湖南人教新课标高中总复习第1轮物理第2章第1讲力的基本概念及三种常见力

1、近五年的高考试题中本章知识百分之百出现，考点主要涉及对物体的受力分析如弹簧的弹力、摩擦力、共点力的合成与分解、物体的平衡等本章单独出题往往以受力分析、摩擦力、物体的平衡为主，题型为选择题，难度适中 鉴于本章是物理学的基础，仍然是高考的重点、热点，其中受力分析、摩擦力和力的合成与分解将是重点中的重点，在考查能力这一命题的原则下，出题人会考虑以创新的情景来考核这部分内容命题的题型将不会有大的变化,力与物体的平衡是物理学的基础，力的概念与受力分析贯穿于整个高中物理部分，力的合成与分解是运用等效的思想观点而建构的知识体系，它的运算满足平行四边形定则，既可以应用数学的思想方法，又可以借助物理的思维方式，

2、因此对这部分要求考生应当从思想方法与思维能力角度来进行复习本章在考试命题方面主要涉及的内容与方法是：,1着重考查的知识点有：力的合成与分解、弹力、摩擦力概念及其在各种形态下的表现形式对受力分析的考查涵盖了高中物理的所有考试热点问题此外，基础概念与实际联系也是当前高考命题的一个趋势 2考试命题特点：这部分知识可单独考查，多为受力分析，共点力平衡的计算等，也常同时涉及几个知识点，而且都是牛顿定律、动量、功和能、电磁学的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核,3考试命题涉及的基本方法：综合分析法、动态变化的分析与判断、图解法、整体与隔离法、正交分解法、等效变换法、相似类比法临界状态的界

3、定以及数学方法(主要是函数思想、三角知识、几何知识等),力与物体的平衡,力,常见的三种力的产生和大小，方向及作用,力与物体的平衡,力：,物体的平衡：,第1讲,力的基本概念及三种常见力,一、力的概念 1力是物体之间的相互作用. 力的基本特征有： 力的物质性：力是不能离开物体而独立存在的 力的相互性：施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体 力的矢量性：力不仅有大小，而且有方向,2力的作用效果有两个：一是使物体产生形变；二是使物体的运动状态发生改变. 3力的三要素：力的大小、方向、作用点称为力的三要素 力的单位：在国际单位制中力的单位是牛顿，符号为N.力的大小可以用测力计测量. 力的图示

4、：用一条带箭头的有向线段表示力，线段的长度表示力的大小，同时应该有明确的标度，箭头表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点力的示意图是为了对物体进行受力分析而作的，它侧重于力的方向和作用点,4力的分类 (1)根据力的性质分类：如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等 (2)根据力的作用效果分类：如拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等 (3)根据力的作用方式分类：如重力、电场力为场力；弹力、摩擦力为接触力 (4)根据研究对象分类：内力和外力,二、三种常见力 1重力 重力的概念：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力重力不等于物体受到的地球的吸引力；一切物体都受重力作用，物体所受重力的

5、施力物体是地球；物体所受的重力与它所处的运动状态、速度大小无关 重力的方向：总是竖直向下. 重力的大小：重力G跟物体的质量m成正比，即Gmg.,一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心. 物体重心的位置与物体的形状及物体的质量分布情况有关，与物体的放置状态、运动状态无关质量分布均匀的规则物体的重心在其几何中心物体的重心不一定在物体上 对于形状不规则的薄板状物体，可用悬挂法确定其重心的位置,2弹力 发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生的力叫弹力 (1)弹力产生的条件：两物体直接接触；有弹性形变. (2)弹

6、力的方向：力垂直于两物体的接触面具体说来： 支撑面的弹力：支持力的方向总是垂直于支撑面，指向被支持的物体；压力总是垂直于支撑面指向被压的物体,点与面接触时弹力的方向：过接触点垂直于接触面 球与面接触时弹力的方向：在接触点与球心的连线上 球与球相接触的弹力方向：垂直于过接触点的公切面 弹簧两端的弹力方向：与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状的方向其弹力可为拉力，可为压力 轻绳对物体的弹力方向：沿绳指向绳收缩的方向，即只为拉力,杆的弹力：既可沿杆向里(拉力)，也可沿杆向外(推力或支持力)，还可不沿杆的方向 (3)弹力的大小： 弹簧、橡皮条类：在弹性限度内，弹力的大小跟形变关系符合胡克定律：Fkx.

7、式中k叫弹簧的劲度系数，单位：N/m.k由弹簧本身的性质决定(与弹簧的材料、粗细、直径及原长都有关系) 其他情况下的弹力计算，要根据物体所处的运动状态，由平衡条件或动力学规律来求,3滑动摩擦力 (1)定义：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力 (2)产生条件：接触面粗糙；有弹力；有相对运动. (3)滑动摩擦力的方向：总跟接触面相切，并且跟物体的相对运动方向相反,(4)滑动摩擦力的大小：滑动摩擦力跟正压力成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比公式：FFN，F表示滑动摩擦力大小，FN表示正压力的大小，叫动

8、摩擦因数. 说明：FN表示两物体表面间的压力，性质上属于弹力，不是重力，更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定 与接触面的材料、接触面的粗糙情况有关，无单位 滑动摩擦力大小与相对运动的速度大小无关,(5)效果：总是阻碍物体间的相对运动，但并不总是阻碍物体的运动，可能是动力，也可能是阻力. 4静摩擦力 (1)定义：互相接触的两物体存在相对运动的趋势而又保持相对静止时，在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力，叫静摩擦力,(2)静摩擦力的大小： 静摩擦力的大小随着运动趋势强弱变化而在0最大静摩擦力Fm之间变化，跟相对运动趋势强弱程度有关，但跟接触面相互挤压力FN无直接关系由受力物体所处的运动状态根

9、据平衡条件或牛顿第二定律来计算 最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，在中学阶段讨论问题时，如无特殊说明，可认为它们数值相等,一、怎样判断弹力的有无？ 解答：1对于形变明显的情况(如弹簧)可由形变直接判断 2对于接触处的形变不明显，判断其弹力的有无可用以下方法 (1)拆除法 即解除所研究处的接触，看物体的运动状态是否改变若不变，则说明无弹力；若改变，则说明有弹力,(2)分析主动力和运动状态来判断是否有弹力 分析主动力就是分析沿弹力所在方向上，除弹力以外其他力的合力看该合力是否满足给定的运动状态，若不满足，则存在弹力；若满足，则不存在弹力,例如，一块铁板折成如图211所示形状，光滑的球置于水平面BC上，

10、铁板和球一起向右加速运动；沿垂直AB斜向上匀速运动；试分析AB面对球有无弹力,二、静摩擦力方向的判断方法 解答：静摩擦力的方向沿着两物体接触面的切线，与相对运动趋势相反，而相对运动趋势的方向又难以判断，一般可以采用下列方法判断静摩擦力的方向 1假设法：首先假设两物体的接触面是光滑的，判断物体将向什么方向滑动，从而确定相对运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向 2根据物体的运动状态用平衡条件或牛顿运动定律判断静摩擦力的方向,例如，如图212所示，在拉力F作用下，A、B一起在水平地面上做匀速运动，对A来说，它在水平方向受到向右的拉力F而处于平衡状态，根据平衡条件知，A必然受沿A、B接触面向左的静

11、摩擦力作用由于物体B相对地面向右滑动，所以B在地面上受到向左的滑动摩擦力作用，根据平衡条件可知在A、B接触面上，B受到向右的静摩擦力作用,三、如何计算摩擦力的大小？ 解答：求摩擦力首先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力 1若已知相互摩擦的物体间的动摩擦因数及正压力FN，滑动摩擦力F可以根据公式FFN直接计算出大小 2由于受力或运动情况的不同，静摩擦力的大小具有不确定性和被动适应性，静摩擦力的大小会随着引起相对运动趋势的外力的增大而增大,在0Fm范围内，静摩擦力的大小可根据二力平衡条件求得，它的大小总是与引起相对运动趋势的外力大小相等当两物体一起做加速运动，具有加速度时，可用牛顿第二定律确定静摩擦力的

12、大小,1对力、重力、重心等概念的理解 例1：有关重力的论述中正确的是() A物体受到的重力是由于地球对物体的吸引而产生的 B在同一位置，物体静止时比它运动时受到的重力要大些 C重力的作用点重心就是物体上最重的一点 D物体的重心可能在物体上，也可能在物体外,解析：重力是由于地球的吸引而产生的，A对在同一位置，地球所受的重力与它的运动状态无关，B错重心是物体上各部分所受的重力作用集中于此点，是等效，不能说是最重的点，C错重心位置跟物体的形状有关，还与物体的质量分布有关，可能在物体上，也可能在物体外，D对,答案：AD,方法点拨:重力大小Gmg，质量的大小与物体的运动状态、空间位置无关，要判断重力是否

13、发生变化，关键是分析g的变化物体的重心可以在物体上，也可在物体外，重心位置与物体的质量分布、物体的形状有关,变式训练1：跳高运动员在下图所示的四种过杆姿势中，重心最能接近甚至低于横杆的是( ) 解析：四种过杆姿势中，前三种过杆时，重心均在杆之上，而背越式过杆时，头、躯干、腿依次过杆，身体的大部分与杆接近甚至低于杆，所以选D.,D,2弹力有无及方向的判断 例2：请在图213中按要求画出杆或球所受弹力的方向 (1)杆靠在墙上； (2)杆放在半球形的槽中； (3)B球通过细线悬挂于A球上； (4)球用细线悬挂在竖直墙上,解析：(1)杆在重力作用下对A、B两处都有挤压作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹

14、力方向与接触点的平面垂直 (2)杆对C、D两处有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力垂直其切面指向球心，D处弹力垂直杆斜向上,(3)物体A与地面之间是平面与平面的相互接触，地面对物体A的支持力F1垂直接触面向上；与球B是曲面与曲面之间的相互接触，先作出两曲面的公切面C，球B对物体A的压力F2垂直两曲面的公切面C并通过物体A、B的球心 (4)球挤压墙壁，拉伸绳子，所以墙对球的弹力与墙垂直；绳子产生的弹力沿绳斜向上,答案：,方法点拨：弹力方向与施力物体的形变方向相反，与受力物体的形变方向相同如果是点面接触则弹力垂直于面；如果是点与曲面接触则弹力方向垂直于过点的曲面的切面；如果是曲面与

15、曲面接触则弹力方向垂直于公切面,变式训练2：如图214所示，用轻质细杆连接的A、B两物体正沿着倾角为的斜面匀速下滑，已知斜面的粗糙程度是均匀的，A、B两物体与斜面的接触情况相同试判断A和B之间的细杆上是否有弹力，若有弹力，求出该弹力的大小；若无弹力，请说明理由,解析：以A、B两物体及轻杆为研究对象，当它们沿斜面匀速下滑时，有 (mAmB)gsin(mAmB)gcos0 解得tan 再以B为研究对象，设轻杆对B的弹力为F，则 mBgsinFmgcos0 将tan代入上式，可得F0，即细杆上没有弹力,方法点拨：本题在解答过程中，是假设弹力存在，并假设弹力的方向，然后根据假设的前提条件去定量计算，从

16、而判断弹力是否存在,3弹力大小的计算 例3：如图215所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安装在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕过滑轮，绳与滑轮间的摩擦不计，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端下面挂一个重物，BO与竖直方向夹角45，系统保持平衡若保持 滑轮的位置不变，改变的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小变化的情况是(),A只有角变小，弹力才变小 B只有角变大，弹力才变大 C不论角变大或变小，弹力都变大 D不论角变大或变小，弹力都不变,解析：绳A和绳C的拉力大小与方向均不变，所以其合力不变，对滑轮而言，杆的作用力必与两绳拉力的合力平衡，所以杆的弹力大小与方向均不变，D正确,答案:D,方法点拨:

17、物体间的弹力作用不是通过弹簧连接时，计算弹力应根据平衡条件或牛顿运动定律求解弹簧的弹力由胡克定律计算,变式训练3：如图216所示，物体质量为M，与甲、乙两弹簧相连接，乙弹簧下端与地面连接，甲、乙两弹簧质量不计，其劲度系数分别为k1和k2，起初甲处于自由伸长状态现用手将弹簧甲上端A缓缓上提，使乙产生的弹力的大小变为原来的1/3，则手提甲的上端A应向上移动( ) A(k1k2)Mg/3k1k2 B2(k1k2)Mg/3k1k2 C4(k1k2)Mg/3k1k2 D5(k1k2)Mg/3k1k2,解析：问题中强调的是“大小”变为原来的1/3，没有强调乙是处于压缩状还是拉伸状若乙处于压缩状，F2F0/

18、3；若乙处于拉伸状，F4F0/3，F0Mg.两弹簧串接，受力的变化相等，由胡克定律，Fkx、x甲F/k1、x乙F/k2、两弹簧长度总变化xx甲x乙所以B、C正确,答案:BC,方法点拨：要注意弹簧的形变有拉伸和压缩两种情况处理弹簧伸长、压缩问题，变抽象为具体的另一方法是恰当比例地、规范地画出弹簧不受力情况的原长情形图，画出变化过程状态图，进行对比观察，在图中找到不变的因素或位置不动的端点(弹簧的上端或下端)将一切变化的因素或变化的端点与不变的因素或不动的端点对比“看齐”，从而确定变化的量,4摩擦力 例4：如图217所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向做匀速运动，关于物体A所受的摩擦

19、力，下列说法正确的是() A甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相同 B甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相反 C甲、乙两图中A均不受摩擦力 D甲图中A不受摩擦力，乙图中 A受摩擦力，方向与F相同,解析：用假设法分析：甲图中，假设A受摩擦力，其合力不为零，与A做匀速运动在水平方向受力为零不符，所以A不受摩擦力乙图中，假设A不受摩擦力，A将相对于B沿斜面向下运动，从而A受沿斜面向上的摩擦力，故D为正确选项,答案:D,方法点拨：假设分析法是判断静摩擦力是否存在及其方向最常用、最方便的方法，特别应注意，当物体所处环境及所受其他外力变化时，静摩擦力的大小、方向也可能发生变化,变式训练4：(2009山东济南市一模)如图218所示，质量为m的小物块静止地放在半径为R的半球体上，物块与半球体间的动摩擦因数为，物块与球心的连线与水平地面的夹角为，下列说法中正确的是( ) A地面对半球体的摩擦力方向水平向左 B物块对半球体的压力大小为mgcos C物块所受摩擦力大小为mgc