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1、第一章第一章 力力 物体的平衡物体的平衡2 2力的特征力的特征 物质性：力不能脱离物质性：力不能脱离物体物体独立存在独立存在 相互性：力的作用是相互性：力的作用是相互相互的的 矢量性：力是矢量性：力是矢量矢量，既有，既有大小大小，又有，又有方向方向 力的三要素：力的三要素：大小大小、方向方向、作用点作用点 力的单位为力的单位为牛顿牛顿（N N），即使质量即使质量1 1的物体产生的物体产生1m/s1m/s2 2加速度的力为加速度的力为1N1N，其大小可用，其大小可用测力计（弹簧秤）测力计（弹簧秤）测量测量 独立性：一个力作用于某一物体上产生的效果，与这独立性：一个力作用于某一物体上产生的效果，与
2、这个物体是否同时受到其他力的作用无关个物体是否同时受到其他力的作用无关第一节：力的基本概念第一节：力的基本概念 三种常见的力三种常见的力 基础知识回顾基础知识回顾一一、力、力1 1力的定义：力是力的定义：力是物体对物体物体对物体的作用的作用5 5力的分类力的分类 按按力的性质力的性质分：重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分：重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力等分子力、电场力、磁场力、核力等 按按力的作用效果力的作用效果分：压力、支持力、拉力、动力、阻分：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等力、向心力、回复力等 性质相同的力，效果可以相同，也可以不同；效果性质
3、相同的力，效果可以相同，也可以不同；效果相同的力，性质可以相同，也可以不同相同的力，性质可以相同，也可以不同. . 按力的作用方式分：场力（如万有引力、电磁力等）按力的作用方式分：场力（如万有引力、电磁力等）和接触力（如弹力、摩擦力等）和接触力（如弹力、摩擦力等） 按研究对象分：内力和外力按研究对象分：内力和外力 3 3力的图示：用一个力的图示：用一个带箭头的线段带箭头的线段表示力的表示力的大小、方向、大小、方向、作用点作用点的方法，叫做力的图示的方法，叫做力的图示4 4力的作用效果：使受力物体发生力的作用效果：使受力物体发生形变形变或使受力物体的或使受力物体的运动状态运动状态发生改变发生改变
4、( (即使物体产生加速度即使物体产生加速度) )例例1下列关于力的叙述正确的有：下列关于力的叙述正确的有： A A、力是物体对物体的作用，总是成对出现的。、力是物体对物体的作用，总是成对出现的。 B B、只有相互接触的物体，才有力的作用。、只有相互接触的物体，才有力的作用。 C C、两物体相互作用不一定要直接接触。、两物体相互作用不一定要直接接触。 D D、直接接触的物体间一定有力的相互作用。、直接接触的物体间一定有力的相互作用。例例2下列关于力的作用效果的叙述中正确的是：下列关于力的作用效果的叙述中正确的是： A A、物体的运动状态发生改变，则物体必定受到力的、物体的运动状态发生改变，则物体
5、必定受到力的作作 用。用。 B B、物体运动状态没有发生改变，物体也可能受到力、物体运动状态没有发生改变，物体也可能受到力的的 作用。作用。 C C、力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还同、力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还同力力 的作用点有关。的作用点有关。 D D、力作用在物体上，必是同时出现形变和运动状态、力作用在物体上，必是同时出现形变和运动状态的的 改变。改变。 A、C A、B 、 C1 1产生：重力是由于产生：重力是由于地球的吸引地球的吸引而产生的地球周围的物体，无而产生的地球周围的物体，无论与地球接触与否，运动状态如何，都要受到地球的吸引力，因此论与地球接触与否，运动状
6、态如何，都要受到地球的吸引力，因此任何物体都要受到重力的作用任何物体都要受到重力的作用 说明：重力是万有引力的一个分力，万有引力的另一个分说明：重力是万有引力的一个分力，万有引力的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一般情况下在地球表面附近近似认为重力等于万有引力一般情况下在地球表面附近近似认为重力等于万有引力一、重力和万有引力的区别和联系一、重力和万有引力的区别和联系物体在地球上不同的纬度处随地球自转所物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力大小不同，重力大小也不同。需的向心力大小不同，重力大小也不
7、同。两极处，物体所受重力最大，大小等于万两极处，物体所受重力最大，大小等于万有引力，赤道上，物体所受重力最小，有引力，赤道上，物体所受重力最小，G G+ +F F向向= =F F引引图图1-1-31-1-3二重力二重力强化训练强化训练1将地球视作质量分布均匀的球体，一质量为将地球视作质量分布均匀的球体，一质量为m的物体位于的物体位于地球赤道上时重力大小为地球赤道上时重力大小为G1，当它位于地球北极时重力大，当它位于地球北极时重力大小为小为G2，以，以R表示地球半径，以表示地球半径，以T表示地球的自转周期，表示地球的自转周期，则以下说法正确的是则以下说法正确的是( )A.G1=G2B.G2-G1
8、=C.G1-G2=D.当将此物体移到其他天体（如火星）上后，此物当将此物体移到其他天体（如火星）上后，此物 体就不再受到重力作用体就不再受到重力作用B4 4重心：重力的等效作用点重心的位置与重心：重力的等效作用点重心的位置与物体的形状物体的形状和和质量的分布质量的分布有关重心有关重心不一定不一定在物体上在物体上质量分布均匀、质量分布均匀、形状规则形状规则的物体的重心在的物体的重心在几何中心上几何中心上薄板类物体的重心薄板类物体的重心可用可用悬挂法悬挂法确定确定二、对重心的理解二、对重心的理解图图1-1-42 2大小：大小：G Gmgmg g g为重力加速度重力的大小可用弹簧为重力加速度重力的大
9、小可用弹簧秤测量当物体在竖直方向秤测量当物体在竖直方向静止静止或或匀速直线运动匀速直线运动时，物体时，物体对弹簧测力计的拉力或压力，大小等于物体受到的重力对弹簧测力计的拉力或压力，大小等于物体受到的重力3 3方向：总是方向：总是竖直向下竖直向下，并不严格指向地心（赤道、两，并不严格指向地心（赤道、两极除外），极除外），不可理解为跟支持面垂直不可理解为跟支持面垂直病人在医院里输液时病人在医院里输液时,液体一滴滴从玻璃液体一滴滴从玻璃 瓶中滴下瓶中滴下,在液体不断滴下的过程中在液体不断滴下的过程中,玻璃瓶玻璃瓶连连 同瓶中液体共同的重心将同瓶中液体共同的重心将( ) A.一直下降一直下降 B.一直
10、上升一直上升 C.先降后升先降后升 D.先升后降先升后降C强化训练强化训练2如图如图1-1-5（甲）所示，当一辆货车只放（甲）所示，当一辆货车只放一个油筒时，汽车（含油筒）的重心位一个油筒时，汽车（含油筒）的重心位置为置为C1，现在该车上再放上另一个相同，现在该车上再放上另一个相同的油筒时，汽车（含油筒）的重心位置的油筒时，汽车（含油筒）的重心位置变为变为C2（如图（如图1-1-5（乙）所示），则以（乙）所示），则以下关于下关于C2的位置的说法中正确的是的位置的说法中正确的是( )A.C2在在C1左侧左侧 B.C2在在C1右侧右侧C.C2比比C1位置高位置高 D.C2比比C1位置低位置低图图1
11、-1-5 A、C变式练习变式练习1 1 如图所示如图所示, ,两辆车以相同的速度做匀速运动两辆车以相同的速度做匀速运动; ;根据图中根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )( )A.A.物体各部分都受重力作用物体各部分都受重力作用, ,但可以认为物体各部分所受重力集中但可以认为物体各部分所受重力集中于一点于一点B.B.重力的方向总是垂直向下的重力的方向总是垂直向下的C.C.物体重心的位置与物体形状或质量分布有关物体重心的位置与物体形状或质量分布有关D.D.力是使物体运动的原因力是使物体运动的原因AC例例3 关于物体的重心说法正确的是关于物体的重心说
12、法正确的是A A、重心就是物体内最重的一点；、重心就是物体内最重的一点；B B、重心是物体各部分受重力的合力的作用点；、重心是物体各部分受重力的合力的作用点；C C、任何有规则形状的物体、任何有规则形状的物体, ,它的重心必在其几何中心它的重心必在其几何中心; ;D D、重心是物体受重力的作用点、重心是物体受重力的作用点, ,所以重心总是在物体上所以重心总是在物体上, ,不可能在物体外；不可能在物体外；例例4关于重力的说法正确的是（关于重力的说法正确的是（ ）A A、重力的方向总是指向地心；、重力的方向总是指向地心；B B、重力的大小可以用弹簧秤直接测量；、重力的大小可以用弹簧秤直接测量；C
13、C、物体重力的大小等于它压在水平支持物上的力；、物体重力的大小等于它压在水平支持物上的力；D D、重力的施力物体是地球。、重力的施力物体是地球。 B B、D3 3方向：弹力的方向与施力物体的形变方向方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反相反 压力、支持力的方向总是压力、支持力的方向总是垂直垂直于接触面或接触面的于接触面或接触面的切面，总指向切面，总指向被压、被支持被压、被支持的物体的物体 绳的拉力总是沿绳指向绳绳的拉力总是沿绳指向绳收缩收缩的方向的方向 杆的弹力杆的弹力不一定不一定沿杆的方向沿杆的方向 轻弹簧的拉力或压力轻弹簧的拉力或压力沿弹簧的轴线方向沿弹簧的轴线方向三弹力三弹力1 1定义
14、：发生弹性形变的物体，由于要定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状恢复原状，对跟，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力2 2产生条件：产生条件： 两物体两物体相互接触相互接触、接触处有、接触处有（弹性）形变（弹性）形变几种典型物体模型的弹力特点比较几种典型物体模型的弹力特点比较模型模型轻绳轻绳轻杆轻杆弹簧弹簧形变情况形变情况伸长忽略不计伸长忽略不计认为长度不变认为长度不变可伸长可缩短可伸长可缩短施力与受力施力与受力情况情况只能受拉力只能受拉力即能受拉力又能即能受拉力又能受压力受压力同杆同杆力的方向力的方向始终沿绳始终沿绳不一定沿杆不一定沿杆沿弹簧轴
15、向沿弹簧轴向力的变化力的变化可发生突变可发生突变可发生突变可发生突变只能发生渐变只能发生渐变4 4弹力的大小弹力的大小 对弹簧，在弹性限度内弹力的大小可以由对弹簧，在弹性限度内弹力的大小可以由胡克胡克定律定律F F = = kxkx 计算，其中计算，其中k k 表示表示弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数，由，由弹簧弹簧本身的性质本身的性质决定，决定，x x 表示表示弹簧的形变量弹簧的形变量（即伸长或缩小的（即伸长或缩小的长度）长度）拓展公式为拓展公式为 F F = = k k x x 对没有明显形变的物体（如桌面、绳子等物体）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，弹力大小由物
16、体的受力情况和运动情况受力情况和运动情况共同决定，一般共同决定，一般由力学规律（如平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、动由力学规律（如平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、动量定理等）求出量定理等）求出 一根张紧的轻绳上的拉力大小处处一根张紧的轻绳上的拉力大小处处相等相等三、微小形变下弹力的判断三、微小形变下弹力的判断1.“1.“假设法假设法”：其基本思路是假设将与研究对象接触的物：其基本思路是假设将与研究对象接触的物体都体都撤掉撤掉，判断研究对象的，判断研究对象的运动状态是否发生改变运动状态是否发生改变，若运，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此动状态不变，则此处不存在弹力，若运
17、动状态改变，则此处一定存在弹力。处一定存在弹力。MNNAG如图所示如图所示, ,小球小球A A在车厢内随车厢一起向右运动在车厢内随车厢一起向右运动, ,可根据小球的运动可根据小球的运动状态分析车厢后壁对球状态分析车厢后壁对球A A的弹力的情况的弹力的情况. .2.2.根据根据“物体的运动状态物体的运动状态”分析弹力分析弹力 由运动状态分析弹力，即由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体物体的受力必须与物体的运动状态相符合的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由平衡条件，依据物体的运动状态，由平衡条件（或牛顿第二定律）列方程，求解物体间的弹力。（或牛顿第二定律）列方程，求解物体间的弹力。若车厢
18、和小球做匀速直线运动若车厢和小球做匀速直线运动, ,则小球则小球A A受力平衡受力平衡, ,所以后车厢对所以后车厢对小球无弹力小球无弹力. .若车厢和小球向右做加速运动若车厢和小球向右做加速运动, ,则由牛顿第二定律可知则由牛顿第二定律可知, ,后车厢壁后车厢壁对小球的弹力水平向右对小球的弹力水平向右. .例例1.1.如图所示，一根弹性杆的一端固定一个如图所示，一根弹性杆的一端固定一个重量是重量是2 N2 N的小球，小球处于静止状态时，的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力弹性杆对小球的弹力( )( ) A. A.大小为大小为2 N2 N，方向平行于斜面向上，方向平行于斜面向上 B.
19、B.大小为大小为1 N1 N，方向平行于斜面向上，方向平行于斜面向上 C. C.大小为大小为2 N2 N，方向垂直于斜面向上，方向垂直于斜面向上 D. D.大小为大小为2 N2 N，方向竖直向上，方向竖直向上 解析解析 弹性杆对小球的弹力与小球受到的重力等大反向，弹性杆对小球的弹力与小球受到的重力等大反向，大小为大小为2 N2 N，方向竖直向上，方向竖直向上. .D强化训练强化训练3如图如图1-1-7 所示，一小车上固定有倾角为所示，一小车上固定有倾角为的斜的斜面，一光滑小球，紧靠斜面放于小车上，试分面，一光滑小球，紧靠斜面放于小车上，试分析以下两种情况下，小球的受力情况。析以下两种情况下，小
20、球的受力情况。()小球随小车一起沿水平面向右做匀速直小球随小车一起沿水平面向右做匀速直 线运动；线运动；()小球随小车一起沿水平面向右做匀加速小球随小车一起沿水平面向右做匀加速 直线运动，且加速度大小满足直线运动，且加速度大小满足a=8 NF F12 12 , , 故物体没动，受的静摩擦力为故物体没动，受的静摩擦力为7 N7 N，方向向右，方向向右. .（2 2）撤去）撤去F F1 1后，后，F F2 2=6 N f=6 N fm ，物体将向左运动，受到滑动摩，物体将向左运动，受到滑动摩擦力作用擦力作用 f f2 2=8 N,=8 N,方方向向左向向左. . 答案答案 （1 1）7 N 7 N
21、 水平向右水平向右 （2 2）6 N 6 N 水平向左水平向左 （3 3）8 N 8 N 水平向右水平向右例例3.如图甲所示如图甲所示, ,A A、B B两物体叠放在一起，放在光滑的水平面上，从两物体叠放在一起，放在光滑的水平面上，从静止开始受到一变力的作用静止开始受到一变力的作用, ,该力与时间的关系如图乙所示，该力与时间的关系如图乙所示，A A、B B始终相对静止，则下列说法不正确的是（始终相对静止，则下列说法不正确的是（ ） A. A.t t0 0时刻，时刻，A A、B B间静摩擦力最大间静摩擦力最大 B. B.t t0 0时刻，时刻，B B速度最大速度最大 C.2 C.2t t0 0时
22、刻，时刻，A A、B B间静摩擦力最大间静摩擦力最大 D.2 D.2t t0 0时刻，时刻，A A、B B位移最大位移最大A例例4 .水平皮带传输装置匀速传送物体过程中，物水平皮带传输装置匀速传送物体过程中，物体受到的摩擦力体受到的摩擦力 方向可能出现哪几种情形？方向可能出现哪几种情形？若若V2V1，木块受到的摩擦力方向与，木块受到的摩擦力方向与V1同向；同向；若若V2=V1 ，f=0；若若V2V1，木块受到的摩擦力的方向与，木块受到的摩擦力的方向与V1反向。反向。V1V2例例5.5. 长直木板的上表面的一端放置一个铁块，木板长直木板的上表面的一端放置一个铁块，木板放置在水平面上，将放置铁块的
23、一端由水平位置缓慢放置在水平面上，将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相对水平面的位置保持不变，地向上抬起，木板另一端相对水平面的位置保持不变，如图所示铁块受到摩擦力如图所示铁块受到摩擦力f f木板倾角变化的图线可木板倾角变化的图线可能正确的是能正确的是（ ）aABCD c c 【例题【例题2】如图】如图1-1-15所示，质量分别为所示，质量分别为m和和M的两物体的两物体P和和Q叠放在倾角为叠放在倾角为的斜面上，的斜面上，P、Q之之 间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为1，Q与斜面间的动摩与斜面间的动摩擦因数为擦因数为2。当它们从静止开始沿斜面滑下时。当它们从静止开始沿斜面滑下时(
24、两物体始终保持相对静止两物体始终保持相对静止)，物体，物体P受到的摩受到的摩擦力擦力f( ) A.沿斜面向上沿斜面向上 B.沿斜面向下沿斜面向下 C.f=1mgcos D.f=2mgcos图图1-1-15 【思路点拨】【思路点拨】(1)判断静摩擦力的方向时，第一要注意物体之间判断静摩擦力的方向时，第一要注意物体之间的相对运动趋势，第二还要结合物体的运动状态。的相对运动趋势，第二还要结合物体的运动状态。 （2）公式）公式f=FN只能用于求滑动摩擦力，而不能用它来求静摩只能用于求滑动摩擦力，而不能用它来求静摩擦力大小，计算静摩擦力大小时，只能依据物体所处的状态，运用擦力大小，计算静摩擦力大小时，只
25、能依据物体所处的状态，运用平衡条件或牛顿运动定律求解。平衡条件或牛顿运动定律求解。解解: :先取先取PQPQ为一整体，受力分析如图所示为一整体，受力分析如图所示. .由牛由牛顿第二定律得：（顿第二定律得：（M M+ +m m) )g gsin sin - -F Ff fQ Q=(=(M M+ +m m) )a a F Ff fQ Q= =2 2F FN N F FN N=(=(m m+ +M M) )g gcos cos 以上三式联欢立可得以上三式联欢立可得a a= = g gsin sin - -2 2g gcos cos 再隔离再隔离P P物体，设物体，设P P受到的静摩擦力为受到的静摩擦
26、力为F Ff fP P, ,方向沿方向沿斜面向上，对斜面向上，对P P再应用牛顿第二定律得：再应用牛顿第二定律得：mgmgsin sin - -F Ff fP P= =mama 可得出可得出F Ff fP P= =2 2mgmgcos cos 答案答案 A、D 【触类旁通【触类旁通2】在图】在图1-1-16所示的四种情况中，物体所示的四种情况中，物体P受静摩擦力作受静摩擦力作用的是用的是( )C、D方法提炼方法提炼静摩擦力方向的判断方法静摩擦力方向的判断方法1.1.假设法假设法2.状态法状态法:二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律，可以判断二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律，可以判断
27、静摩擦力的方向静摩擦力的方向例例6.如图所示，长方形斜面体倾角为如图所示，长方形斜面体倾角为3737，其长为，其长为0.8 m,0.8 m,宽为宽为0.6 m.0.6 m.一重为一重为20 N20 N的木块原先在的木块原先在 斜面体上部斜面体上部, ,当对它当对它施加平行于施加平行于ABAB边的恒力边的恒力F F时时, ,刚好可使木块沿对角线刚好可使木块沿对角线ACAC匀速匀速下滑下滑, ,求木块与斜面间的动摩擦因数求木块与斜面间的动摩擦因数和恒力和恒力F F的大小的大小. .解解: :画出木块在斜面内的受力图，由平衡条件可知，重力沿斜面向画出木块在斜面内的受力图，由平衡条件可知，重力沿斜面向下的分力下的分力mgmgsin 37sin 37与水平推力与水平推力F F的合力与木块受到的滑动摩擦力的合力与木块受到的滑动摩擦力构成平衡力构成平衡力, ,由几何关系可得由几何关系可得物体受到的滑动摩擦力为物体受到的滑动摩擦力为由滑动摩擦公式得由滑动摩擦公式得个人观点供参考，欢迎讨论
