高中物理力学讲义

1、高中物理力学讲义,第一节 力 重力和弹力,一 力 力的概念：力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而独立存在。 力的作用效果：使物体发生形变和改变物体的运动状态。 力是矢量，大小，方向，作用点为三要素。 力的分类：按性质分为重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。 按效果分为压力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等。 力的作用是相互的，施力物体同时是受力物体，物体之间的作用力和反 作用力总是大小相等、方向相反，一定是同一性质的力。 二 重力：由于地球的吸引而受到的力，大小G=mg，方向竖直向下。 三 弹力 产生条件：两物体接触且发生弹性形变。 方向：与物体的形变方向相反。具体有三种况。绳子上只产生

2、拉力，方 向指向绳子收缩的方向，轻杆既可产生弹力，又可产生拉力。 大小：1 由物体的平衡可求出；2 由胡克定律F=kx求出。,弹力方向的三种类型,一 两物体的接触为面与面，弹力方向重直 于面。 二 两物体的接触为点与面，弹力方向重直于面。 三 两物体的接触为点与点，弹力方向重直于过接触 点的切面。,练习题,1、关于力的概念，下列说法中正确的是 A 一个受力物体可以对应一个以上的施力物体 B 一个力必定联系着两个物体，其中任一个物体既是受力物体，又是施力物体 C 用手压弹簧，手先给弹簧一个作用，弹簧压缩后再反过来对手作用 D 直接接触的物体间一定有相互作用 E 运动员将铅球抛出后，铅球的运动状态

3、仍在变化，铅球仍为受力物体，但施力 物体不是运动员。 F 悬挂 在空中的物体受重力作用的施力物体是绳子 G 物体的运动状态发生变化，一定是受到力的作用 H 力对物体的力的作用效果完全由力的大小决定。 2、对于被运动员踢出去在水平草地上运动的足球，以下说法中正确的是 A 足球受到踢力 B 足球受到冲力 C 足球受地面对它的阻力 D 足球不受任何作用力 3、关于物体对水平支持面的压力，下列说法中正确的是 A 压力就是物体的重力 B 压力是物体重力的平衡力 C 压力的作用点在物体上 D 压力的作用点在支持面上 4、一个物体所受的重力在下列哪种情形下要发生改变 A 把它从赤道拿到北极 B 把它送到月球

4、 C 把它放在保险柜中 D 改变它的运动状态,5、在半球形光滑的容器中，放置一个细杆，如图，细杆与容器的接触点分别为A、B两点，则容器上A、B两点对细杆的作用力方向分别为 A 均竖直向上 B 均指向球心 C A点处指向球心O，B点处竖直向上。 D A点处指向球心O， B点处垂直细杆向上。 6、如图，一个人重600N，用200N的力通过绳子和定滑轮拉一个静止在地面上重600N的物体，则人受到 力、 力和 力的作用，其大小分别为 N， N和 N。,第二节 摩擦力,一 摩擦力的种类 1、静摩擦力 2、动摩擦力 二 静摩擦力 1、条件：相互接触，接触面粗糙，有相对运动趋势 2、大小：由物体平衡确定 3

5、、方向：与相对运动趋势方向相反 例1 放在水平面上的物体受到水平向右F=5N的作用力而处于静止状态，求物体受到的静摩擦力？,分析 由物体静止知F合=0，有F1-G=0，且物体受静摩擦力必等于F，即 F=5N。物体有向右运动的趋势，故F的方向向左。 例2 放在传送带让的物体随传送带一起做匀速运动，物体重力为G，传送带的与水平面的夹角为，求物体所受静摩擦力。 分析 由物体做匀速运动知F合=0 物体受的力为：G、F1（支持力）、F（静摩擦力）三个力 分解重力为G1= GSin 、G2=Gcos，应有F1=G2，F=G1 得F=GSin 方向：物体有沿斜面向下滑动的趋势，故F的方向沿斜面向下,三 动摩

6、擦力 1、条件：相互接触，接触面粗糙，有相对运动 2、大小：F=FN 3、方向：与物体相对运动方向相反 例1 质量为M的物体受到水平方向的力F做用，向左做加速运动，已知动摩擦因数为，求物体受到的滑动摩擦力 分析 如图，F1=FN(作用力与反作用力）。 F1=Mg（平衡力），得FN=Mg 则F= Mg 例2 放在斜面上的物体沿斜面滑下，已知物体的质量为M，斜面倾斜角为，动摩擦因数为，求物体受到的滑动摩擦力？,分析 由公式F=FN，要求出F得确定确 FN。 因此得进行受力分析。物体受重力、支持力、摩擦力，而支持力F1与正压力FN是作用力与反作用力。 将重力分解为F2与F3，F2=Mgcos，F3=

7、Mgsin， 支持力F1与F2相等。 得FN=Mgcos， 最终得F= Mgcos。,练习题,练习1 如图所示物体的质量为M，用水平力F压在竖直墙上处于静止状态，则物体所受的静摩擦力为多少？ 练习2 如图所示A、B、C三物体重叠放在水平面上，其中A、B受到水平方向的力F 的作用，三个物体都处于静止状态，试分析三个物体所受的静摩擦力。,第三节 力的合成与分解,一 力的合成：已知分力求合力 力的分解：已知合力求分力 二 原则：等效 三 方法：平行四边形法则 四 合力与分力的关系：|F1-F2|F合F1+F2 五 目的：力合成的目的是为了求出合力之后利用牛顿第 二定律确定物体的加速度，从而分析物体的

8、运动状态，力分解是为了求某个分力，确定物体的受力状况，它们都是手段，不是最终目的。 六 正交分解法：把力分解到互相垂直的两个方向上，利用解直角三角形之便进行计算，也就是平行四边形是矩形的平行四边形法。它的使用原则为：尽量分解已知力，分解力不产生更多的未知数。,例题1 三个共点力分别为F1=14N，F2=10N，F3=5N，求它们合力的最大值和最小值？ 分析 根据两个力合力的范围|F1-F2|FF1+F2，其中任一个力都在另外两个力合成的范围内，故总的合力最小值为0，最大值为F1+F2+F3=29N。 例题2 如图，水的阻力f不变，求船在靠岸的过程中，下列说法哪些是正确的？ A 绳子拉力T增大

9、B 绳子拉力T不变 C 船的浮力F1减小 D 船的浮力F1增大,分析：由船做匀速运动可知F合=0，既Fx合=0，Fy合=0，采用正交分解法，将拉力T分解为Tx和Ty， Tx =Tcos , Ty =Tsin 。这样将所有的力都分解到X和Y两个方向上就有 Fx合=Tx-f=0, Fy合=Ty+F1-G=0，从而得 f=Tx= Tcos,T=f/cos F1=G-Ty=G- Tsin 当船向左匀速运动的过程中，f不变， 不断增大，故由式得T不断增大。 由式得F1不断减小。即拉力增大而浮力不断减小。故A、C两项正确。 例3 用细线OA、OB持重物，OB水平，OA与竖直方向成=450角，若OA、OB能

10、承受的最大拉力分别为10N和5N，OC能承受足够大的拉力，为使细线不被拉断，则重物的重力最大值为多少？,如图所示 分析：由于物体处于静止状态， 故OA、OB、OC三根绳子的拉 力为零，OC绳上拉力T3与物体 的重力大小相等，OA、OB绳拉 力T1与T2的合力与OC绳拉力大 小相等、方向相反，当物体重力 增大时，OC绳拉力增大，同时 OA、OB绳上的拉力也增大. T3=G=F，从而有 T1=G/cos =2G T2=Gtg=G/3 若T1=10N，则G=52 若T2=5N，则G=53，由此可 判断若增大物体的重力时，OA T先断，得重力最大为52,练习题,1、在光滑的斜面上自由滑下的物体受到的力

11、是（ ） A 重力和斜面的支持力 B 重力、下滑力和斜面的支持力 C 重力和下滑力 D 重力、支持力、下滑力和正压力 2、放在斜面上的小盒装有砂子，恰好能沿斜面匀速下滑，然后把盒子中的砂子取出一些，则（ ） A 斜面 对小盒 的支持力减小 B 斜面 对小盒 的摩擦力减小 C 小盒对斜压力减小 D 小盒将减速运动 3、如图所示，一个半径为R，重为 G的光滑均匀球，用长度为R的细 线持在竖直光滑墙壁上，则绳子的 拉力F1和球对墙的压力F2的大小分 别为（） A G，G/2 B 2G，G C 3G， 3G/2 D 2 3G/3， 3G/3,第四节 物体的受力分析,一 物体的受力分析目标：力的个数，各

12、个力的方向。 二 利用分析结果进行计算：平行四边形法则，正交分解法。 三 步骤：1 确定研究对象，找出志物体有相互作用物体， 2 先画重力（方向固定），再画接触力（弹力、摩擦 力，找出与物体有接触的其它物体，判断是否有作 用力），后画其它力。 3 说明：如果某个力方向不易确定，可用假设法；合 力与分力不能重复分析。 四 例1 轻绳拴住质量、材料都相同的A、B两物体，它们都沿斜面匀速下滑，试分析A、B所受的力。 同时考虑斜面是否光滑，如果 不光滑，绳上是否有拉力，,分析：如果斜面光滑要保证物体做匀速动动，物体A必须受绳子向上的拉力，同样B必受向下的拉力，则B 不能保证做匀速运动，故斜面 不光滑。

13、 如果斜面 不光滑A、B向下运动时，两物体所受的摩擦力都为沿斜面向上，则两物体的受力图如下 图中两物体所受的力G、F2（支持力）、F1（滑动摩擦力）均相等。T1与T2为绳子分别对A、B 的拉力，大小相等、方向相等。如要使两物体都做匀速运动，则必须有Gsin-F1-T1=0 Gsin+T2-F1=0，从而有F1+T1=F1-T2即T1=T2=0 结论：绳子上拉力为零。两物体所受的力都为重力、支持力、滑动摩擦力并且大小都相等。,例2 重为G的小球在水平绳OA作用下在倾角为的光滑斜面上，水平绳的拉力为多少？ 分析：1 F合=0， 2 物体受三个力：重力G、支持力F、拉力T。 3 如图，T与G的合力必

14、与F大小相等，方向相反。 4 T/G=tg，T=Gtg , 例3 n个相同的木块并列于地面，已知，当1受力向右推力F而向前做匀速直线运动，求木块3对4的作用力为多少？,分析：把n个物体看成一个整体进行受力分析，物体做匀速运动有F合=0，重力跟支持力平衡，F=nmg, mg=F/n。 把个物体隔离开来进行受力分析并列式，如图分别为1、2、3和n物体的受力分析图 根据受力图对1物体有T2+f=F，即T2=F-mg，对物体2有T3+f=T2，即T3= T2- mg，T3=T2- mg=F-2 mg （T2=T2)对物体3有T4+f=T3，即T4=T3- mg， T4=T3-mg=F-3mg（T3=T

15、3) 4物体对3物体的作用力为T4，T4=F-3F/n， 即为所求。 由以上规律可知Tn=F-(n-1) mg,练习题,1、物体的重力为100N，用两根等长的细绳吊在天花板上，绳与天花板的夹角都为300，求重力的两分力。 2、重为500N的人通过滑轮拉住重为600N的重物，且都处于静止状态，不计滑轮重力及一切摩擦，求地面对人的支持力和摩擦力？ 3、如图所示，物重G=4.6N，对物体施加与竖直方向成功370的推力，物体恰好沿竖直墙向上匀速滑动，已知=0.2，求F。,解答：1、如图做平行四边形，由图可知F1=F2=G。 2、如图所示对人进行受力分析，采用正交分解法 可列出 T1=Tcos300,T

16、2=Tsin300, T1=f静，T2+F支=G人 3、先对物体进行受力分析，采用正交分解法，如图，列式有F1=Fsin370,F2=Fcos370 水平方向有F1=F支，F2=G+f动，可求出F。,第三章 牛顿运动定律,第一定律的理解：1 运动是物体的一种属性，不需要力来维持。2 它揭示了力与运动的关系，力是改变物体运动状态的原因，是产生加速度的原因。3 说明了任何一个物体都有一个重要的性质-惯性。 惯性的理解：1 它是指物体总有保持原来状态的本性，不能克服，不能避免。2 只与物体本身有关，与物体是否运动，是否受力无关，任何物体不论是运动还是静止，不论物体状态改变还是没有改变，物体都有惯性。

17、3 惯性大小只与质量有关。4 惯性不是力，是物体本身固有的属性。 第二定律的理解：1 F合、m、a都是对同一物体而言。2 a与F合是瞬时对应关系，同时产生，同时消失，同时变化。 第三定律的理解：1 作用力与反作用力相的互依赖性，它们相互依存，互以对方作为自已存在的前提。2作用力与反作用力相的同时性同时产生，同时消失，同时变化，没有先后。3作用力与反作用力相的性质相同，它们必定是同种性质的力。4 由于作用在不同的物体上，不能把它们合成或抵消。 超重和失重的理解：1 当物体处于超重或失重状态时，物体的重力,力并没有变化。2 物体处于超重或失重状态，不在于物体向上还是向下运动，而在于加速度方向是向上

18、还是向下。3 当物体处于完全失重状态时，重力只产生使物体具有a=g的加速度效果，不产生其它效果。4 处于超重或失重状态下液体的浮力公式为F浮=V排（g+a)或F浮=V排（g-a)，完全失重时，F浮=0。 动力学的两类问题：1 已知力求运动。2 已知运动求力。 牛顿运动定律的适用范围：1 宏观物体。2 低速运动的物体。 应用牛顿运动定律的解题步骤：1 确定研究对象。 2 画受力分析图。3 定方向或建立坐标系。4 列方程。 5 求解，分析结果或检验。 练习题 1、物体运动状态的改变是指 A 物体速度的改变 B 物体速度方向的改变 C 物体速度的改变 D 物体速度大小和方向都改变,2 、下列情况中，物体的运动状态改了的是 A 物体沿斜面匀速下滑 B 将物体竖直上抛，物体在空中的运动 C 跳伞员正在竖直下落，速率保持不变。 D 汽车在拐弯时减速行驶 3、下列说法中错误的是 A 力是物体产生加速度的原因 B 力是改变物体惯性大小的原因 C 物体的运动状态发生了改变，则物体一定有