1、21力的概念 三个性质力第二章 相互作用第一讲 力的概念 三个性质力课时安排：2课时教学目标：1理解力的概念；2掌握重力、弹力、摩擦力的产生、大小和方向3掌握受力分析的基本方法和基本技能本讲重点：1弹力、摩擦力2受力分析本讲难点：弹力、摩擦力的分析与计算考点点拨：1弹力方向的判断及大小计算2摩擦力方向的判断及大小计算3受力分析的一般方法第一课时一、力的概念及三个常见的性质力1力的概念：力是物体对物体的作用。（1）力的物质性：力不能离开物体而独立存在，有力就一定有“施力”和“受力”两个物体。二者缺一不可。（2）力的相互性：力的作用是相互的（3）力的作用效果：形变；改变运动状态。（4）力的表达：力
2、的图示2力的分类（1）按性质分：重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力 （按现代物理学理论，物体间的相互作用分四类：长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用；短程相互作用有强相互作用和弱相互作用。宏观物体间只存在前两种相互作用。）（2）按效果分：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力 （3）按产生条件分：场力（非接触力）、接触力。3重力：由于地球的吸引而使物体受到的力。（1）方向；总是竖直向下（2）大小：Gmg注意：重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力。由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力。（3
3、）重心：重力的等效作用点。重心的位置与物体的形状及质量的分布有关。重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体，重心在几何中心上薄板类物体的重心可用悬挂法确定。4弹力（1）弹力的产生条件：弹力的产生条件是两个物体直接接触，并发生弹性形变。（2）弹力的方向：与弹性形变的方向相反。（3）弹力的大小对有明显形变的弹簧，弹力的大小可以由胡克定律计算。对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。胡克定律可表示为（在弹性限度内）：F=kx，还可以表示成F=kx，即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。“硬”弹簧，是指弹簧的k值较大。（同样的力F作用下形变
4、量x较小）几种典型物体模型的弹力特点如下表。项目轻绳轻杆弹簧形变情况伸长忽略不计认为长度不变可伸长可缩短施力与受力情况只能受拉力或施出拉力能受拉或受压可施出拉力或压力同杆力的方向始终沿绳不一定沿杆沿弹簧轴向力的变化可发生突变同绳只能发生渐变5摩擦力（1）摩擦力产生条件：两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。这四个条件缺一不可。两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件。（没有弹力不可能有摩擦力）（2）滑动摩擦力大小在接触力中，必须先分析弹力，再分析摩擦力。 只有滑动摩擦力才能用公式F=FN，其中的FN表示正压力，不一定等于重力G。（3）静摩擦力大小必须明确，静摩擦
5、力大小不能用滑动摩擦定律F=FN计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，既Fm=FN静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可能的取值范围是：0Ff Fm（4）摩擦力方向摩擦力方向总是沿着接触面，和物体间相对运动（或相对运动趋势）的方向相反。摩擦力的方向和物体的运动方向可能相同（作为动力），可能相反（作为阻力），可能和物体速度方向垂直（作为匀速圆周运动的向心力）。在特殊情况下，可能成任意角度。二、高考要点精析（一）对力的概念的理解考点点拨力是物体间的相互作用，要理解力的物质性、相互性并能理解力的作用效果决定于力的三要素，及力的大小、方向和作用点。【例
6、1】（2003春季）在滑冰场上，甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动。假定两板与冰面间的动摩擦因数相同。已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于 （ ）A在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力B在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间C在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度D在分开后，甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小解析：根据相互作用的规律，在推的过程中，作用力与反作用力大小相等，相互作用的时间相等，故A、B均错。分离后，两者所受滑动摩擦力分别为f1=m1g，f2=m2g，由牛顿第二定律得，两者加速度大小相等，均为g。故D错误。甲在冰上滑行的距离比乙
7、远，由运动学公式v2=2as，可知甲的初速度大于乙的初速度，故C正确。答案： C考点精炼1下列关于力的说法中，正确的是 （ ）A力不能离开施力物体和受力物体而独立存在的B马拉车前进，马对车有拉力作用，但车对马没有拉力作用C根据效果命名的同一名称的力，性质也一定相同D只有两物体直接接触时才会产生力的作用（二）关于重力与重心的考查考点点拨重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。在地球表面附近，可以认为重力近似等于万有引力。重心：重力的等效作用点。重心的位置与物体的形状及质量的分布有关。重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体，重心在几何中心上【例2】（2004春季上海综合）“神州”五号的飞行
8、可看成近地运行，杨利伟的质量是65kg，他在运行过程中的向心力可估算为_N。解析 本题考查重力与万有引力的关系。2005年的考试大纲对重力与万有引力的关系作了调整，明确表述为：重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力。答案：6.31026.5102 N考点精炼2关于物体的重力和重心，下列说法中正确的是 （ ）A物体的重力就是地球对物体的吸引力B物体静止时，对水平支持物的压力就等于物体的重力C重心就是物体中最重的一点，可用悬挂法确定重心的位置D物体的重心可以不在物体上（三）关于弹力有无的判断及大小计算考点点拨弹力产生的条件是“接触且有弹性形变”。其大小计算要根据物体的运动状态，由二力平衡（
9、或牛顿第二定律）求解。【例3】画出图中物体A所受的力（P为重心，接触面均光滑）解析：判断弹力的有无，可以采用拆除法：“拆除”与研究对象（受力物体）相接触的物体（如题中的绳或接触面），如果研究对象的运动状态不发生改变，则不受弹力，否则将受到弹力的作用。各图受力如下图所示。考点精炼3如图所示，水平放置的两固定的光滑硬杆OA、OB成 角，在两杆上各套一个轻环，两环用轻绳相连，现用恒力F沿OB方向拉下面的环，当两环稳定时，绳中张力大小为_（四）关于弹力方向的判断考点点拨压力、支持力的方向总是垂直于接触面指向被压或被支持的物体；绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。如果轻直
10、杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。【例4】 如图所示，光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。解析：由于弹力的方向总是垂直于接触面，在A点，弹力F1应该垂直于球面，所以沿半径方向指向球心O；在B点弹力F2垂直于墙面，因此也沿半径指向球心O。点评：注意弹力必须指向球心，而不一定指向重心。又由于F1、F2、G为共点力，重力的作用线必须经过O点，因此P和O必在同一竖直线上，P点可能在O的正上方（不稳定平衡），也可能在O的正下方（稳定平衡）。【例5】 如图所示，重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止，试画
11、出杆所受的弹力。解析：A端所受绳的拉力F1沿绳收缩的方向，因此沿绳向斜上方；B端所受的弹力F2垂直于水平面竖直向上。点评：由于此直杆的重力不可忽略，其两端受的力可能不沿杆的方向。杆受的水平方向合力应该为零。由于杆的重力G竖直向下，因此杆的下端一定还受到向右的摩擦力f作用。考点精炼5（2001理综）如图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连结起来，木块与地面间的滑动摩擦因数均为.现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 （ ）AL+m1g BL+ （m1+m2）gCL+m2g DL+ （）g6（2003上海
12、）如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧。在这过程中下面木块移动的距离为 （ ）A B C D 第二课时（六）摩擦力的方向及大小计算考点点拨（1）摩擦力的方向滑动摩擦力的方向：“滑动摩擦力的方向和物体间相对运动的方向相反”，这是判断滑动摩擦力方向的依据。摩擦力方向可能和物体运动方向相同（作为动力），可能和物体运动方向相反（作为阻力），还可能和物体速度方向垂直（作为匀速圆周运动的向心力）。在特殊情况下，可能成任意角度。静摩擦力的方向：“静摩擦力的方向和物
13、体间相对运动趋势的方向相反”。可用假设法判断，也可根据物体的运动情况利用平衡条件或牛顿第二定律判断。（2）摩擦力的大小必须明确，是静摩擦力还是滑动摩擦力。滑动摩擦力可用公式F=FN，计算。其中的FN表示正压力。静摩擦力大小不能用F=FN计算，要根据物体的受力情况和运动情况由平衡条件或牛顿第二定律计算。【例7】（2005天津理综）如图所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦），P悬于空中，Q放在斜面上，均处于静止状态。当用水平向左的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，则 （ ） AQ受到的摩擦力一定变小BQ受到的摩擦力一定变大C轻绳上拉力一定变小D轻
14、绳上拉力一定不变解析 物体P静止不动，轻绳上拉力和P的重力平衡，故轻绳上拉力一定不变，D项正确。若开始时，Q有下滑趋势，静摩擦力沿斜面向上，用水平恒力向左推Q，则静摩擦力减小；若开始时，Q有上滑趋势，静摩擦力沿斜面向下，用水平恒力向左推Q，则静摩擦力增大。因此，Q受到的摩擦力大小不确定。答案：D【例8】（2002江苏）如图所示，物体叠放在水平桌面上，水平力为Fb=5N、Fc=10N，分别作用于物体B、C上，A、B和C仍保持静止。以f1、f2、f3分别表示A与B、B与C、C与桌面间的静摩擦力的大小，则 （ ）Af1=5N，f2=0，f3=5NBf1=5N，f2=5N，f3=0 Cf1=0，f2=
15、5N，f3=5NDf1=0，f2=10N，f3=5N解析 本题考查摩擦力的产生条件及力的平衡条件。A与B之间无相对滑动趋势，故f1=0，根据物块B的水平方向平衡条件可判定f2=5N，再分析C的平衡条件，则得出f3=5N，即C项正确。答案：C考点精炼7如图所示，质量为m，横截面为直角三角形的物块ABC，AB边靠在竖直墙面上，物块与墙面间的动摩擦因数为。F是垂直于斜面BC的推力，物块沿墙面匀速下滑，则摩擦力的大小为 （ ）A B C D （七）物体的受力分析考点点拨1明确研究对象在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象
16、可以使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（即研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力。2按顺序找力先场力（重力、电场力、磁场力），后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）。3只画性质力，不画效果力画受力图时，只能按力的性质分类画力，不能按作用效果（拉力、压力、向心力等）画力，否则将出现重复。4需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形（或三角形）在解同一个问题时，分析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力，千万不可重复。【例9】 如图所示，倾角为的斜面A固定在水平面上。木块B、C的质量分别
17、为M、m，始终保持相对静止，共同沿斜面下滑。B的上表面保持水平，A、B间的动摩擦因数为。当B、C共同匀速下滑；当B、C共同加速下滑时，分别求B、C所受的各力。解析：先分析C受的力。这时以C为研究对象，重力G1=mg，B对C的弹力竖直向上，大小N1= mg，由于C在水平方向没有加速度，所以B、C间无摩擦力，即f1=0。再分析B受的力，在分析 B与A间的弹力N2和摩擦力f2时，以BC整体为对象较好，A对该整体的弹力和摩擦力就是A对B的弹力N2和摩擦力f2，得到B受4个力作用：重力G2=Mg，C对B的压力竖直向下，大小N1= mg，A对B的弹力N2=(M+m)gcos，A对B的摩擦力f2=(M+m)
18、gsin由于B、C 共同加速下滑，加速度相同，所以先以B、C整体为对象求A对B的弹力N2、摩擦力f2，并求出a ；再以C为对象求B、C间的弹力、摩擦力。这里，f2是滑动摩擦力N2=(M+m)gcos， f2=N2=(M+m)gcos沿斜面方向用牛顿第二定律：(M+m)gsin-(M+m)gcos=(M+m)a可得a=g(sin-cos)。B、C间的弹力N1、摩擦力f1则应以C为对象求得。由于C所受合力沿斜面向下，而所受的3个力的方向都在水平或竖直方向。这种情况下，比较简便的方法是以水平、竖直方向建立直角坐标系，分解加速度a。分别沿水平、竖直方向用牛顿第二定律：f1=macos，mg-N1= m
19、asin，可得：f1=mg(sin-cos) cos N1= mg(cos+sin)cos点评：由本题可以知道：灵活地选取研究对象可以使问题简化；灵活选定坐标系的方向也可以使计算简化；在物体的受力图的旁边标出物体的速度、加速度的方向，有助于确定摩擦力方向，也有助于用牛顿第二定律建立方程时保证使合力方向和加速度方向相同。考点精炼8如图所示，用跟水平方向成角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右运动，木块和天花板间的动摩擦因数为，求木块所受的摩擦力大小。三、考点落实训练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
20、可以用天平测量2关于地球上的物体，下列说法中正确的是 （ ）A物体静止时不受到重力作用 B物体只有落向地面时才受到重力作用 C物体落向地面时比物体上抛时所受的重力小 D物体所受重力的大小与物体的质量有关，与物体是否运动及怎样运动无关 3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 4一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5下列说法中不正确的
21、是 （ ）A书放在水平桌面上受到的支持力，是由于书发生了微小形变而产生的B用细木棍拨动浮在水中的圆木，圆木受到的弹力是由于细木棍发生形变而产生的C绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向D支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体6关于摩擦力，下面说法正确的是 （ ）A摩擦力的方向总是和物体的运动方向相反B相互压紧，接触面粗糙的物体之间总有摩擦力C相互接触的物体之间，压力增大，摩擦力一定增大D静止的物体受到静摩擦力的大小和材料的粗糙程度无关7如图所示，用水平力F把一铁块紧压在竖直墙壁上静止不动，当F增大时 （ ） A墙对铁块的弹力增大 B墙对铁块的摩擦力增大 C墙对铁块的摩擦力不变
22、D墙与铁块间的摩擦力减小8下列说法，正确的是 （ ）A物体所受摩擦力的大小不仅跟接触面的性质和物体对接触面的压力有关，有时也跟物体的运动情况有关B静摩擦力的方向总是沿接触面的切线方向，且跟物体运动的方向相反C滑动摩擦力的大小F跟物体对接触面压力的大小FN成正比，其中FN是弹性力，在数值上等于物体的重力D静摩擦力是变力，压力增大时，静摩擦力也随着增大9关于相互接触的两个物体之间的弹力和摩擦力，以下说法中正确的是 （ ） A有弹力必定有摩擦力B有摩擦力必定有弹力C摩擦力的大小一定与弹力大小成正比D摩擦力方向与弹力方向始终垂直10如图所示，物体A、B、C叠放在水平桌面上，力F作用在物体C上后，各物体
23、仍保持静止状态，那么以下说法正确的是 （ ）AC不受摩擦力作用BB不受摩擦力作用CA受的各个摩擦力的合力不为零DA、B、C三个物体组成的整体所受摩擦力为零11物体M位于斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用处于静止状态，如图所示，如果将外力F撤去，则物体（ ）A会沿斜面下滑 B摩擦力方向一定变化C摩擦力变大 D摩擦力变小13质量为5kg的物体静止在水平桌面上，当受到20N的水平推力作用时开始滑动，接着以18N的水平推力可维持物体在水平桌面匀速直线运动，该物体受到的最大静摩擦力为_，物体与桌面的动摩擦力因数_；当水平推力为15N而物体仍运动时，物体受到的摩擦力为_；当水平推力为15N而物体静止时
24、，物体受到的摩擦力为_；当水平推力为40N时，物体受到的摩擦力又为_。（g=10N/kg）14 如图所示，在水平桌面上重为200N的A木块被B木块拉着，当B为100N时，A刚好开始移动，当B为80N时，A可保持匀速运动，则A与桌面间的动摩擦因数为_，如果B为50N，A受的摩擦力为_N，如果B为120N，A受的摩擦力为_N。 15如图所示，A、B为两个相同木块，置于光滑水平面上。A、B间最大静摩擦力Fm=5N。拉力F至少多大，A、B才会相对滑动？考点精炼参考答案1A2BD3 4A 解析：小球受重力m1g、绳拉力F2=m2g和支持力F1的作用而平衡。如图所示，由平衡条件得，F1= F2，得。故选项A正确。5A6C7AD8木块受力如图所示。由竖直方向合力为零可得FN +G =Fsin，因此有：f =(Fsin-G)考点落实训练参考答案1A 2D 3ABC 4AB 5A 6D7AC 8A 9BD 10B 11BD 12B1320N0.3618N15N18N140.450N80N15拉力大小至少为F=10N
