2011高考物理 知识点总结7 _力、力学中常见的三种力

力 力学中常见的三种力力 力学中常见的三种力 基础知识基础知识 一 力一 力 1 定义 力是物体对物体的作用 说明 定义中的物体是指施力物体和受力物体 定义中的作用是指作用力与反作用力 2 力的性质 力的物质性 力不能离开物体单独存在 一谈到力 必然涉及两个物体 受力物体和施力物体 力不能离 开物体而存在 找不到施力物体和受力物体的力是不存在的 一提到力一定要知道其施力物体和受力物体 学好物理的功底 说明 分析力 首先要明确施力物体和受力物体 作用对象 对某一物体而言 可能有一个或多个施力物体 受力物体和施力物体总是同时成对出现 力的相互性 力的作用是相互的 施力物体给予受力物体作用的同时必受受力物体的反作用 即力是成 对出现的 施力物体同时也是受力物体 受力物体同时也是施力物体 我们把物体之间的作用称为作用力 与反作用力 力的矢量性 力是矢量 既有大小也有方向 力的独立性 一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关 力的测量工具 测力计 可以用弹簧称测量 单位 牛顿 简称牛 符号 N SI 制中 kgm s2 意义 意义 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 力的表示方法 三要素表示 力的图示和示意图 力的三要素是 大小 方向 作用点 力的图示 用一根带箭头的线段表示出力的三要素 称为力的图示 要选择合适的比例 标度 要求严 格 说明 改变任一方面作用效果都改变 力的示意图 若只要求正确地表示出物体的受力个数和受力的方向 按大致比例画出力的大小 称为力 的示意图 示意图着重于受力个数和各力的方向画法 不要求作出标度 力的作用效果 静力效果 使物体的形状发生改变 形变 拉伸 压缩 弯曲 扭转等 动力效果 使物体的运动状态发生改变 改变物体的速度 即是产生加速度 3 力的分类 按性质分类 重力 弹力 摩擦力 分子力 电磁力 核力等 受力分析时一定要分析的力 一定有 施 受力物体 按效果分类 拉力 压力 支持力 动力 阻力 向心力 回复力 下滑力 分力 合力 斥力 吸 力 浮力等 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 是牛顿 二 重力二 重力 1 产生原因 由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫重力 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时物体的引力 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 其一个分力使得物体随地球自转所需的向心力 赤道处较大 另一个力为重力 在南北两极 较大 地球附近的物体都受重力作用 重力的施力物体是地球 重力的大小与纬度和距地面的高度有关 重力在不同纬度的地方不同 南北两极较大 赤道处较小 离地面不同高度的地方不同 离地越 高的地方越小 但是在处理物理问题时 在地球表面和地球表面附近某一高度的地方 一般认为物体受的重力不 变 一个物体受的重力不受运动状态的影响 与是否还受其它力作用也无关 在超重 矢重和卫星上 也还受重力作用 2 大小 G mg 可以认为牛顿第二定律 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 此公式可认为牛顿第二定律 g 9 8 N kg 可以用弹簧测力计测量 3 方向 竖直向下 说明 不可理解为跟支承面垂直 不等同于指向地心 只有赤道和两极处重力的方向才指向地心 4 重心 物体各部分都受重力作用 效果上认为集中到一个点上 这个点就叫重心 即是说重力的作用点 即 重心是物体各部分所受重力合力的作用点 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 重心是一个等效替代点 不要认力只有重心处受重力 物体的其它部分不受重力 2 有规则几何形状 质量均匀的物体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 三 弹力三 弹力 弹力产生原因 发生形变的物体想要恢复原状而对迫使它发生形变的物体产生的力 1 定义 直接接触的物体间由于发生弹性形变 即是相互挤压 而产生的力 2 产生条件 直接接触 有弹性形变 3 方向 弹力的方向与施力物体的形变方向相反 与形变恢复方向相同 作用在迫使物体发生形变的 物体上 弹力是法向力 力垂直于两物体的接触面 具体说来 弹力方向的判断方法弹力方向的判断方法 1 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 对弹簧秤只为拉力 2 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 点与面接触时弹力的方向 过接触点垂直于接触面 或接触面的切线方向 而指向受力物体 4 面与面接触时弹力的方向 垂直于接触面而指向受力物体 5 球与面接触时弹力的方向 在接触点与球心的连线上而指向受力物体 6 球与球相接触的弹力方向 沿半径方向 垂直于过接触点的公切面而指向受力物体 7 轻杆的弹力方向可能沿杆也可能不沿杆 杆可提供拉力也可提供压力 这一点跟绳是不同的 8 根据物体的运动情况 利用平行条件或动力学规律判断 说明 压力 支持力的方向总是垂直于接触面 若是曲面则垂直过接触点的切面 指向被压或被支持 的物体 绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向 杆既可产生拉力 也可产生压力 而且能产生不同方向的力 这是杆的受力特点 杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向 4 弹力的大小 弹簧 橡皮条类 它们的形变可视为弹性形变 在弹性限度内 弹力的大小跟形变关系符合胡克定律遵从胡克定律力 F kX 上式中 k 叫弹簧劲度系数 单位 N m 跟弹簧的材料 粗细 直径及原长都有关 系 X 是弹簧的形变量 拉伸或压缩量 切不可认为是弹簧的原长 一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等 非弹簧类的弹力是形变量越大 弹力越大 一般应根据物体所处的运动状态 利用平衡条件或动力学规 律 牛顿定律 来计算 重难点突破重难点突破 一 弹力有无判断 弹力的方向总跟形变方向相反 但很多情况接触处的形变不明显 这给判断弹力是否存在带来困难 可用以下方法解决 1 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 2 分析主动力和运动状态是判断弹力有无的金钥匙 分析主动力就是分析沿弹力所在直线上 除弹力以外其它力的合力 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 二 弹力方向判定 1 对于点与面 面与面接触的情形 弹力的方向总跟接触面垂直 对于接触面是曲面的情况 要先 画出通过接触点的切面 弹力就跟切面垂直 2 对于杆的弹力方向问题 要特别注意不一定沿杆 沿杆只是一种特殊情况 当杆与物体接触处情 况不易确定时 应根据物体的运动状态 利用平衡条件或动力学规律来判断 三 弹力的计算 弹力是被动力 其大小与物体所受的其它力的作用以及物体的运动状态有关 所以可根据物体的运动 状态和受力情况 利用平衡条件或牛顿运动定律求解 非弹簧类弹力的大小计算 只能根据物体的运动状态 利用 F合 0 或 F合 ma 求解 四 摩擦力四 摩擦力 1 定义 当一个物体在另一个物体的表面上相对运动 或有相对运动的趋势 时 受到的阻碍相对运动 或阻碍相对运动趋势 的力 叫摩擦力 可分为静摩擦力和滑动摩擦力 2 产生条件 接触面粗糙 相互接触的物体间有弹力 接触面间有相对运动 或相对运动趋势 说明 三个条件缺一不可 特别要注意 相对 的理解 3 摩擦力的方向 静摩擦力的方向总跟接触面相切 并与相对运动趋势方向相反 滑动摩擦力的方向总跟接触面相切 并与相对运动方向相反 说明 1 与相对运动方向相反 不能等同于 与运动方向相反 滑动摩擦力方向可能与运动方向相同 可能与运动方向相反 可能与运动方向成一夹角 2 滑动摩擦力可能起动力作用 也可能起阻力作用 4 摩擦力的大小 1 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 但跟接触面相互挤压力 FN无直接关系 具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解 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 效果 阻碍物体的相对运动趋势 但不一定阻碍物体的运动 可以是动力 也可以是阻力 2 滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力跟压力成正比 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 说明 FN表示两物体表面间的压力 性质上属于弹力 不是重力 更多的情况需结合运动情况与平 衡条件加以确定 与接触面的材料 接触面的情况有关 无单位 滑动摩擦力大小 与相对运动的速度大小无关 5 效果 总是阻碍物体间的相对运动 或相对运动趋势 但并不总是阻碍物体的运动 可能是动力 也可 能是阻力 说明 滑动摩擦力的大小与接触面的大小 物体运动的速度和加速度无关 只由动摩擦因数和正压力两 个因素决定 而动摩擦因数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关 五 静摩擦力五 静摩擦力 静摩擦力定义 发生在两个相对静止的物体之间 由于存在有相对的运动趋势而产生的阻碍相对运动趋 势的力叫做静摩擦力 1 产生条件 相互接触的物体间存在弹力 两物体间有相对运动的趋势 接触面粗糙 2 方向 跟接触面相切 并且跟相对运动趋势方向相反跟相对运动趋势方向相反 属于教学难点 静摩擦力的方向可能与运动方向相同 也可能与运动方向相反 或与运动方和成一夹角 3 作用效果 总是阻碍物体间的相对运动趋势 但不一定阻碍物体的运动 可以是动力 也可以是阻力 4 大小 没有确定的取也值无确定的运算公式 只能在零到最大值之间取值 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 5 静摩擦力是被动力 其作用效果是阻碍物体的相对运动趋势 并不是阻碍运动 与发生趋势的力大小相 等 方向相反 相互平衡 说明 说明 摩擦力总是起阻碍相对运动的作用 并不是阻碍物体的运动 因为有此时候摩擦力的方向与物体运动方 向相同 绝对不能说 静止的物体受到的摩擦力是静摩擦力 运动物体受到的摩擦力是滑动摩擦力 静摩擦力是相对静止的物体之间的摩擦力 受静摩擦力作用的物体不一定静止受静摩擦力作用的物体不一定静止 滑动摩擦力是具有相对运动的物体之间的摩擦力 受滑动摩擦力作用的物体不一定都滑动 一个物体滑动另一个物体静止是常见的现象 摩擦力和弹力都是接触力 有摩擦力时必定有弹力 有弹力不一定有摩擦力 分析摩擦力时 参考系 的选择 条件是相互接触物体之间产生相对运动或相对运动的趋势 重难点突破重难点突破 一 正确理解动摩擦力和静摩擦力中的 动 与 静 的含义 动 和 静 是指研究对象相对于跟它接触的物体而言的 而不是相对于地面的运动和静止 所以 受滑动摩擦力作用的物体可能是静止的 反之 受静摩擦力作用的物体可能是运动的 二 滑动摩擦力方向的判断 几乎所有的同学认为滑动摩擦力方向判断要比静摩擦力方向的判断容易 因而忽视了对滑动摩擦力方 向判断方法的深刻理解 滑动摩擦力方向总是跟相对运动的方向相反 要确定滑动摩擦力的方向首先要判断出研究对象跟它接触的 物体的相对运动方向 三 静摩擦力的有无 方向判断及大小计算 判断相互作用的物体之间是否存在静摩擦力 确实是一个难点 原因在于静摩擦力是被动出现的 再 加上静摩擦力中的 静 字 就更增加了它的隐性 为了判断静摩擦力是否存在 几乎所有的参考资料 都有给出了 假设法 目的是想化 静 为 动 即假设接触面光滑无摩擦力 看研究对象是否会发 生相对滑动 这种方法对受其它力较少的情况是可以的 但对物体受力较多的情况 这说是一种 中听 不中用 的方法了 根据物体的运动状态来分析静摩擦力的有无 判断其方向 计算其大小 这是最基本的也是最有效的 方法 若物体处于平衡状态 分析沿接触面其它力 除静摩擦力 的合力 若合力为零 则静摩擦力不存 在 若合力不为零 一定存在静摩擦力 且静摩擦力的大小等于合力 方向与合力方向相反 若物体处于非平衡状态 则利用牛顿运动定律来判断静摩擦力的有无 方向及大小 四 计算摩擦力大小 首先要弄清要