高中物理 同步教学第2章 第二章　力—高效整合课件 教科版必修1

力 力的概念 力学中的三大力 力的合成与分解 一 弹力1 弹力的方向 支持力 压力 拉力都是弹力 其方向是垂直于接触面指向被支持 或被压 的物体 绳的拉力方向一定沿绳收缩的方向 轻杆的弹力方向则不一定沿杆的方向 2 弹力有无的判断方法 对于形变情况比较明显的物体 如弹簧 判断有无弹力时可由形变直接判断 形变不明显的情况通常用下面两种方法判断 方法一 假设法 分析物体间的弹力 要判断物体在某一接触处是否受到弹力作用 可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉 看该物体在原处是否保持原来的状态 从而可判断物体在该处是否受到弹力作用 方法二 根据物体的运动状态判断 由运动状态分析弹力 即物体的受力必须与物体的运动状态相符合 依据物体的运动状态 由二力平衡列方程 判断弹力是否为零 规律总结 支持面的弹力 支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物体 被支持物体是受力物体 压力的方向是垂直于支持面而指向被压的物体 被压物体是受力物体 支持面可分为以下几种情况 1 面 面接触 弹力垂直于接触面 2 点 面接触 弹力垂直于接触面 3 点 线接触 弹力垂直于接触线 4 点 弧接触 弹力垂直于弧的切面 3 求解弹力大小的方法确定弹力的大小有两种情况 1 符合胡克定律的情形 如弹簧 橡皮条等在弹性限度内时 直接由F kx求 2 不符合胡克定律的情形 如绳 杆或接触面之间的弹力 其大小利用平衡知识或牛顿第二定律来求 如右图所示 GA 100N GB 40N 弹簧的劲度系数为k 500N m 不计绳重和摩擦 求地面对物体A支持力的大小和弹簧的伸长量 解析 以物体B为研究对象 它受到绳子向上的拉力和重力作用 根据二力平衡有F GB 40N 以物体A为研究对象 它受到绳子向上的拉力 地面给予的向上的支持力N和它自身的重力 应有F N GA 所以地面对物体A的支持力N GA F 100N 40N 60N 又根据胡克定律有F kx 即x m 0 08m 8cm 答案 60N8cm 二 摩擦力1 产生摩擦力的条件 1 两物体相互接触 2 接触面间有弹力 3 接触面不光滑 4 物体间将要发生或已发生相对滑动 2 摩擦力方向的判定方法 相对运动趋势不如相对运动直观 具有很强的隐蔽性 所以静摩擦力方向的判定较困难 因此常用下面两种方法判断 方法一 假设法 和 反推法 假设法 即先假定没有摩擦力 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 方向与相对运动的方向相反 若不能 则没有静摩擦力 换句话说 静摩擦力的存在是为了使两物体相对静止 若没有它 两物体仍相对静止 就说明没有静摩擦力 反推法 该方法是从研究物体表现出的运动状态这个结果反推它必须具有的条件 分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用 就容易判断摩擦力的方向了 方法二 根据物体的运动状态判断 此方法关键是先判定物体的运动状态 再确定合力 然后进行受力分析确定静摩擦力的大小及方向 3 对摩擦力的理解 1 摩擦力总是阻碍相互接触的两物体间的相对运动或相对运动趋势 不能理解为阻碍物体运动 静摩擦力不一定作用在静止的物体上 滑动摩榜力也不一定发生在运动的物体上 2 摩擦力不一定是阻力 3 摩擦力的大小与运动速度的大小无关 4 摩擦力作用在两物体的接触面上 但摩擦力的大小与接触面面积的大小无关 5 静摩擦力不一定比滑动摩擦力小 静摩擦力介于0到最大静摩擦力之间 而最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大 不过通常情况下可认为最大静摩擦力等于其滑动摩擦力 即fmax f N N为正压力 不一定等于物体的重力 如右图所示 在水平桌面上放一个重GA 20N的木块A 已知木块与桌面间的动摩擦因数 A 0 4 那么 1 使木块A沿桌面做匀速直线运动时的水平拉力F拉为多大 2 如果再在木块A上加一块重GB 10N的木块B 如右图所示 已知B与A之间的动摩擦因数为 B 0 2 那么当A B两木块一起沿桌面匀速滑动时 所需的水平拉力F 拉为多大 解析 1 木块A对桌面的压力等于A所受的重力 使木块A做匀速直线运动的拉力等于木块A所受的摩擦力 即F拉 f AN AGA 0 4 20N 8N 2 加上木块B A与桌面间的压力等于A B两木块所受重力之和 两木块一起运动 可以看做一个整体 使这一整体做匀速直线运动 拉力等于这个整体所受的摩擦力 即F 拉 f AN A GA GB 0 4 10 20 N 12N 相对静止的物体不考虑它们之间的相互作用时可看做一个整体 解题时要注意隔离法和整体法的合理选择和运用 三 受力分析1 受力分析 把指定物体 研究对象 在特定的物理环境中受到的所有力找出来 并画出受力示意图 这就是受力分析 对物体进行正确的受力分析是分析 求解力学问题的关键 对物体进行受力分析通常采用 隔离法 即把要分析的物体隔离出来 只分析它受到的力 而不分析它对别的物体施加的力 2 物体受力分析的一般思路 1 明确研究对象 将它从周围物体中隔离出来 研究对象可以是质点 结点 物体 物体系 2 按顺序分析物体所受的力 根据不同力产生条件的不同 一般按照已知力 重力 对物体产生的效果确定与它接触的物体之间是否有相互作用的弹力 最后再由已知力 重力 弹力共同的作用效果确定接触面上的摩擦力 故称之为顺次效果法 3 正确画出物体受力示意图 画每个力时不要求严格按比例画出每个力的大小 但方向必须正确 另外注意同题中有多个研究对象时 一定要采用隔离法分别画出它们的受力示意图 4 检查防止错画力 多画力和漏画力 3 受力分析的注意事项初学者对物体进行受力分析时 往往不是 少力 就是 多力 因此在进行受力分析时应注意以下几点 1 只分析研究对象所受的力 不分析研究对象对其他物体所施加的力 2 每分析一个力 都应该找到施力物体 这是防止 多力 的有效措施之一 3 合力和分力不能同时作为物体受到的力 4 不要把 效果力 和 性质力 混淆重复分析 通常只分析 性质力 不分析 效果力 5 结合物体的运动状态 利用力作用的相互性进行分析也是确保受力分析正确的有效途径 6 为使问题简化 可根据题设条件忽略某些次要的力 画出下图中物体A的受力示意图 并写出力的名称及施力物体 a 物体A静止 接触面粗糙 b A沿粗糙斜面上行 c A沿粗糙水平面滑行 d 接触面光滑 A静止 解析 如下图所示 四 力的合成与分解 1 力是矢量 力的运算 合成与分解遵循平行四边形定则或三角形定则 如上图 平行四边形定则也是所有的矢量合成与分解时都遵循的普遍法则 2 合成与分解互为逆运算 力的合成有唯一解 力的分解若无条件限制有无数解 力的分解一般按力的实际效果进行分解 有时也可以按照题设条件或解题实际需要进行分解 一般情况下 此类题目与数学知识联系密切 例如 经常用到几何知识 三角函数知识 三角形相似等知识 3 合力和分力是一种等效代替关系 分解是用分力代换合力 合成则是用合力代换分力 1 合力与分力不能同时考虑 且只有作用在一个物体上的力才能进行合成 2 不要把受力分析与力的分解相混淆 受力分析的研究对象是某一物体 而力的分解的对象则是某一个力 3 合力实际上并不存在 即合力找不到与之对应的施力物体 用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中