力的概念三种基本力

力的基本概念 力的基本概念 1 定义 力是物体对物体的作用力是物体对物体的作用 2 力的性质 1 物质性 由于力是物体对物体的作用 所以力概念是不能脱离物体而独 立存在的 任意一个力必然与两个物体密切相关 一个是其施力物体 另一个 是其受力物体 把握住力的物质性特征 就可以通过对形象的物体的研究而达 到了解抽象的力的概念之目的 2 矢量性 力不仅有大小 而且有方向 在相关的运算中所遵从的是平行 四边形定则 也就是说 力是矢量 把握住力的矢量性特征 就应该在定量研 究力时特别注意到力的方向所产生的影响 就能够自觉地运用相应的处理矢量 的 几何方法 3 瞬时性 力作用于物体必将产生一定的效果 而所谓的力的瞬时性特征 指的是力与其作用效果是在同一瞬间产生的 把握住力的瞬时性特性 应可以 在对力概念的研究中 把力与其作用效果建立起联系 4 独立性 力的独立性特征指的是某个力的作用效果与其它力是否存在毫 无关系 只由该力的三要素来决定 把握住力的独立性特征 就可以采用分解 的手段 把产生不同效果的不同分力分解开分别进行研究 5 相互性 力的作用总是相互的 物体 A 施力于物体 B 的同时 物体 B 也 必将施力于物体 A 而两个物体间相互作用的这一对力总是满足大小相等 方 向相互 作用线共线 分别作用于两个物体上 同时产生 同种性质等关系 把握住力的相互性特征 就可以灵活地从施力物出发去了解受力物的受力情况 3 力的分类 按性质分类 重力 弹力 摩擦力 分子力 电磁力 核力 安培力等 按 现代物理学理论 物体间的相互作用分四类 长程相互作用有引力相互作用 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 按效果分类 拉力 压力 支持力 动力 阻力 向心力 浮力 回复力等 按研究对象分类 内力和外力 按作用方式分类 重力 电场力 磁场力等为场力 即非接触力 弹力 摩 2 擦力为接触力 说明 性质不同的力可能有相同的效果 效果不同的力也可能是性质相同的 4 力的作用效果 是使物体发生形变或改变物体的运动状态 5 力的三要素是 大小 方向 作用点 6 力的图示 用一根带箭头的线段表示力的三要素的方法 7 力的单位 是牛顿 使质量为 1 千克的物体产生 1 米 秒 2 加速度力的大 小为 1 牛顿 三种力 三种力 1 重力 产生 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力 说明 重力是由于地球的吸引而产生的力 但它并不就等于地球对物体的引 力 重力是地球对物体的万有引力的一个分力 另一个分力提供物体随地球旋 转所需的向心力 由于物体随地球自转所需向心力很小 所以计算时一般可近 似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力 1 重力的大小 重力大小等于 mg g 是常数 通常等于 9 8N kg 说明 物体的重力的大小与物体的运动状态及所处的状态都无关 2 重力的方向 竖直向下的 说明 不可理解为跟支承面垂直 3 重力的作用点 重心 重力总是作用在物体的各个点上 但为了研究问题 简单 我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上 这一点称为物体的 重心 质量分布均匀的规则物体的重心在物体的几何中心 不规则物体的重心可用悬线法求出重心位置 说明 l 重心可以不在物体上 物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系 重 心是一个等效的概念 2 有规则几何形状 质量均匀的物体 其重心在它的几何中心 质量分布不 均匀的物体 其重心随物体的形状和质量分布的不同而不同 3 薄物体的重心可用悬挂法求得 2 弹力 弹力 发生弹性形变的物体 由于要恢复原状 对跟它接触的物体会产生力的 3 作用 这种力叫做弹力 1 形变 物体形状或体积的改变叫形变 在外力停止作用后 能够恢复原状的形变叫弹性形变 课本中提到的形变 一 般都是指弹性形变 1 弹力产生的条件 物体直接相互接触 物体发生弹性形变 2 弹力的方向 跟物体恢复形状的方向相同 一般情况 凡是支持物对物体的支持力 都是支持物因发生形变而对物体产 生的弹力 支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体 一般情况 凡是一根线 或绳 对物体的拉力 都是这根线 或绳 因为发生形变 而对物体产生的弹力 拉力的方向总是沿线 或绳 的方向 杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向 弹力方向的特点 由于弹力的方向跟接触面垂直 面面结触 点面结触时弹 力的方向都是垂直于接触面的 3 弹力的大小 与形变大小有关 同一物体形变越大弹力越大 对有明显形变的弹簧 橡皮条等物体 弹力的大小可以由胡克定律计算 胡克定律可表示为 在弹性限度内 F kx 还可以表示成 F k x 即弹簧 弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比 一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等 可由力的平衡条件或牛顿运动 定律求得 3 摩擦力 1 滑动摩擦力 一个物体在另一个物体表面上存在相对滑动的时候 要受到另 F2 A P O F1 B F1 F2 A B F AB C 4 一个物体阻碍它们相对滑动的力 这种力叫做滑动摩擦力 1 产生条件 接触面是粗糙 两物体接触面上有压力 两物体间 有相对滑动 2 方向 总是沿着接触面的切线方向与相对运动方向相反 3 大小 滑动摩擦定律 滑动摩擦力跟正压力成正比 也就跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力 成正比 其中的 FN表示正压力 不一定等于重力 G 为动摩擦因数 取决于 两个物体的材料和接触面的粗糙程度 与接触面的面积无关 2 静摩擦力 当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时 所受到的另 一个物体对它的力 叫做静摩擦力 1 产生条件 接触面是粗糙的 两物体有相对运动的趋势 两物体 接触面上有压力 2 方向 沿着接触面的切线方向与相对运动趋势方向相反 3 大小 静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关 趋势越强 静摩擦力 越大 但不能超过最大静摩擦力 即 0 f fm 具体大小可由物体的运动状态结 合动力学规律求解 必须明确 静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律 F FN计算 只有当静摩擦力达 到最大值时 其最大值一般可认为等于滑动摩擦力 既 Fm FN 3 摩擦力与物体运动的关系 摩擦力的方向总是与物体间相对运动的方向相反 不一定与物体的运动方向 相反 如 课本上的皮带传动图 物体向上运动 但物体相对于皮带有向下滑动的趋 势 故摩擦力向上 摩擦力总是阻碍物体间的相对运动的 而不一定是阻碍物体的运动的 如上例 摩擦力阻碍了物体相对于皮带向下滑 但恰恰是摩擦力使物体向上运 动 注意 以上两种情况中 相对 两个字一定不能少 这牵涉到参照物的选择 一般情况下 我们说物体运动或静止 是以地面为参 照物的 而牵涉到 相对运动 实际上是规定了参照物 如 A 相对于 B 则 5 必须以 B 为参照物 而不能以地面或其它物体为参照物 摩擦力不一定是阻力 也可以是动力 摩擦力不一定使物体减速 也可能使 物体加速 受静摩擦力的物体不一定静止 但一定保持相对静止 滑动摩擦力的方向不一定与运动方向相反 二 知识练习二 知识练习 1 A B 为两个相同木块 A B 间最大静摩擦力 Fm 5N 水平面光滑 拉力 F 至少多大 A B 才会相对滑动 2 甲 乙两拳击动员竞技 甲一拳击中乙肩部 观众可认为甲运动员 的拳 头 是施力物体 乙运动员 的肩部 是受力物体 似但在甲一拳打空的情况 下 下列说法中正确的是 A 这是一种只有施力物体 没有受力物体的特殊情况 B 此时的受力物体是空气 C 甲的拳头 胳膊与自身躯干构成相互作用的物体 D 以上说法都不正确 3 关于力的叙述中正确的是 A 只有相互接触的物体间才有力的作用 B 物体受到力作用 运动状态一定改变 C 施力物体一定受力的作用 D 竖直向上抛出的物体 物体竖直上升 是因为竖直 方向受到升力的作用 4 关于力的说法中正确的是 A 力可以离开施力物体或受力物体而独立存在 B 对于力只需要说明其大小 而无需说明其方向 C 一个施力物体只能有一个受力物体 D 一个受力物体可以有几个施力物体 5 关于力作用效果 下列说法中正确的是 A 力的三要素不同 力的作用效果可能不同 B 力的作用效果可表现在使物体发生形变 C 力的作用效果表现在使物体保持一定的速度运动 D 力的作用效果可表现在使物体的运动状态发生改变 F A B 6 三 课堂达标三 课堂达标 1 关于力的分类 下列叙述中正确的是 A 根据效果命名的同一名称的力 性质一定相同 B 根据效果命名的不同名称的力 性质可能相同 C 性质不同的力 对于物体的作用效果一定不同 D 性质相同的力 对于物体的作用效果一定相 2 关于重力的说法正确的是 A 物体重力的大小与物体的运动状态有关 当物体处于超重状态时重力 大 当物体处于失重状态时 物体的重力小 B 重力的方向跟支承面垂直 C 重力的作用点是物体的重心 D 重力的方向是垂直向下 3 下面关于重力 重心的说法中正确的是 A 风筝升空后 越升越高 其重心也升高 B 质量分布均匀 形状规则的物体的重心一定在物体上 C 舞蹈演员在做各种优美动作的时 其重心位置不断变化 D 重力的方向总是垂直于地面 4 A B C 三物块质量分别为 M m m0 作如图所示的连接 绳子不可 伸长 且绳子和滑轮的质量 滑轮的摩擦均可不计 若 B 随 A 一起沿桌面作匀 速运动 则可以断定 A 物块 A 与桌面间有摩擦力 大小