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【下载后获高清版】高中物理:力-必考知识点+例题详解力是物体与物体之间的相互作用,有力就必然有施力物体和受力物体,缺一不可。力是矢量,既有大小又有方向,单位为牛顿。1.引力与重力⑴引力场:有质量的物体都会产生引力场,质量是引力场的场源;⑵场强:用来描述“场”中各点力的性质,场强是矢量,由场源和距离场源的位置决定;⑶引力:一个有质量的物体放在另一个物体的引力场中,就会受到引力的作用,引力的大小等于物体的质量与该点场强的乘积,引力的方向与场强的方向相同,指向场源;⑷重力:物体处于地球的引力场中,因而受到地球对物体的引力F,可近似认为引力F就是重力G,表示为G=mg,m代表物体的质量,g称为重力加速度,也可理解为重力场的场强,g在地球表面的值约为9.8,近似计算中也经常取10;⑸重心:物体的重心是物体所受重力的等效作用点,可能在质心也可能不在质心,看受力情况,关键看物体的各个部分所在的重力场的场强g是否一样,而质心仅与质量分布有关。2.弹力弹力由互相接触的物体之间的弹性形变引起;弹力的性质:⑴与接触面面垂直;⑵绳子上的弹力(拉力)必定沿绳,同一根绳子两端的力一定等大反向,并且弹力可突变,注意与弹簧弹力的比较,弹簧的弹力是不能突变的;③绳结分为“死结”(两侧的弹力不一定相等)和“活结”(两侧弹力一定相等,合力沿角平分线);⑶轻杆的弹力可以沿着任意方向,可以有拉力也可以有支持力,可突变;⑷轻杆分为“死杆”(弹力可沿任意方向)和“活杆”(如绞杆,弹力只能沿杆方向),注意活杆和二力杆的受力必定沿杆方向;[例1]如图所示,悬挂衣架的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两端,绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦均忽略不计,衣服处于静止状态。如果保持绳子A端在杆上位置不变,将右侧杆平移到虚线位置,稳定后衣服仍处于静止状态,则()A.B端移到B1位置时,绳子张力不变B.B端移到B2位置时,绳子张力变小C.B端在杆上位置不动,将杆移动到虚线位置时,绳子张力变大D.B端在杆上位置不动,将杆移动到虚线位置时,绳子张力变小解析:此题属于活结问题,绳子的拉力处处大小相等,而拉力大小决定于绳子的角度。B端移到B1或者B2位置,AB杆间的距离没变化、绳子长度也没变化,所以角度也没变化,绳子张力自然不变,A正确、B错误;B端移动到虚线位置时,AB距离变小,绳子与地面的角度变大,拉力变小,C错误、D正确。3.摩擦力⑴产生的条件:①接触面粗糙②接触面上有压力③物体间相对运动或有相对运动的趋势;⑵摩擦力的方向:与物体相对运动方向相反,或与物体相对运动趋势的方向相反;⑶滑动摩擦力的计算:,μ是动摩擦因数,只与接触面的粗糙程度和材料有关,指接触面的正压力;⑷静摩擦力的计算:,是最大静摩擦力,一般认为与滑动摩擦力相等,通过计算,注意,实际的静摩擦力由受力情况及二力平衡条件来确定,等于使物体发生相对运动趋势的外力;[例2]如图所示,木板C放在水平地面上,木板B放在C的上面,木板A放在B的上面,A的右端通过轻质弹簧秤固定在竖直的墙壁上,A、B、C质量相等,且各接触面动摩擦因数相同,用大小为F的力向左拉动C,使它以速度做匀速运动,三者稳定后弹簧秤的示数为T,下列说法中正确的是()A.B对A的摩擦力大小为T,方向向左B.A和B保持静止,C匀速运动C.A保持静止,B和C一起匀速运动D.C受到地面的摩擦力大小为F-T解析:从上向下逐个分析受力:对A:稳定后,A处于静止状态,受力平衡,摩擦力,方向向左,A正确;对B:B受到A施加的摩擦力,方向向右;假设B静止,则意味着B、C间滑动,,即B、C间为滑动摩擦力,,而A对B施加的摩擦力不可能大于,B将不可能处于平衡状态,所以假设错误,B只能保持运动状态,B错误;对C:通过前面的分析可知,A静止、B运动,A、B间为动摩擦力,B、C间为静摩擦力,
,B、C共同运动,C正确;将A、B、C看做整体,显然D正确。4.力的合成与分解⑴力的合成是唯一的,力的分解有无数种分法,实际应用中以方便分析问题为原则;⑵共点力的合成:遵守矢量相加平行四边形法则或三角形法则,三角形法则可延伸成多边形法则;(为两个分力的夹角)重要推论:如果物体受到多力作用而保持平衡,则这些力依次首尾相连必定可以组成封闭多边形;(受力平衡合外力为零)[例3]如图所示,两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上,关于斜面体A和B的受力情况,正确的是()A.A一定会受到四个力B.B可能受到四个力C.B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D.A与B之间一定有摩擦力分析:对A做受力分析:A受到重力G、外力F和B对A的压力N,A、B间是否有静摩擦力呢?肯定有,因为压力N垂直于AB间的斜面,如果把N按照水平方向和竖直方向分解,水平方向上必须由摩擦力的水平分量来平衡,所以A正确、D正确;对B做受力分析:B受到重力、A对B的支持力、A对B的静摩擦力,是否受到墙壁的弹力呢?肯定没有,因为如果把A、B看做整体,受到重力和外力F,如果墙壁对其有弹力,在水平方向上将无法保持平衡状态,既然没有弹力也就没有摩擦力,所以B、C错误。[例1]如图所示,物块A放在直角三角形斜面体B上,B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁,初始时A、B静止,现用力F沿斜面向上推A,但A、B仍未动,则施力F后,下列说法正确的是()A.A、B之间的摩擦力一定变大B.B与墙面间的弹力可能不变C.B与墙之间可能没有摩擦力D.弹簧弹力一定不变解析:A、B之间初始时为静摩擦力,静摩擦力由外力决定,施加F后,摩擦力大小和方向都不能确定,A错误;将A、B看做一个整体,之前水平方向不受力,施加外力F后,墙面对B必须有弹力,B错误;B与墙之间之前没有摩擦力(因为没有弹力),弹簧弹力与重力平衡,现在施加了F,而弹簧弹力和重力不变,所以必须有摩擦力来平衡F的竖直分量,即B与墙必有摩擦力,而且方向向下,C错误;A、B未动,说明弹簧长度没有变化,所以弹簧弹力不变,D正确。[例2]如图,用钢筋弯成的支架,水平虚线MN的上端是半圆形,MN的下端笔直竖立,一不可伸长的轻绳通过动滑轮悬挂一重物G,现将轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从C点处沿支架缓慢地向最高点B靠近,则绳中拉力()A.先变大后不变B.先不变后变大C.先不变后变小D.保持不变解析:从C到N过程中,绳子的长度和角度都没有没有,所以绳中拉力也不变,从N到B过程中,因夹角变小,拉力变小,所以选C。[例3]如图,两光滑轻杆OA、OB成θ角,在两杆上套上轻环P、Q,两环用轻绳相连,现用恒力F沿OB方向拉环Q,当两环稳定时,求轻绳的拉力大小?解析:对轻环P,由于不受摩擦力,所以轻绳的拉力垂直于杆OA;对轻环Q,轻绳的拉力的水平分量与恒力F平衡T·sinθ=F,所以轻绳的拉力T=F/sinθ。[例4]如图所示,ACB是一光滑的、足够长的、固定在竖直平面内的框架,其中CA、CB边与竖直方向的夹角均为θ,P、Q两个轻质小环分别套在CA、CB上,两根细绳的一端分别系在环上,另一端和一个绳套系在一起,结点为O,将质量为m的钩码挂在绳套上,OP、OQ两根细绳拉直后的长度分别用、表示,,求两细绳受到的拉力之比是多少?解析:轻环受力平衡,则P、Q所受细绳的拉力必须垂直于杆CA、CB,即两根细绳的夹角相等,所以。思考:能够画出此时细线的示意图吗?(排除C点干扰)[例5]如图,光滑直角三角形支架处于竖直平面内,AC边垂直于水平面,
,质量均为m的两环用轻线连接套在AC和AB边上,则平衡时环N对AB杆的压力有多大?解析:注意整体法的运用将M、N看做整体,在竖直方向上,重力G和AB杆的弹力的竖直分量平衡,即
所以
[例6]如图,倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一条足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧,绸带与斜面间无摩擦,现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上,两物块与绸带间的动摩擦因数相等,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,在α取不同值的情况下,下列说法正确的有()A.两物块所受摩擦力大小总是相等的B.两物块不可能同时相对绸带静止C.M不可能相对绸带发生滑动D.m不可能相对斜面向上滑动解析:轻质绸带必须满足合力为0,所以摩擦力必须相等,A正确;μ>tanα时,两物块均相对绸带静止,但整体处于滑动状态,B错误;M如果相对绸带滑动,则摩擦力为μMg·cosα,而这是不可能的,因为必须与m的摩擦力相等,而m的最大摩擦力为μmg·cosα,C正确;当Mg·sinα>μmg·cosα>mg·sinα时,m可向上滑动,D错误。[例7]如图,倾角为
的斜面体静止在水平地面上,轻绳一端连着斜面上的物体A,另一端通过两个滑轮相连于天花板上的P点,动滑轮上悬挂质量为m的物块B,开始时悬挂动滑轮的两绳均竖直,现将P点缓慢向右移动,直到动滑轮两边轻绳的夹角为
时,物体A刚要滑动,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物体A与斜面间的动摩擦因数为
,整个过程斜面体始终静止,不计滑轮的质量及轻绳与滑轮的摩擦,下列说法正确的是()A.物体A的质量为
mB.物体A受到摩擦力一直增大C.地面对斜面体的摩擦力水平向右D.斜面体对地面的压力保持不变解析:动滑轮两端拉力相等,夹角为90时,绳上的拉力T=mg,此时物体A刚要向上滑动,所以有解得,A正确;初始时,静摩擦力>0,方向沿斜面向下,结束时,静摩擦力达到最大值,方向不变,大小逐渐增大,B正确;整体法,整个系统受到的外力是P点的拉力、地面的摩擦力、支持力和重力,水平方向上拉力的分力与摩擦力平衡,显然摩擦力向左,C错误;或者引入全反力,A对斜面的作用力显然是斜向右下的,所以地面对斜面体的摩擦力向左;竖直方向上,重力、支持力和拉力的竖直分量平衡,由于重力不变,拉力的竖直分量始终等于mg,所以支持力也不变,D正确。[例8]如图,两个倾角相同的滑杆上分别套A、B两个圆环,两个圆环上分别用细线悬吊着两个物体C、D,当它们都沿滑杆向下滑动时,A的
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