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1、物理高中专题讲座一物理高中专题讲座一第一章第一章 力力一教材分析1内容与要求 知道力是物体之间的相互作用，知道力不能脱离物体而独立存在 力理解物体间力的作用的相互性，能在具体问题中区分出受力物体和施 力物体 知道力的作用效果与力的三要素有关，知道力的大小方向和作用点 是力的三要素 会用图示法表示一个已知的力（包括大小、方向和作用点）力 的 图 示会在有关定性研究问题中，画出力的示意图知道在力学中按力的性质分类，常见的力有：重力弹力和摩擦力 知道物体由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，知道重力 的方向是竖直向下，重力的作用点在物体的重心上重 力会根据G=mg计算物体所受的重力，会确定物体
2、的重心知道产生弹力的原因是发生弹性形变，知道形变有拉伸压缩和扭转 等种类 知道物体相互挤压时产生的弹力的方向总是垂直于物体间的接触面， 绳被拉伸时产生的弹力的方向总是沿绳指向绳的收缩方向 知道弹簧的弹力与弹簧伸长或压缩的长度成正比，会用胡克定律计算 弹簧的弹力弹 力知道劲度系数的单位和物理意义，知道弹簧的弹性限度的含义 知道当一个物体在另一物体的表面上发生相对滑动或有相对运动趋势 时，将受到阻碍相对运动的力 知道摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力 理解滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反 知道滑动摩擦力的大小与物体间的压力成正比，会用滑动摩擦力的公 式计算摩擦力 理解静摩擦力的方向与物体相对运动
3、趋势的方向相反摩擦力知道最大静摩擦力的概念 知道共点力的概念 能从力的作用效果相同的意义上理解合力 知道既有大小又有方向的物理量是矢量，知道矢量的合成遵守平行 四边形定则力 的 合 成会根据力的图示方法用平行四边形定则求合力，会根据直角三角形的 知识和三角函数的知识，求相互垂直的两个力的合力 能从力的作用效果相同的意义上理解分力 能对给定的已知力根据力的作用效果将力分解为几个不同方向的分力力 的 分 解会根据力的图示和直角三角形的知识或三角函数的知识，计算出给定 的已知力的分力2联系与结构3重点与难点 （1）物体间力的作用具有相互性 物体之间力的作用是相互的，即力总是成对出现的没有只对其它物体
4、施 力而不受其它物体作用力的物体，也没有只受其它物体的作用力而不对其它物 体施力的物体如果甲乙两个物体间发生了相互作用，则甲乙两物体既是 受力物体，同时也是施力物体若以甲为研究对象，则乙称为施力物体，甲称 为受力物体，乙对甲的作用力叫做作用力，甲对乙的作用力称为反作用力；同 样，若以乙为研究对象，甲也对乙有力的作用，此时甲称为施力物体，乙称为 受力物体，甲对乙的作用力也称为作用力，乙对甲的作用力称为反作用力 （2）摩擦力的方向 摩擦力的方向总与物体相对运动方向 或相对运动趋势方向相反，而不是与物体 的运动方向相反如图 1-1-1 所示，在水 平匀速运动的传送带上轻放上物体A，此 时由于A的速度
5、为零，相对于传送带的运 动方向水平向左，所以传送带对物体A的 摩擦力的方向水平向右也正是因为物体A受到了水平向右的滑动摩擦力，才 使得物体A最终将随传送带一起向右运动 同样，对于静摩擦力也是如此当人向东行走时，需要用脚向西蹬地面， 此时人脚相对于地面有向西运动的趋势，所以人脚受到（与相对运动趋势方向 相反）向东的静摩擦力的作用也正是由于这个摩擦力的作用，人才能实现向 东走的目的 可见，摩擦力在某些场合虽然是阻碍物体的相对运动，但却可能成为物体 运动的动力力重力产生原因大小 G=mg方向、作用点弹力产生条件：形变方向弹簧的弹力 F=kx力的概念力的描述力的种类力的大小力的方向力的作用点摩擦力产生
6、条件：有相对运动或相对运动趋势方向：阻碍相对运动种类 静摩擦力最大静摩擦力f=N力的合成力的计算力的分解平行四边形定则图 1-1-1Avva（3）关于合力与分力的几个问题 在力的分解过程中，如何确定分力的方向 分力的方向要根据所要分解的力的作用效果来确定，如放在斜面上的物体 所受的重力为什么要分解为沿斜面向下的力和垂直斜面向下的力呢？我们不妨 做一个小实验来进行解释：取一把较长的钢板尺放在水平桌面上，将一块较大 的磁铁吸附在尺的中央，逐渐抬起尺的一端，我们会发现钢尺被压弯了，所以 可将磁铁所受重力分解为一个垂直钢尺向下的力将钢尺的一端再抬高一些， 磁铁将沿钢尺所构成的斜面上滑 下来，因此可又将
7、磁铁所受重力 分解为一个沿钢尺向下的力 同样，对于如图 1-1-2 所示的 情景，如何分解重物对支架的拉 力呢？我们可以用直角三角板来 做个实验，如图 1-1-3 所示，一 只手拿着三角板两个角，另一只手用力向下拉三角板的第三个角，通过拿三角 板的两手指的感觉，我们不难确定出拉力的作用效果，从而便可找出分解拉力 的方向 合力不一定要大于分力 由于力是矢量，所以力的合成不同于代数的加法，合力的大小与分力的大 小分力之间的夹角有关如两个 10N 的共点力在合成，当这两个力之间的夹 角为 0时，其合力最大为 20N；当这两个力之间的夹角为 180时，其合力最 小为 0N当这两个力之间的夹角为其它角度
8、时，合力可能是 0 至 20N 之间的任 一值 合力和分力不能同时存在 不论是进行力的合成计算还是力的分解计算，在力的图示（或示意图）上 合力和分力往往是同时存在的，但考虑物体受力情况时，只能考虑一种情 况即只要考虑了物体所受的合力，就不能再考虑物体所受的分力；同样，只 要考虑了物体所受的分力，就不能再考虑物体所受的合力二背景资料 1素材选读 （1）关于弹簧的劲度系数 弹簧的劲度系数是反映弹簧本身弹性情况的物理量，它的大小不仅取决于 制作弹簧的材料的性质，还与弹簧自身的长度每圈弹簧间的距离以及弹簧的 直径有关可以说弹簧一旦制成后，其劲度系数将成为这个弹簧所特有的一个 定值对于这一点，我们可以通
9、过下面的具体问题来加以理解 原长为 20cm 的弹簧，下端悬挂一个重为 10N 的物体，静止后，弹簧长度为 25cm根据这些条件我们不难计算出这个弹簧的劲度系数为 200N/m 如果将这个弹簧截去 4cm，则新弹簧的劲度系数是多少？ 我们可以设想在弹性限度内，仍将重为 10N 的物体挂在这个新弹簧的下端， 只是物体静止后弹簧的伸长长度不再为 5cm 了，而应该是x=（5/20）（20- 4）=4cm 所以新弹簧的劲度系数应为：k=F/x=250N/m图 1-1-2图 1-1-3F（2）力的分类与本质 力的分类可以有不同的分类方法，如按力的作用效果来分类，可分为：拉 力压力推力动力阻力等；若按力
10、的性质来分类又可分为：万有引力、 弹力、摩擦力、电磁力等 从力的本质来看，在自然界中，小至原子基本粒子的微观世界，大至星 球星系的宏观世界，均构筑在强相互作用力弱相互作用力电磁力和万有 引力这四种力的框架中 在中学阶段所研究的力，如原子分子及宏观物体间的相互作用力主要是 电磁力和万有引力三习题解析 例题精讲 例题 1如图 1-3-1 所示，一劲度系数为k1的轻弹簧 竖直地放在水平桌面上，上面压一质量为m的物体，另一 劲度系数为k2的轻弹簧竖直地放在物体上面，其下端与物 体的上表面连接在一起要想使物体在静止时下面弹簧承 受的向下的压力大小为物体所受重力的 2/3，应将上面弹 簧的上端A竖直向上提
11、高多长的距离？ 分析与解答：在没有竖直向上拉A点时，物体下面的 弹簧承受物体的压力等于物体所受的重力当向上拉A点时，物体下面的弹簧 的压缩量将减少为原来的 2/3，即压缩量减少 1/3 根据胡克定律可知，未拉A点时，有F1=k1x1；拉A点后有 F2=k1x2 又因F1-F2=mg/3，所以有mg/3= k1（x1-x2） 因此拉A点后，物体下面的弹 簧将比原来伸长的长度为：（x1-x2）=mg/3k1 同时物体上面的弹簧将承受物体所受重力 1/3 大小的拉力而发生拉伸形变， 根据胡克定律有：F=mg/3= k2x所以A端将竖直上提的距离为d=（x1-x2）+ x=mgkk 2111 31说明
12、：在上述解答过程中我们可以看到，对于物体下面的弹簧，当弹力减 少时，弹簧的形变量也随之减小，且有F1-F2= k1（x1-x2） ，即F=kx这就 是说，弹力的改变量与形变的改变量成正比这一结论对于弹簧发生拉伸形变 时同样适用例题 2质量m=20kg 的物体放在水平地面上， 物体与地面间的动摩擦因数=0.1物体受到一 个与水平方向夹角=37大小F=200N 的拉力 作用，如图 1-3-2 所示求物体所受的合力 （sin37=0.60，cos37=0.80，g取 10N/kg） 分析与解答：求物体所受的合力，首先应对物体的受力情况进行分析，求 出物体所受到的每一个力，然后再根据平行四边形定则，求
13、出这些力的合力 本题中物体受到重力 G=mg拉力F地面对物 体的支持力N和摩擦力f=N为了求出地面对物图 1-3-1k1k2mA图 1-3-2F图 1-3-3FfGF1F2 N体的支持力N的大小，我们可以先将F分解，如图 1-3-3 所示，根据初中所学 的同一直线力的合成的知识及物体的平衡条件可知，物体沿竖直方向所受的合 力为零，即G=F2+N=Fsin+N所以N=G-Fsin=80N 物体所受的拉力沿水平方向向右的分力为F1=Fcos=160N假设物体可沿 水平地面滑行，则滑动摩擦力大小为f=N=8N由于F1f，所以原假设成 立物体沿水平方向所受的合力为：F水平=F1-f=152N 因物体沿竖直方向所受合力为零，所以其水平方向的合力，即为物体所受 的合力，即合力F合= F水平=152N
