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1、第一章力 物体的平衡,第一节重力弹力摩擦力,一、力1力的概念：物体与物体之间的_作用,相互,2力的性质(1)物质性:力不能脱离_而独立存在.没有“施力物体”或“受力物体”的力是_的,物体,不存在,(2)相互性:力的作用是_的施力(受力)物体同时也是受力(施力)物体(3)矢量性:力是矢量,既有_，又有_ ,相互,大小,方向,(4)独立性：一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体是否受到其他力的作用_ 3力的作用效果(1)使物体发_(2)改变物体的_ ,无关,形变,运动状态,4力的图示和示意图(1)力的图示：包含力的_、_ 、 _三个要素(2)力的示意图:受力分析时,作出的表示物体受到某一力的
2、有向线段,大小,方向,作用点,名师点拨：同一性质的力可以产生不同的效果；不同性质的力可以产生相同的效果,二、重力1产生：由于地球的吸引而使物体受到的力2大小：Gmg.3方向：总是_ ,竖直向下,4重心：因为物体各部分都受重力的作用，从效果上看，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,名师点拨：(1)重力的方向总是与当地的水平面垂直,不同地方水平面不同,其垂直水平面向下的方向也就不同(2)重力的方向不一定指向地心(3)并不是只有重心处才受到重力的作用,思考感悟重心的位置与哪些因素有关？提示：与质量分布和物体的形状有关,三、弹力1定义：发生弹性形变的物体由于要_，对与它接触的
3、物体产生力的作用,恢复原状,2产生的条件(1)两物体_ ；(2)发生_ 3方向(1)与物体形变方向_ ,相互接触,弹性形变,相反,(2)几种常见模型的弹力方向轻绳的拉力沿绳指向_的方向点与平面、平面与平 面接 触处的 弹力_于接触面(若是曲面则垂直 于接触处的_)指向被压或被支持的物体,绳收缩,垂直,切面,弹簧的弹力方向：总是沿_指向变回原长的方向杆的弹力方向要依照平衡条件或牛顿定律判定,弹簧轴线,4大小(1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律，其公式为Fkx.(2)非弹簧类弹力大小应由_或动力学规律求得,平衡条件,四、摩擦力1产生：相互接触且发生形变的粗糙物体间，有_或_时，在接触面上所受的
4、阻碍_或_的力,相对运动,相对运动趋势,相对运动,相对运动趋势,2产生条件：接触面_；接触面间有弹力；物体间有_ 或_3大小:滑动摩擦力Ff _ ，静摩擦力：0FfFfmax.,粗糙,相对运动,相对运动趋势,FN,4方向：与相对运动或相对运动趋势方向_5作用效果：阻碍物体间的_或_,相反,相对运动,相对运动趋势,名师点拨：(1)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动(2)受静摩擦力作用的物体不一定静止,受滑动摩擦力作用的物体不一定运动,一、弹力的有无及方向的判断方法1弹力有无的判断方法(1)根据弹力产生的条件直接判断根据物体是否直接接触并发生弹性形,变来判断是否存
5、在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况(2)利用假设法判断由于弹性形变一般很小，难以观察，因而判断弹力的有无常用“假设法”,由已知运动状态和其他条件，利用平衡条件或牛顿运动定律来分析推理例如，要判断图111中静止在光滑水平面上的球是否受到斜面对它的弹力作用，可先假设有弹力FN2存在，则此球在水平方向所受合力不为零，必,向右加速运动,与所给静止状态矛盾,说明此球与斜面间虽接触,但并不挤压,因而不存在弹力FN2.,图111,(3)根据“物体的运动状态”分析由状态分析弹力，使物体的受力必须与物体的运动状态符合， 依据物体的运动状态，由物体受力平衡(或牛顿第二定律)列方程来判断物体间的弹力是否存在,2
6、弹力的方向的判断方法(1)弹力的方向与物体形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的那 个物 体上.具体情况有以下几种：,(2)由物体的运动状态判断弹力的方向物体的受力必须与物体的运动状态相符合可根据物体的运动状态，先假设一个弹力的方向，由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程，求出弹力若所得结果为正值，其方向与假设方向相同，如果为负值，其方向与假设方向相反,特别提醒：(1)绳对物体只能产生拉力，不能产生推力，且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收缩的方向，这是由绳子本身的特点决定的.,(2)杆既可以产生拉力,也可以产生推力,弹力的方向可以沿杆,也可以不沿杆,这是杆和绳两种模型的最大区别.,即时
7、应用1(原创题)2011年8月21日在第26届世界大运会上,美国选手巴雷特以1.96 m的成绩夺得女子跳高冠军.撑杆跳高是指运动员双手握住一根特制的杆子,经过快速助跑后，运动员借助杆,支撑和弹力, 使 身体腾起 ,通过悬垂、摆体、举腿和引体等一系列动作,使身体越过一定高度,跨过横杆 . 撑 杆跳高一般分为四个过程 ：助跑、撑 杆、腾空、越杆.下列关于运动员各运动过程中的弹力,说法正确的是(),A助跑阶段，运动员不受弹力作用B撑杆时，地面对杆的弹力方向沿杆的方向C腾空时，杆对运动员弹力的方向与杆形变的方向相反D运动员脱杆越过横杆时，不受弹力作用,解析：选CD.运动员在助跑阶段，受地面支持力作用，
8、支持力属于弹力；撑杆时，地面对杆的弹力垂直地面向上，而并非沿杆的方向；腾空时，撑杆对运动员的弹力方向与撑杆形变方向相反；运动员脱杆越过横杆时，只受重力作用选项CD正确,二、摩擦力的有无及方向的判断方法1假设法即假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动,(1)若发生相对运动，则说明物体原来虽相对静止却有相对运动的趋势.且假设接触面光滑后物体发生相对运动的方向即为原来相对运动趋势的方向,从而确定静摩擦力的方向,(2)若没有发生相对运动，则说明没有静摩擦力2根据摩擦力的效果来判断其方向如平衡其他力、作动力、作阻力、提供向心力等，再根据平衡条件或牛顿定律来计算大小用牛顿第二定律判,断，关键是先判断物体
9、的运动状态(即加速度方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定合力的方向，然后由受力分析判断静摩擦力方向,3利用牛顿第三定律来判断此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向,再确定另一物体受到的摩擦力方向,特别提醒：(1)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的. (2)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但摩擦力不一定阻碍,物体的运动,摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同也可能相反，还可能成一夹角，即摩擦力可能是动力也可能是阻力.,即时应用2(2011高考海南卷)如图112所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在
10、沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力(),A等于零B不为零，方向向右C不为零，方向向左D不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右,图112,解析：选A.取物块与斜劈整体作为研究对象，由于物块匀速运动、斜劈静止，故整体所受外力之和必为零分析整体的受力可知，由于重力、地,面的支持力方向都沿竖直方向，若地面的摩擦力不为零时，其合力方向只能沿水平方向，必导致整体的合力不为零与题述矛盾，故只有A正确,三、摩擦力大小的计算1静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态时(静止或匀速)，利用力的平衡条件来判断其大小,(2)物体有加速度时，若只有摩擦力，则Ffma，例如匀速转动的圆盘
11、上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度；若除摩擦力外,物体还受其他力，则F合ma，先求合力再求摩擦力,2滑动摩擦力的计算(1)滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算，但应注意：为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关，FN为两,接触面间正压力，其大小不一定等于物体的重力滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面的面积大小也无关,(2)根据物体的运动状态判断若物体处于平衡状态，利用平衡条件求解若物体有加速度，利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解,即时应用3如图113所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin370.6，cos370.8)，质量为1 kg的滑块，以一定的初速度沿斜
12、面向下滑，斜面足够长，滑块与斜面间的动摩擦因数,为0.8.该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是图114中的(取初速度方向为正方向，g10 m/s2)(),图113,图114,解析：选A.由于mgsin37mgcos37，滑块减速下滑，因斜面足够长，故滑块最终一定静止在斜面上，开始阶段Ff滑mgcos376.4 N,方向沿斜面向上,静止在斜面上时,Ff静mgsin37 6 N,方向沿斜面向上,由于取初速度方向为正方向,故图象A正确,B、C、D均错误,如图115所示，小车上固定着一根弯成角的曲杆，杆的另一端固定着一个质量为m的球试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：,(1)小车静止；(2)小
13、车以加速度a水平向右加速运动,图115,【思路点拨】解答本题时应注意以下三点：(1)杆对小球的弹力方向不一定沿杆；(2)小车静止时，由平衡条件可以求解弹力的大小和方向；(3)小车加速运动时，可由牛顿第二定律求解弹力的大小和方向,【解析】(1)小车静止时，球处于平衡状态，由平衡条件可求：F1mg，方向竖直向上,(2)当小车以加速度a向右匀加速运动时,小球的加速度也为a，设杆对球的弹力为F2，与竖直方向的夹角为，如图116所示，则有：,图116,【答案】(1)mg竖直向上(2)见解析,【规律总结】杆产生的弹力方向可能沿杆,也可能不沿杆,需结合物体的其他受力情况、运动情况,由平衡条件或F合ma确定,
14、变式训练(2011高考江苏卷)如图117所示,石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为,重力加速度为g.若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为(),图117,如图118所示，原长分别为L1和L2，劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m1的物体，最下端挂着质量为m2的另一物体，整个装置处于静止状态,求：(1)这时两弹簧的总长(2)若用一个质量为M的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起，直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，求这时平板受到下面物体m2的压力,图118,【名师点评】有关弹簧问题的综合设计,由于既能考查相关弹力的特点规律,又能够将静力学知识、动力学知识甚至能量知识综合起来考查学生的综合应用知识的能力,所以在高考中出现的几率较大,(满分样板10分)(2011黄冈模拟)如图119所示，斜面为长方形的斜面体倾角为37，其长为0.8 m，宽为0.6 m一重为20 N的木块原先在斜面体上部，当对它施加平行于AB边,的恒力F时，刚好使木块沿对角线AC匀速下滑，求木块与斜面间的动摩擦因数和恒力F的大小,图119,
