. 产生条件：两物体接触面压紧，且发生相对滑动；b. 方向：和相对运动方向相反；c. 大小；d. 称为动摩擦因数，与两物体的材料及接触面粗糙程度有关。 （3）静摩擦力：a. 产生条件：两物体接触面压紧，且有相对运动的趋势；b. 方向：与相对运动趋势方向相反；c. 大小：跟沿接触面切线方向的外力大小有关（一般应用二力平衡的条件判断）；d. 范围：0 最大静摩擦力（一般情况下可以近似认为）。【典型例题分析】例1 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，如果分别用70N和150N的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力分别是多少牛？分析和解答：计算摩擦力时应先判断出是静摩擦力还是滑动摩擦力。此题中要用水平力推动木箱，推力必须大于或等于最大静摩擦力120N，若用70N水平力推时，物体没有运动，此时静摩擦力大小可由二力平衡知大小为70N。当用150N的水平力推时，物体发生相对运动，此时滑动摩擦力为：，根据竖直方向二力平衡得，所以。例2 木块A放在水平面上，如图9所示，用同样大小的外力F，先自左向右推，后自右向左推，木块均保持静止。问（1）前后两次推木块，木块受到的静摩擦力是否相同？（2）若将外力F增大到10N，木块恰能滑动，则木块与水平面间的静摩擦力的取值范围是多少？分析与解答：（1）前后两次推木块，木块未动，说明木块受到了静摩擦力的作用且大小与外力F相等，但方向与外力相反。甲图中外力F自左向右推木块，使木块有一自左向右的运动趋势，而静摩擦力的方向与运动趋势相反，故应自右向左。同理，乙图的静摩擦力大小等于外力F，方向应自左向右。可见，前后两次以同样大小的外力F推木块，木块受到摩擦力大小相同，但方向相反，所以说前后两次推木块，其受到的静摩擦力不相同。（2）依题意知，木块与水平面间的最大静摩擦力是10N，根据静摩擦力在最大静摩擦力范围内随外力的变化而变化的特点，静摩擦力的取值范围应该是：。总结提高：两个力相同，必须同时满足：“大小相等、方向相同”这两个条件，缺一不可。【模拟试题】1. 关于力的说法中，错误的是（ ）A. 力是物体对物体的作用； B. 只有直接接触的物体才有相互作用力；C. 力不能离开受力物和施力物而单独存在； D. 力是矢量，其大小可用弹簧秤测量2. 一根弹簧的劲度系数k=1000N / m，在其两端有两小孩向相反方向各用20N的水平力拉弹簧，这时弹簧的伸长量是：（ ） A. 2cm B. 4cm C. 0 D. 1cm3. 关于摩擦力的说法，正确的是（ ） A. 只有物体在运动时，才受到摩擦力；B. 物体受到的正压力越大，最大静摩擦力就越大；C. 当接触面的性质和正压力大小确定后，静摩擦力就是一个恒量；D. 摩擦力的方向，有时跟物体运动方向相反，有时也可以跟物体运动方向相同4. 如图所示，A、B两物体重分别为GA=3N, GB=4N，A用细线悬挂在天花板上，其下端用轻弹簧与B相连，而B放在水平地面上，若A、B间轻弹簧的弹力大小为2N，则线中张力大小和地面受到的压力大小可能分别为（ ）A. 1N 6N B. 5N 6N C. 1N 2N D. 5N 2N 5. 如图所示，两个木块的质量分别为m1和m2，两个轻质弹簧的劲度分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个弹簧处于静止状态。现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，在这过程中下面木块移动的距离为_,上面木块移动的距离为_6. 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，如果分别用70N和150N的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力分别是多少牛？7. 一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即F1、F2和摩擦力作用，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，方向向左；C. 2N，方向向左； D. 零。 8. 如图所示，物体A、B、C叠放在水平地面上，用水平力F1=5N，F2=8N 分别作用于B、C上，仍保持静止状态，那么A与B，B与C，C与地面的静摩擦力的大小分别（ ）A. 5N，0N，8N； B. 0N，5N，8N；C. 0N，8N，3N； D. 0N，0N，3N。9. 四块质量均为m的相同的砖，夹在两块竖直木板间，木板两侧施以相同压力F，使砖静止，则MA、AB、BC、CD、DN间摩擦力大小分别为 ， ， ， ， 。10. 三块质