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力知识点精解1力的概念(1)力的定义力是物体对物体的相互作用。力是改变物体的运动状态或使物体发生形变的原因。【说明】 力不能离开物体而独立存在。一个物体受到力的作用，一定有另一个物体对它施加这种作用。施加力的物体叫做施力物体，受到力的物体叫做受力物体。力的作用是相互的。施力物体和受力物体同时存在，不存在只有受力物体或只有施力物体的力。例如：甲、乙两个物体之间有力的作用，甲给乙一个作用力，甲是施力物体，乙是受力物体，同时，乙也给甲一个作用力，乙是施力物体，甲是受力物体。相互作用的两个力，一个称作用力，另一个称反作用力。作用力与反与作用力以及施力物体和受力物体的命名，都是相对的(有关作用力与反作用力的详细情况，请参阅“牛顿定律”部分的“牛顿第三定律”)。(2)力的作用效果改变物体的运动状态(即产生加速度)或使物体发生形变。此处的运动包括平动和转动。(3)力的分类力的分类方式有多种，常按命名方式分成两类，一类是按性质命名，一类是按作用效果命名。按作用效果命名的力，从名称上可以直接看出该力所起的作用，如拉力、压力、动力、阻力、支持力等；按性质命名的力，有重力、弹力、摩擦力、分子力、电力、磁力，等等。根据效果命名的不同名称的力，性质可能相同，根据效果命名的相同名称的力，性质可能不同。2力的单位力是有大小的，力的大小可以用弹簧秤(或测力计)测量。在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。1牛顿等于使1千克的物体产生1米每二次方秒加速度的力的大小，即1牛顿=1千克米秒2。牛顿是导出单位。此外，力的常见单位还有达因、克(力)、千克(力)等。1牛顿=105达因，1千克(力)=9.8牛顿。3力的矢量表示法(1)力是矢量，既有大小又有方向力的大小、方向、作用点称为力的三要素。力的三要素不同，作用效果也就不同，要完整地表达一个力，必须说明出力的三要素。(2)力的表示法力的三要素，可以用语言表述，也可以用图线表示。用图线表示时，按一定比例(标度)画一根带箭头的线段，线段的长短表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，箭头或箭尾画在力的作用点上。这种表示力的方法叫做力的图示。(3)作力的图示的方法步骤确定受力的物体，并画一个方框或一个点表示受力物体。根据已知条件确定力的作用点(当力的作用点不易确定时，可把物体的重心作为力的作用点)。根据力的性质确定力的方向，并确定出力的大小。根据力的大小确定标度的长短及所表示的力的大小，画出作为标度的线段并把该线段表示的力的大小写在该线段的上方。(标度的选取应数。)从力的作用点开始，沿力的方向，根据力的大小和标度，画出代表力的大小的线段，并在该线段的末端画上箭头，在箭头的旁边标注表示该力的字母或数值。注意：线段的长度应包含箭头在内。例如：图2-1所示的力F。(4)力的示意图在要求不太严格或力的大小不确定的情况下，也可以用一有向线段只表示出力的方向和作用点，这种粗略表示力的方法叫做力的示意图。4重力的产生及公式(1)万有引力任何两个物体之间都存在着相互吸引作用，物体间的这种吸引作用普遍存在于宇宙万物之间，称为万有引力。地球与地球上的物体之间也存在着这种相互吸引作用。(2)重力的产生地球上的一切物体都受到地球对它的吸引作用。物体受到的重力就是由于地球的吸引而产生的。地球在不停地自转，地球上的物体也随着地球绕地轴作匀速圆周运动，轨道平面平行于赤道平面。物体做匀速圆周运动需要的向心力由万有引力提供，是万有引力的一个分量，而另一个分量便是物体所受的重力。所以，重力是物体由于地球的吸引而使物体受到的力，但不是地球对物体的吸引力，广义上，任何天体使物体向该天体表面降落的力，都称“重力”。例如月球重力、火星重力等等。(3)重力的方向竖直向下重力的方向为自由下落的方向，亦即重物静止悬挂时沿悬线向下的方向。由于地球的自转，地表的水平面不再是一个球面，而是呈赤道略鼓的扁球面，重力的方向就是垂直于水平面向下的方向，简称竖直向下。重力是万有引力的一个分量，只有在赤道和两极处，方向才指向地心，在其它地方，若是北半球，指向地心稍偏南方向；若是南半球，则指向地心稍偏北方向。如图2-2所示。(4)重力的作用点物体的各个部分都受到重力的作用。从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用都集中于一点，把这个点等效为重力的作用点，称为物体的重心。重心是物体各部分所受重力的合力的作用点，是重力的等效作用点，在物体内各部分所受重力可看作是平行力，即物体线度不太大的情况下，重心相对于物体本身是一个定点，与物体所在位置和放置方式无关，且与质心重合。质量分布均匀物体的重心，只跟物体的形状有关。有规则形状的均匀物体，它的重心在几何中心上。例如：粗细相同的均匀直棒的重心，在棒的中点；均匀球体的重心在球心；均匀圆柱体的重心在轴线的中点(如图2-3)等等。质量分布不均匀物体的重心位置，除跟它的形状有关外，还跟物体内部质量的分布有关。载重汽车的重心随着装货多少而不同，起重机的重心随着提升物体的重量和高度而变化。悬挂法找重心。找重心的常用方法：用线悬挂物体(A点)，平衡时，重心一定在悬挂线所在的直线(AC)上，然后把悬挂点换到物体上的另一点(B点)，再使之平衡，则重心一定也在新的悬挂线所在直线(BD)上，前后两线(AC与BD)的交点(G点)就是重心的位置。如图2-4所示。(5)重力的公式质量为m的物体所受重力G的大小可以用下面的公式进行计算：G=mg式中g为当地重力加速度。重力的单位与其他所有力的单位一样，都是牛顿。【说明】 物体受到的重力，大小与物体的质量有关，同时，同一物体在不同地点受到的重力大小也有差别。由于地球的自转以及地球呈扁球形，在地球表面附近，从赤道到两极，重力加速度稍有增加。在同一地方，随着高度的增加，重力加速度逐渐减小。另外，由于地球各地的地形不同，特别是地质构造不同，物体在各地所受的引力就发生变化，从而重力也发生变化，利用重力的这种变化，可以探测石油、铁矿、煤矿和其他矿床，这种探矿方法称为重力探矿。在同一位置，物体所受重力的大小跟物体的质量成正比，即G=mg。在地球表面附近，由于g差别很小，通常计算可取g=9.8米秒2，即 g=9.8牛千克，表示质量为 1千克的物体受到的重力是 9.8牛顿。不同地点重力加速度的大小见下表：重力的大小可以用弹簧秤测出。静止时物体对弹簧秤的拉力(图2-5甲)或压力(图2-5乙)等于物体受到的重力。在静止或匀速运动的情况下，物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，大小都等于物体受到的重力。物体所受重力的大小，与物体的运动状态无关。在超重、失重、完全失重情况下，重力仍保持原来值。重力与重量：重量是地球给物体的重力的一种静态量度。不同的物体有不同的重量，同一物体在地球上不同的位置，它的重量也是不同的。国际上，把质量是1千克的物体，在纬度45的海平面上的重量定为1千克(力)。但在地球的其它地方，比如在赤道上，重量只有0.9973千克(力)，而在北极，重量却为1.0026千克(力)。愈近两极和愈近地面，重量愈大。物体的重量可用弹簧秤测量，常用单位有克、千克、吨、两、斤等，国际单位为牛顿，并定义1千克(力)=9.8牛顿。此处“=”为恒等于。5弹力的产生及胡克定律(1)弹力的定义发生弹性形变的物体，由于要恢复原状而对跟它接触的物体产生的相互作用力叫弹力。弹力是形变物体内部产生的反抗力。(2)弹力产生的条件物体发生弹性形变；物体之间必须直接接触。以上二者必须同时满足，并以物体的弹性形变为先决条件。判断弹力是否存在时，物体是否直接接触一目了然，物体是否发生弹性形变不易断定时，可以用假设法判断弹力是否存在，即：假设把跟研究对象相接触的物体撤去，若因此造成研究对象状态发生改变，则物体与研究对象之间一定存在弹力作用；若研究对象仍保持原来的状态不变，则物体与研究对象之间无弹力作用。例如A、B两个靠在一起的球，静止在光滑水平面上时，如图2-6，为了判断它们之间有无弹力，可以假设把B球撤去，撤后A球在重力和水平面的支持力作用下，仍保持原来的静止状态，由此断定出A、B之间没有弹力作用。(3)弹力的方向根据弹力产生的方式种类不同，弹力的方向有下列几种情况：弹簧两端的弹力方向，与弹簧的中心轴线重合，指向弹簧原长方向。(图2-7)轻绳对物体的弹力方向，沿着绳子，背离所系的物体，指向绳子收缩方向。(图2-7)面与面接触时的弹力方向，垂直于接触面，指向受力物体。(图2-7)点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面或接触面的切面(曲面接触时)，指向受力物体(图2-7)球与面接触时的弹力方向，在接触点与球心的连线上，指向受力物体。(图2-7)球与球接触时的弹力方向，垂直于过接触点的公切面，指向受力物体。(图2-7)(4)弹力的大小、胡克定律弹力的大小与形变量大小有关，对同一物体来说，形变量越大，产生的弹力也越大，对于弹簧的弹力，大小与形变量大小成正比，遵循胡克定律。(5)胡克定律内容及公式：在弹性限度内，弹簧弹力的大小f和弹簧伸长或缩短的长度x成正比，即：f=-kx式中k是比例常数，叫做劲度系数，国际单位制中k的单位是：牛顿米。劲度系数与弹簧的材料、粗细、长短等有关，不同弹簧的劲度系数一般是不同的。x称为形变量，单位是米。负号表示力的方向与形变方向相反。这个规律由英国物理学家胡克(1635-1703)于1660年发现(1676年发表)，称为胡克定律。适用范围：各种类型的弹性形变。成立条件：在弹性限度内。所谓弹性限度，是指能够在撤去外力后恢复原状的最大形变程度。6摩擦力的概念及分类(1)摩擦力的定义相互接触的物体作相对运动或有相对运动的趋势时，在接触面间产生的阻碍物体相对运动的作用力叫做摩擦力。(2)产生摩擦力的条件：两物体直接接触；两物体接触面间有相互挤压；接触面都粗糙；发生相对运动或具有相对运动趋势。以上四条必须同时满足。根据摩擦力产生的条件，可把摩擦力分成两类：当两个物体有相对运动趋势时对应的摩擦力称为静摩擦力，此时两物体相对静止；当两个物体有相对运动时对应的摩擦力称滑动摩擦力，此时两物体的运动状态不同。(3)摩擦力的作用效果摩擦力总是阻碍两个物体之间的相对运动。阻碍和阻止不同，当两个物体之间的相对运动趋势较弱时，摩擦力可以阻止住物体之间的相对运动，从而使两个物体保持相对静止，此时表现为静摩擦力；当两个物体之间的相对运动趋势逐渐增强时，摩擦力不足以阻止物体间的相对运动，物体间产生相对滑动，此时表现为滑动摩擦力。对物体间的相对运动来说，摩擦力一定是阻力，但不等同于一定阻碍物体的运动。例如：木箱放在汽车的平板上，如图28所示。当汽车加速前进时，无论木箱相对汽车静止还是向后滑动，汽车对木箱的摩擦力都是向前的，此时摩擦力对木箱起着动力的作用。无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，都可以是动力，也都可以是阻力，即都可以对物体做正功，也都可以对物体做负功。(4)摩擦力的方向摩擦力的方向永远沿着接触面的切线方向，并与物体的相对运动方向或相对运动趋势方向相反。但与物体的运动方向不一定相反，可能相同或成任意角度。如图28中的物体，所受摩擦力方向与运动方向相同。又如随圆盘一起作匀速圆周运动的木块，(图29)所受静摩擦力方向与运动方向垂直，指向转轴，提供向心力，当圆盘作加速或减速转动时，摩擦力方向可与运动方向成锐角或钝角。所谓运动趋势方向，也就是假设接触面光滑时物体相对运动的方向。相对运动方向非常明显，静摩擦力方向判断比较困难，应根据具体问题的性质而定。例如：货物在水平传送带上随皮带一起作匀速运动时，货物与皮带间没有相对运动趋势，所以两者之间没有产生静摩擦力。当皮带以加速度a作加速运动时，货物相对皮带有滞后的趋势，所受静摩擦力的方向应向前，与货物运动方向相同。若皮带做减速运动，货物由于惯性运动有超前运动的趋势，所受静摩擦力的方向应向后，与货物运动方向相反。【说明】 判断静摩擦力方向的方法可总结为以下三种：据“静摩擦力方向与物体相对运动趋势方向相反”判断。此法关键是先利用“假设法”判断出物体相对运动趋势的方向，即先假设接触面光滑，看物体发生相对运动的方向。据物体运动状态，用牛顿第二定律判断。此法关键是先判明物体的运动状态，再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力的方向，然后根据物体受力分析确定静摩擦力的方向。利用牛顿第三定律判断。此法关键是抓住“力是成对出现的”，摩擦力也不例外，先确定受力较少或较易判明的另一物体受到的静摩擦力的方向，再确定该物体受到的静摩擦力的方向。(5)摩擦力的大小在确定摩擦力大小之前，首先必须判明是静摩擦力还是滑动摩擦力。静摩擦力大小：随着相对运动趋势的增强，静摩擦力也逐渐变大，但不能一直增大。当静摩擦力增大至某一数值后，物体的相对静止不再存在，静摩擦力被滑动摩擦力取代。静摩擦力能达到的最大值叫做最大静摩擦力。静摩擦力的大小f0介于零和最大值之间，即：0f0 f0m具体大小需要根据物体所处的状态(平衡或加速)由平衡条件或牛顿第二定律求得。滑动摩擦力大小可以根据公式f=N计算求得。式中叫做动摩擦因数，与