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1、 力 物体的平衡本章概述本章知识所处的地位：力是物理学的基本概念，本章内容在高中物理中既是基础又是重点。本章的中心内容是对力的基本认识和对力学问题的基本处理方法，如“受力分析”、“力的合成和分解”、 隔离体法和整体法等。本章中力的平衡问题是力学基本方法的初步运用，复习时应多加体会。定 义 要 素 效果 大小方向作用点形 变改变运动状态力是物体对物体的作用力的图示平动转动力矩点摩擦力点力的合成法则 算力的图示力的分解物体受力分析弹 力重 力力力的基本概念分 类运 算共点力的平衡 知识网络：专题一 力 重力 弹力【考点透析】一 本专题考点：力的基本概念、三种常见的力二 理解和掌握的内容1力（1）力
2、的概念：力是物体对物体的作用。理解：力是一种作用，区别于平常所说的“力气”。力的作用可以通过物体的直接接触实现，也可以通过场来实现。（2）力的性质：物质性力不能脱离物体而独立存在相互性力总是成对出现的，物体之间的力的作用是相互的矢量性力既有大小又有方向，遵从矢量运算法则（3）力的描述：力有三要素，即大小、方向、作用点，描述一个力必须说明这三点。除直接说明外，描述一个力还可以用做力的图示的方法。（4）力的作用效果：使物体产生形变；使物体产生加速度。（5）力的分类：按力的性质（即力的产生机理）可分为：重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、安培力、洛伦兹力、核力等。按力的作用效果可分为：拉力、压力、支
3、持力、动力、阻力、浮力、下滑力、向心力、回复力等。2重力（1）由于地球的吸引而产生的，本质上是地球对物体的万有引力的一个分力。（2）重力的大小：G=mg。重力应是万有引力和物体随地球自转所需向心力的矢量差，其大小应比万有引力略小，在通常的计算中一般可做近似处理，取mgF引，gGM/R2。重力的大小和物体的运动状态无关，在超重、失重和完全失重的状态下重力均不会发生改变。（3）重力的方向：竖直向下，即和水平面垂直的方向。不能说成垂直地面。（4）重心：物体的重力的等效作用点。重心的位置由物体的形状和质量分布决定，质量分布均匀的物体其几何中心就是物体的重心。物体的重心可以在物体上，也可以不在物体上（如
4、均质圆环，木工用的拐尺等）。3弹力（1）概念：发生弹性形变的物体对与它相接触的物体施加的力的作用。产生机理：发生弹性形变的物体，由于要恢复形变，就会对阻碍它恢复形变的物体施加弹力的作用。例如放在桌面上的物体受到弹力是由于桌面发生了弹性形变。（2）产生条件：（相互）接触；（发生弹性）形变。弹力有无的判断可以用假设（拿开）法、平衡法或者其他运动规律。（3）大小：在弹性限度内，弹力的大小随形变量的增大而增大。对弹簧有胡克定律。（4）方向：总是指向形变恢复的方向。压力或支持力的方向总是垂直于接触面；绳的拉力的方向总是沿绳指向绳收缩的方向；杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。图11【例题精析】例题1 关于力
5、的概念,下列说法正确的是：A.一个受力物体可以找到两个以上的施力物体B.力可以从一个物体传给另一个物体C.只有相互接触的物体之间才可能存在力的作用D.一个受力物体可以不对其它物体施力分析与解答：一个物体可以同时受到几个力的作用，故A正确；传力的概念是错误的，如图1-1我们只能说物体由于受到人的推力的作用而对墙产生压力，而人的推力并没有直接作用在墙上，故B错；弹力和摩擦力都是接触力，但重力、电场力等都是通过场来实现的，相互作用的物体不一定直接接触，C错；施力物体同时一定是受力物体，受力物体同时一定是施力物体，D错。思考与拓宽：“固体传递力”，是同学们普遍认同的经验体会，除了本题中的否定分析之外，
6、你能否通过其他途径，如利用牛顿运动定律等深入分析其错误性。例2如图1-2甲所示，小球和光滑斜面接触，悬线绷紧且处于竖直方向，则小球受到的作用力是图1-2甲A.重力和绳的拉力B.重力、绳的拉力和斜面的支持力C.重力和斜面的弹力D.重力、绳的拉力和下滑力解析：关键是看小球受不受斜面的支持力。可用拿开法判断，即假设撤掉斜面，小球的平衡也不会受到影响，所以实际没有弹力；或根据力的平衡条件直接分析，若有弹力，小球受力如图1-2乙所示，弹力的水平分力无法平衡。可见,平衡条件的利用有时是分析受力的重要方法。思考拓宽：如图1-3所示两种情况，物体A受物体B的弹力吗？（接触面均光滑）【能力提升】知识与技能1下面
7、的说法中正确的是A.带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，而这个力是脱离施力物体单独存在的B.正在飞行中的炮弹受到重力、空气阻力和向前的冲力C.力的大小、方向、作用点相同，性质就一定相同D.放在粗糙水平面上的物体做匀速运动，也不能说明力是维持物体运动的原因2关于重力和重心的下列说法，正确的是A.物体的重力是由于物体受到地球的万有引力而产生的B.物体的重心总在物体上C.正方形物体的重心在它的几何中心D.只有物体的重心才受到重力作用3.下列关于力的说法中，不正确的是A.所有物体间力的作用都是相互的图1-4B.施力物体必定也是受力物体C.汽车发动机运转，产生了牵引力，可见有的力不是物体施加的D.力是使物
8、体产生形变和改变运动状态的原因4. 如图1-4所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为k=4102N/m，挂的重物的质量分别为m1=2kg，m2=4kg。若不计弹簧质量，取g=10m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为A.、10 B.10、C.15、10D.10、15图1-55如图1-5，水平地面上放着一个球，一根直杆斜靠在球上，直杆上的 A点和B点受到两个弹力，关于它们的方向，下列说法正确的是A.A点和B点的弹力都垂直地面向上B.A点的弹力垂直地面向下，B点的弹力垂直地面向上C.A 点的弹力垂直地面向上，B点的弹力垂直直杆斜向上D.A 点和 B 点的弹力都垂直直杆斜向上6关于弹
9、力和形变，以下说法正确的是A.两物体如果相互接触，就一定会产生相互作用的弹力B.两物体如果相互挤压而发生了弹性形变，就会产生相互作用的弹力C.两物体如果不接触，也有可能有相互作用的弹力D.两物体间有弹力作用，物体不一定发生了形变 能力与素质7关于弹簧的弹力和劲度系数k，下列说法中正确的是A.同样粗细的金属丝绕制的弹簧一定具有相同的劲度系数B.把劲度系数为k的弹簧剪成等长的两段，每段弹簧的劲度系数仍为kC.弹簧的弹力和长度成正比D.在弹性限度内，弹簧的弹力和形变量成正比FAO图1-68.质量为m的铁球在水平推力F的作用下静止于竖直光滑墙壁和光滑斜面之间。球跟倾角为的斜面的接触点为A，推力的作用线
10、通过球心O，球的半径为R，如图1-6，若水平推力缓慢增大，在此过程中球对斜面的作用力缓慢增大；墙对球的作用力始终小于推力F；斜面对球的支持力为mgcos；推力F对A点的力矩为FRcos 上述结论中正确的是：A. B. C. D. 9有一根弹簧,受到20N的拉力作用时长为11cm，再增加40N拉力作用时,弹簧再伸长2cm，求：(1)弹簧的原长。(2)弹簧的劲度是多少N/m？ 专题二 摩擦力【考点透析】一 本专题考点：静摩擦力的大小和方向，滑动摩擦力的大小和方向二 理解和掌握的内容1摩擦力的产生相互接触又相互挤压的物体之间若相对滑动则产生滑动摩擦力；若存在相对滑动的趋势则产生静摩擦力。注意：（1）
11、无论是滑动摩擦力还是静摩擦力都起着阻碍物体相对滑动的作用，但应注意是阻碍相对滑动，并不一定阻碍物体的运动。无论是滑动摩擦力还是静摩擦力都即可以充当动力，又可以充当阻力（请读者自己针对这四种情况各举一例）；（2）我们通常所说物体运动与否一般是以地为参照物的，所以不能绝对的说静止的物体受到的就是静摩擦力，运动的物体受到的就是滑动摩擦力；（3）由于静摩擦力和滑动摩擦力规律不同，分析摩擦力的有无、大小和方向应首先明确是静摩擦力还是滑动摩擦力。2摩擦力的方向滑动摩擦力的方向一定和相对滑动的方向相反，即A受B的摩擦力和A相对B滑动的方向相反。静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反，它的判断方法有如下几种：（1
12、）直接根据相对滑动的趋势判断。一般采用“假设光滑法”，即先假设接触面光滑，不存在摩擦力，分析物体将会发生怎样的相对运动，从而判断相对滑动趋势的方向。（2）根据物体的运动状态，通过牛顿第二定律分析。关键是先搞清物体的加速度方向，再根据牛顿第二定律确定合外力，然后做受力分析确定摩擦力方向。如图1-7滑块随水平转台一起做匀速圆周运动，需要指向圆心的向心力，受力分析知，这个力只能由静摩擦力提供，由此得到静摩擦力的方向。当物体处在平衡态时则可根据力的平衡条件判断。（3）通过牛顿第三定律判断。（4）如果物体处于平衡态，可以根据力的平衡（各个方向的合外力为零）判断。3摩擦力的大小如果是滑动摩擦力，可直接由摩
13、擦力定律计算，即f=N，注意其中N不一定等于物体的重力。如是静摩擦力，则不能用摩擦力定律计算，而应根据物体的运动状态，运用共点力的平衡条件或牛顿第二定律求解。在弹力相同的情况下，两个物体之间的最大静摩擦力一般大于滑动摩擦力，但在有的计算中往往认为近似相等。【例题精析】例题1 如图1-8，物体被皮带向上传送,皮带的速度为V1 =5m/s,物体的速度为V2 =3m/s, 下列有关物体和皮带所受摩擦力的说法正确的是 A.物体所受摩擦力方向向下图8V2V1 B.物体所受摩擦力方向向上C.皮带所受摩擦力方向向下D.皮带所受摩擦力方向向上 解析：本题要考查的是对滑动摩擦力方向的认识, 因为滑动摩擦力的方向
14、是与物体间的相对运动方向相反，不一定与物体运动方向相反，而现在所指的相对性是针对某一摩擦力的施力者和受力者而言。在本例中，物体所受摩擦力的施力者是皮带，虽然物体向上运动，但这个向上运动是相对地面的，而地面对物体是没有摩擦力的，因为它们之间并不接触。由于物体相对皮带是向下运动的，它受到皮带的摩擦力当然方向是向上的，。确答案是BC。例题2 下列关于摩擦力的叙述中，正确的有A.滑动摩擦力的方向总是跟物体运动方向相反B.静摩擦力既能做正功，又能做负功C.滑动摩擦力只能做运动物体的阻力D.物体静止时一定受到静摩擦力作用解析：本题重在考察对摩擦力概念的辨析。滑动摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反，这里的
15、“相对”是对与其相接触的存在摩擦的物体而言，而物体的运动在中学阶段一般是指相对地球的，所以二者的方向不总是相同的。故A错。静摩擦力与物体的相对运动趋势方向相反，与物体的运动方向可能相同，也可能相反，所以可能做正功，也可能做负功。滑动摩擦力的方向可能和物体的运动方向一致（你能举例码？），这时它是动力，注意滑动摩擦力是和相对运动方向相反，跟物体的运动方向没有必然联系。故C错。静摩擦力产生在物体有相对运动趋势时，虽然这时的物体处于相对静止，但不是等同于静止（通常说的静止是以地面为参照物）。故D错。所以正确选B。【能力提升】知识与技能关于摩擦力下面说法中正确的是A.摩擦力的大小随正压力的增大而增大B.两个物体之间
