第3章《相互作用》.ppt

1、相互作用,第一节重力 基本相互作用,力是物体间的相互作用,1.力的物质性,2.力的相互性,3.力的矢量性,大小用测力计来测量，单位是N（牛）,离不开施力物体和受力物体,施力物体同时也是受力物体,有大小又有方向,4.力的作用效果,1）使物体发生形变,2）使物体的运动状态发生变化,一、力:,知识回顾,1、物体的运动状态用哪个物理量来描述？ 2、运动状态的变化有那几种情形？ 速度的大小发生变化(举例) 速度的方向发生变化(举例) 速度的大小和方向都发生变化(举例),速度,速度不变，运动状态不变； 速度改变，运动状态改变。,5.力的图示与力的示意图,力的图示,力的示意图,只画出力的作用点和方向，表示物

2、体在这个方向上受到了力,知识回顾,力的大小、方向和作用点,力的表示方法,力的图示：（体现力的三要素）,1、选定标度。,2、从作用点向力的方向画一有向线段，有向线段的箭头指向力的方向，有向线段长短按选定标度和力的大小来画，线段上加刻度（一般两至三格即可）,3、用箭头（或箭尾）表示力的作用点。,【力的图示】,例：用150N的力竖直上提物体作出力的图示。,F=150N,力的分类,1、从力的性质来分,重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力等,2、从力的效果来分,拉力、压力、支持力、动力、阻力等,注意：性质不同的力，效果可以相同；,不同效果的力也可以是同一种性质的力,（一）传统分类方法,万有引力,电

3、磁相互作用,强相互作用,弱相互作用,重力,电场力、磁场力等,核力等,引力、电磁力能在宏观世界里显示其作用,存在于放射现象中,（二）现代分类方法,四种基本相互作用,四种基本相互作用,1、万有引力： 存在于一切物体之间，相互作用的强度随距离的增大而减小。 2、电磁相互作用： 存在于电荷与电荷、磁体与磁体、电流与电流之间，他们本质上是同一种相互作用的不同表现，作用规律与万有引力相似。 3、强相互作用： 存在于原子核内质子质子、质子与中子、中子与中子之间，它是短程力，作用范围只有约1015 m。 4、弱相互作用： 在放射现象中发现的，也是短程力。强度只有强相互作用的1012 倍。,力,力的概念：物体与

4、物体之间的相互作用,力的效果：1、改变物体的运动状态 2、使物体产生形变,力的三要素：大小、方向、作用点,力的图示、力的示意图,自然界的四种基本相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用,力学中的三大力：重力、弹力和摩擦力,速度,弹性形变、非弹性形变,物质性,相互性,非接触力,接触力,二、重力：,可用弹簧秤测出,G = mg g = 9.8 N/kg G值与高度、纬度、所在星球有关,由于地球的吸引而使物体受到的力,1、大小：,（施力物体是地球）,g在地球上不同位移变化规律是什么？,1、纬度越高，g越大； (地球自转的影响） 2、同一纬度，高度越大，g越小。,重力的测量,测量仪

5、器：,测力计（弹簧秤）,注意点：,1、力的测量用测力计。要注意测力计要竖直放置且必须保持静止或匀速直线运动. 2、物体对测力计的拉力等于物体的重力（一般情况下讲A力等于B力是指两力大小相等），不能说成“物体对测力计的拉力就是物体的重力”。, 竖直向下,重心,2、方向,3、作用点,一个物体的各部分都要受到重力作用，从效果上看，可以把物体各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。,定义：,(重力的等效作用点),质量分布均匀，形状规则的物体重心位置在几何中心,物体的重心除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关,3、重心的位置可以不在物体上。,总结:,1、重心不是重力的真实作用点。

6、,2、重心不是物体上最重的一点。,物体的重心除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关,思维体操,悬挂法测重心的原理是什么？,悬挂法测重心的适用条件是什么？,物体重心的位置一定在物体上?,1.关于力的下述说法中正确的是（ ） A力是物体对物体的作用 B只有直接接触的物体间才有力的作用 C力可以离开物体而独立存在 D力的大小可以用天平测量,A,2.关于重力，以下说法中正确的是（） A.物体只有在地面静止时才受到重力作用 B.物体在自由下落时所受的重力小于物体在静止时所受到的重力 C.物体在向上抛出时受到的重力大于物体在 静止时所受到的重力 D.同一物体在同一地点，不论其运动状态如 何，它所

7、受到的重力都是一样大,D,3.（多选）关于物体的重心，以下说法中正确的是（ ） A物体的重心不一定在物体上 B用线悬挂的物体静止时，细线方向一定通过重心 C一块砖平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位 置不变 D舞蹈演员在做各种优美动作时，其重心的位置不变,ABC,4. （多选）一个物体所受重力在下列哪些情况下要发生变化 （ ） A把它从赤道拿到南极 B把它送到月球上去 C把它放到水里 D改变它的运动状态,AB,一杯子装满水，杯的底部有一个小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将（） A、一直下降 B、一直上升 C、先升后降 D、先降后升,D,物体形状或体积发生的改变,（伸长、

8、缩短、弯曲、扭转等等）,第二节 弹 力,1、形变：,非弹性形变,弹性形变,形变的种类,2、弹力：,指发生弹性形变的物体由于要恢复形变而对接触的物体产生力的作用,2、弹力：,施力物体：,发生形变的物体,受力物体：,与施力物体接触，使它发生形变，并阻碍其恢复原状的物体,产生的条件（原因）,1、物体间相互接触,2、物体发生弹性形变,接触力,3、弹力的方向：,从施力物体指向受力物体，与施力物体形变方向相反（施力物体恢复形变的方向）。,2、绳子（弹簧）的拉力方向是沿绳子而指向绳子收缩的方向。,1、压力（支持力）的方向总是垂直于支持面而指向被压（被支持）的物体。,例1. 关于弹力的产生下列说法正确的是（

9、） A、只要两物体接触就一定产生弹力 B、只要两物体相互吸引就一定产生弹力 C、只要两物体发生形变就一定产生弹力 D、只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用,例2.分析A对C有无弹力作用,D,自主探究：,A,B,A,B,下列两种情况中, A、B两墙对球有弹力的作用吗？,判断弹力有无的方法条件法、假设法,FN,寻找接触面。(一般有几个接触面就可能有几个弹力)。 找形变(或挤压)。,判断下列支持面对物体弹力的方向,平面与平面接触，弹力垂直平面。,曲与平面接触，弹力通过接触点而垂直平面。,曲面和曲面接触，弹力通过接触点垂直于公切面。（相当于点与点）,判断下列支持面对物体弹力的方向,点

10、和曲面接触，弹力通过接触点垂直于切面,点和平面接触，弹力通过接触点垂直于平面,例题：画出木棒所受弹力,O,A,B,N1,N2,A点处是半圆球壳（点）与棒（面）相接触,B点处是半圆（曲面）与棒（点）相接触,请画出下列各小球所受弹力的示意图,o,各接触面光滑,4、弹力的大小,对于同一物体，弹力大小与物体形变量大小 有关。 利用力的平衡来计算 弹簧弹力大小计算 胡克定律,5、胡克定律：,1、内容： 弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。 2、公式： F k x k弹簧的劲度系数 (与弹簧的粗细、材料、弹簧的直径、绕法和长度等量有关) 单位：牛每米， 符号N/m x弹簧伸长

11、（或缩短）的长度,实验：,探究弹力和弹簧伸长的关系,例：一根劲度系数为103N/m的弹簧,在受500N的力作用时, 长度为63cm,当不受外力作用时, 弹簧的长度可能为: ( ) A. 83cm B. 13cm C. 113cm D. 38cm,注：对于弹簧，要注意有伸长与压缩两种状态,BC,请例举日常生活中有关摩擦力的事例？,什么是摩擦力？,两个相互接触、相互挤压的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫摩擦力。,1、定义： 两个相互接触并挤压的物体间，存在相对运动趋势而又没有相对运动时,在接触面上产生的一种阻碍相对运动趋势的

12、力称为 静摩擦力。,一、静摩擦力,互相接触的物体相对静止时，是否能产生摩擦力？,从刚才的的现象中，我们可以知道静摩擦力产生的条件是什么？,两物体相互接触且挤压 两物体间有相对运动趋势 接触面不光滑,2、静摩擦力产生的条件,例（多选）下列图中的物体都处于静止状态，有静摩擦力的是( ),BCD,3、静摩擦力的变化规律又是怎样的呢？,F,木块相对于木板运动趋势的方向,F拉,实验探究,跟接触面相切，且与相对运动趋势的方向相反。,0FFM（最大静摩擦力）,接触处的受力物表面,（1）大小：,（2）方向：,(3) 作用点：,静摩擦力特点：,（1）随着产生运动趋势的外力的变化而变化,（3）最大静摩擦力跟物体间

13、的压力、接触面 的材料及粗糙程度有关,跟物体间接触面的压力大小无关,（2）实际所受的静摩擦力，根据力的平衡规律 进行分析,静摩擦力的大小与物体间的压力有关系吗？,受静摩擦力作用的物体是否都静止？ 运动的物体可能受静摩擦力么？,静摩擦力可以存在于静止的物体间； 也可以存在于运动的物体间。,你能不能说出日常生活、生产中利用静摩擦力作动力的事例？,静摩擦力一定是阻力吗？,例2（多选）人用手握住一个处于竖直方向的奖杯,下列说法正确的是( ) A.奖杯越重,手握的越紧 B.手握的越紧,奖杯受到的摩擦力越大 C.不管手握得多紧,奖杯受 到的摩擦力总是一定的. D.以上说法都不正确,AC,二.滑动摩擦力,当

14、一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。,（1）直接接触且挤压 （2）物体发生相对运动 （3）接触面不光滑,2、产生条件：,1、定义：,静止的物体可能受到滑动摩擦力么？,运动的物体可以有静摩擦力； 静止的物体也可以有滑动摩擦力。,滑动摩擦力大小跟哪些因素有关呢？ 说一说你在这方面的生活经验。,研究一个物理量可能同时与几个因素有关时，应该采用怎样的方法呢？,猜想:,压力大小 粗糙程度 接触面积大小 .,实验探究,控制变量法,沿着接触面，与物体间相对运动的方向相反, 滑动摩擦力方向与接触面间弹力方向垂直。,进一步和实验证明,滑动摩擦力的大小 跟正压

15、力FN 的大小成正比。即 F = FN,是比例常数叫做动摩擦因数。它的数值跟两个物体的材料和表面粗糙程度有关，跟物体间的接触面积无关。,接触处的受力物表面,3、大小：,4、方向：,5、作用点：,静摩擦力和滑动摩擦力的对比,练习: 要使放在水平地面上重200N的木块从原 地移动，必须用70N的最小水平推力，木块从原 地移动以后，为了使它继续匀速滑动，只要60N 的水平推力就行了。 1、木块与地面的最大静摩擦力是多大? 、滑动摩擦力是多大? 、若拉力增大至80N，滑动摩擦力是多大?,70N,60N,60N,概念辨析,例1：判断说法正误： A.相互压紧的粗糙物体间总有摩擦力作用 B.相对运动的两物体

16、间总有摩擦力作用 C.有弹力一定有摩擦力 D.有摩擦力一定有弹力,辨析1：有摩擦力一定有弹力； 有弹力不一定有摩擦力。,概念辨析,例2：判断说法正误： A.静止的物体所受的摩擦力叫静摩擦力 B.受静摩擦力的物体一定静止 C.运动的物体所受的摩擦力叫滑动摩擦力 D.受滑动摩擦力的物体间一定相对运动,辨析2：受静摩擦力的物体不一定静止； 受滑动摩擦力的物体不一定运动。,考查：“相对”,传送带运送物体，物体运动； 手在桌上推动，桌静止。,概念辨析,例3：下列说法正确的是： A.摩擦力总是阻碍物体运动 B.滑动摩擦力一定阻碍物体的运动 C.滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动 D.滑动摩擦力的方向一定与运

17、动方向相反,滑动摩擦力可以是动力，但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动,例4、如图，A、B两物体竖直迭放在水平面上，今用水平力F拉B物体，两物体均静止，那么物体A和B之间是否存在摩擦力的作用？地面对B是否有摩擦力的作用？,概念辨析,考查：静摩擦力有无的判断,A,B,辨析4：静摩擦力有无判断： 1、条件判断法； 2、假设法（假设接触面光滑， 看物体是否会发生相对运动，如果物 体仍相对静止，则不受摩擦力，反之 则受静摩擦力） 3、二力平衡法：根据二力平衡 的条件判定,四.滚动摩擦,一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦。,滚动摩擦比滑动摩擦小很多。,例3 如图,在两块固定的木板间夹着质量为m

18、=3kg的木块A.所加压力FN=50N.木块和木板间的动摩擦因数=0.4(g=10N/kg)问:(1)当A静止时,两木板对A各施加多大的摩擦力?(2)若要把A向上匀速抽出，则应对A施加多大的向上拉力F1?(3)若要把A向下匀速抽出，则应对A施加多大的向下拉力F?,(1) 15N,(2) F1 = 70N,(3) F2 =10N,例4 如图,质量为M的木板置于水平桌面上,质量为m的木块在木板上向左滑动时,木板始终未动.已知木块和木板间,木板和桌面间的动摩擦因数均为.(g已知)求: (1)m所受的摩擦力F1及其方向 (2)M所受的摩擦力F2及其方向,(1) F1 = mg,(2) F2 = 0,例

19、5:一辆汽车在平直公路上，试判断下列情 况中，车上木箱所受摩擦力的方向,1、汽车由静止加速时（木箱和汽车无相对滑动）,2、汽车刹车时（二者没相对滑动）,3、汽车匀速运动时（二者没相对滑动）,4、汽车刹车，木箱在车上向前滑动,5、汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱在 车上滑动时,受力分析的步骤和要领,一般步骤： 明确研究对象； 重力总是有，方向竖直向下； 弹力看周围； 摩擦力要分析。 要领： 要按重力、弹力、摩擦力的顺序； 绕研究对象两周,找到与之接触的周围物体,根据弹力和摩擦力的产生条件,逐一分析各接触面的弹力、摩擦力； 在必要时结合假设法进行判断； 一般只分析“受”力,不分析“施”力。,对下

20、列各图中的物体A进行受力分析,画出示意图,已知所有接触面都是光滑的。,画出下列图中各物体的受力图,物体随传送带匀速运动,物体静止 在斜面上,两个物体一起 沿斜面匀速下滑,整个装置静止,F,力的合成,1、合力：,一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，这个力叫做那几个力的合力。原来的几个力叫做分力。,求几个力的合力的过程或方法，叫做力的合成。,2、力的合成：,合力与分力的作用效果相同，可以相互替代，这种思想叫等效替代。,在实际问题中，就可以用这个力来代替那几个力，这就是力的等效替代。而不是物体又多受了一个合力。,求两个力的合力时，可分别用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的

21、对角线就代表合力的大小和方向，这叫做力的平行四边形定则。,3、结论：,共点力,几个力同时作用在物体的同一点，或它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。,【温馨提示】： 平行四边形定则只适用于共点力。,1作图法(力的图示法),F1,F2,F,大小:F = 75N,方向:与F1成530斜向右上方,【例】力F145N，方向水平向右。力F260N,方向竖直向上。求这两个力的合力F的大小和方向。,平行四边形定则的应用,选择某一标度，例如用1cm长的线段表示15N的力。,作出力的平行四边形,用刻度尺测量后得知，表示合力F的对角线长5.00cm，所以合力的大小=15N(5.00/1) =75N 。,用量

22、角器量得合力F与力F1的夹角为530。,作图时的注意事项： （1） 作图时要先确定力的标度， 同一图上的各个力必须采用同一标度。 （2）表示分力和合力的有向线段共点要画成实线，与分力平行的对边要画成虚线。 （3） 在表示力的线段上要画上刻度和箭头。,迁移运用 拓展延伸,上例中根据平行四边形定则可作出下图:,解：由直角三角形知识可得：,方向：与F1成53角斜 向右上方,tan=F2/F1=4/5,= 53 ,迁移运用 拓展延伸,2、计算法求合力,1、F1、F2大小一定,夹角增大,合力如何变化? 合力什么时候最大,什么时候最小?合力的范围如何?,思考：合力是否一定比分力大？,合力与分力间夹角关系：

23、,0时，即F1、F2共线同方向： F合F1F2 合力方向与两个力的方向相同,180时，即F1、F2共线反方向： F合F1F2 方向与分力F1、F2中较大的方向相同。,合力的取值范围：F1F2 F合 F1F2,夹角越大，合力就越小： F合随F1和F2的夹角增大而减小, F合可能大于、等于、小于 F1、F2,注意：同一直线上力的合成是平行四边形定则应用的特例。,多个力合成的方法,先求两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，得到合力。,F1,F2,F3,F4,F12,F123,F1234,例题：关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系，下列说法中正确的是（ ） AF的大小随F1、F2

24、间夹角的增大而增大 BF的大小一定大于F1、F2中的最大者 CF的大小随F1、F2间夹角的增大而减小 DF的大小不能小于F1、F2中的最小者,C,练习：1、关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系，下列说法中正确的是（ ） A、分力与合力同时作用在物体上 B、分力同时作用于物体时产生的效果与合力单独作用于物体时产生的效果相同 C、F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大 D、F的大小随F1、F2间夹角的增大而减小 E、F的大小一定大于F1、F2中的最大者 F、F的大小不能小于F1、F2中的最小者,BD,2两个共点力，大小都是50 N，如果要使这两个力的合力也是50 N，这两个力之间的夹

25、角应为（ ） A300 B600 C1200 D1500,c,3两个共点力的合力最大值为35 N，最小值为5 N，则这两个力的大小分别为 N和 N.若这两力的夹角为900，则合力大小为 N,15,20,25,4、三个力的大小分别为F1=4N、 F2= 5N和F3= 6N，已知其合力为0，则F1、 F2的合力的大小和方向如何？,思考:三个力F1=4N、 F2= 5N、F3= 6N的合力F的大小的范围？,6N;与F3反向,015N,三个力F1=3N、 F2= 4N、F3= 8N的合力F的大小的范围?,115N,在一个平面内有六个共点力，它们的大小分别是F、2F、3F、4F、5F、6F,相互夹角均为

26、600，如图所示，则它们的合力的大小为多少?方向如何?,6F;与力5F同向,力的合成遵循平行四边形定则,力可以合成，是否也可以分解？,复习：力的合成,求一个力的分力的过程，叫力的分解,力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则,如果不加限制条件，一个力可分解为无数组不同的分力,力的分解,力的分解,已知放在水平面上的物体，受到与水平方向成角的拉力F 的作用,F2= F sin,F1= F cos,1按力所产生的实际作用效果进行分解,按力所产生的实际作用效果进行分解,放在斜面上的物体所受重力G产生怎样的作用效果？如何分解？,F1= G sin,F2= G cos,当增大时，F1、F2如何变

27、化？,已知放在斜面上 的物体所受重力为G， 斜面倾角为,重力有两个作用效果：一个是使物体沿斜面下滑，另一个是使物体垂直压斜面。,一个物体质量为m，沿倾角为的斜面下滑，则下面关于此受力分析图中，说法正确的是（ ） A、Gx为下滑力，施力物体是斜面 B、Gy是物体对斜面的压力，施力物体是物体 C、FN和G的合力等于Gx D、若物体匀速下滑，则没有摩擦力,课堂练习,C,用两根轻绳将物体悬挂起来。已知物体重力为G，轻绳AO与水平方向夹角为，AOB为直角。,例3,F1= G cos,F2= G sin,悬挂着的物体所受重力G产生怎样的作用效果？如何分解？,可自由转动的轻杆AC 和BC ，BC 杆水平。在它们的连接处C点施加一个竖直向下的力F,例4,F1= F /sin,F2= F cot,F1= F cot,F2= F /sin,作用在三角支架上的力F 的作用