力学中常见的三种力.ppt
第一讲力学中常见的三种力,1力的概念(1)概念：力是物体和物体间的有受力物体必有施力物体，脱离物体的力是的(2)力的四种属性：、物质性、和瞬时性相互性和物质性反映力不能离开物体而独立存在；矢量性强调力是有方向的量；说明力这种相互作用由外部条件决定(3)力的作用效果：使物体 或使物体的发生变化，两种效果可以独立产生，也可以同时产生,相互作用,不存在,相互性,矢量性,瞬时性,发生形变,运动状态,一、力,(4)力的三要素：指力的、和，力的三要素可以用 确切地表示出来(5)力的国际单位：是，用N表示2力的分类(1)按力的 分类，常见的力有 等(2)按力的 分类，常见的力有、向心力、回复力等效果不同的力，性质可以，性质不同的力，效果可以，力的性质和效果没有必然联系,大小,方向,作用点,力的图示,牛顿,性质,重力、弹力、摩擦力,效果,支持力、拉力、动力、阻力,相同,相同,1重力(1)重力概念：是由于而使物体受到的力，它的施力物体是地球(2)重力的大小：G与物体的质量m成正比，用公式表示为.(3)重力的测量：大小可以用 测出，当物体静止时对它的拉力或压力，大小等于物体受到的重力(4)重力的方向：总是(5)重力的 作用点：叫物体的重心,地球对物体的吸引,Gmg,弹簧测力计,竖直向下,等效,二、力学中常见的三种力,(6)重心位置：与物体的形状和 有关，与物体怎样放置无关质量分布均匀的、有规则几何形状的物体，其重心在几何中心上(7)悬挂法：薄板的重心位置可以用悬挂法 求出该方法的依据是二力平衡时，平衡的二力等值、反向、共线2弹力(1)弹力的产生：弹力是由直接接触的物体发生而产生的这时物体要恢复到原来的形状、对使它发生形变的物体产生的力,质量分布,弹性形变,(2)弹力的方向：点与平面、平面与平面接触处的弹力垂直于平面(若是曲面则垂直于接触处的公切面)指向被压或被支持的物体轻弹簧和细线的拉力 指向它们收缩趋势的方向硬杆一端所受弹力的方向不一定沿杆的方向(3)弹力的大小：轻弹簧在弹性限度内弹力的大小遵循 胡克定律 Fkx.轻弹簧或轻绳上弹力的大小处处.一般情况下应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来确定弹力,沿弹簧或线,相等,3摩擦力(1)摩擦力的产生：相互接触的物体间发生 或有时，在相互挤压的接触面处产生的阻碍物体间相对运动或相对运动趋势的力(2)摩擦力的产生条件：两物体间有存在；接触面；有(或相对运动趋势),相对运动,相对运动趋势,弹力,粗糙,相对运动,(3)静摩擦力：出现在两个且有 的接触面之间方向：沿着，与 的方向相反大小：0ffmax，是一个，其大小与物体所受的其他力及运动状态有关，可由平衡条件或牛顿运动定律来求；静摩擦力在达到最大之前与接触面性质、接触面之间的压力都,相对静止,相对运动趋势,接触面的切线,相对运动趋势,变量,无 关,(4)最大静摩擦力：与接触面性质有关；与压力有关；在一定条件下，可粗略认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力的大小(5)滑动摩擦力：出现在两个相对滑动接触面之间的摩擦力方向：沿着与 相反大小：FfFN(或 f=N).式中为动摩擦因数,接触面的切线,相对运动方向,考点一 弹力有无的判断弹力产生的条件是“接触且有弹性形变”若物体间虽然有接触但无拉伸或挤压，则无弹力产生在许多情况下由于物体的形变很小，难以观察到，因而判断弹力的产生要用“假设法”用“假设法”分析物体间的弹力：欲分析一物体的某一接触处是否有弹力作用，可先假设没有接触的物体，看看被研究的物体怎样运动1若被研究的物体倒向原接触物的一边，则两者之间有挤压的弹力，它们之间的弹力方向必与接触面(或接触点的切面)垂直，且指向受力物体的内部,2若被研究的物体倒向远离接触物的一边，则两者之间可能产生拉伸的弹力，倘若仅是物体与细绳连接，它们之间的弹力方向必定沿绳指向各自的外部3若被研究的物体仍不动，则两者之间无弹力例如，要判断右图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，必加速运动，与所给静止状态矛盾，说明此球与斜面虽接触，但并不挤压，故不存在弹力FN2.,【练习】在如图示的四幅图中，物体A不受摩擦力的作用，则静止的物体A分别受到几个力的作用？画出受力分析图。,考点二 弹力方向的判断1.根据物体形变的方向判定弹力的方向与作用在物体上使物体发生形变的力的方向相反，与受力物体形变的方向相同，与施力物体形变的方向相反2根据弹力和接触面或摩擦力的方向关系判定弹力的方向一定和接触面垂直，也一定和摩擦力的方向垂直3根据物体所处的运动状态判定物体的受力必须与物体运动状态符合，依据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿运动定律列方程，求解物体间的弹力.,考点三 静摩擦力方向的判断判断物体间有无静摩擦力及确定静摩擦力的方向时常用的方法有三种：1根据“相对运动趋势”来判断此法的关键是先利用“假设法”判断出物体相对运动趋势方向，即先假定没有摩擦(光滑)，若它们之间发生相对滑动，则其相对滑动的方向便是原先相对运动趋势方向；若它们之间不发生相对滑动，则说明它们之间原先并无相对运动的趋势2根据物体的运动状态，用牛顿第二定律判断此法的关键是先判明物体的运动状态(即加速度方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定合力的方向，然后受力分析判定静摩擦力的方向,如图所示，物块A和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做匀加速直线运动，若A质量为m，则很容易确定A受的静摩擦力大小为ma，方向水平向右,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注意：摩擦力总是阻碍物体的相对运动，但不一定阻碍物体的运动，它可以是阻力也可以是动力,类型一弹力的方向及大小的确定【例1】三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平面上a球的重心Oa位于球心，b球和c球的重心Ob、Oc分别位于球心的正上方和球心的正下方，如图所示三球均处于平衡状态支点P对a球的弹力为Fa，对b球和c球的弹力分别为Fb和Fc，则三力的大小关系如何？,【解析】三种情况下，支点P、Q对球的弹力都沿着它们与球心的连线指向球心，由对称性可知：P、Q两点对球的作用力大小相等，平衡时，每一种情况下，P、Q两点对球的弹力的夹角也相等由三力平衡知识可得：三种情况下P点对球的弹力相等，即FaFbFc.【答案】相等【方法技巧】(1)点与球接触时，弹力的方向一定沿半径指向球心，而与重心的位置无关(2)若三力平衡，则三力非平行就共点,【例2】如图所示小车上固定着一根弯成角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：小车静止；小车以加速度a水平向右运动；小车以加速度agtan 水平向右运动,【方法技巧】弹力的大小与方向和物体的运动状态有关，应根据平衡条件或牛顿定律来求解.,类型二运用胡克定律分析弹簧问题【例3】如图所示，两物体重力分别为G1、G2，两弹簧劲度系数分别为k1、k2，弹簧两端分别与物体和地面相连用竖直向上的力缓慢向上拉G2，最后平衡时拉力FG12G2，求该过程两个物体高度的增量h1和h2.,1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，直到它刚离开上面的弹簧在这过程中下面木块移动的距离为(),答案：C,类型三有关摩擦力的动态变化问题 2.(2011年安徽省合肥模拟)如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)，质量为1 kg的滑块，以一定的初速度沿斜面向下滑，斜面足够长，滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8.若取初速度方向为正方向，最大静摩擦力按滑动摩擦力处理，则该滑块所受摩擦力Ff 随时间变化的图象是下图中的(),【思路点拨】滑动摩擦力要由公式FfFN求解，静摩擦力由平衡条件求解并且注意它们的方向【解析】滑块开始受沿斜面向上的滑动摩擦力Ffmgcos 376.4 N，方向与规定的正方向相反；速度减为零后，受静摩擦力，由力的平衡知静摩擦力大小为mgsin 376.0 N，小于最大静摩擦力(按滑动摩擦力)6.4 N，方向也与规定的正方向相反，故选项A对【答案】A【方法技巧】求摩擦力时，要注意摩擦力的突变,3如图所示，粗糙长木板的一端固定在铰链上，木块放在木板上，开始木板处于水平位置当木板向下转动，角逐渐增大的过程中，摩擦力Ff的大小随角变化情况，可能是下图中的()答案：B,类型四 摩擦力大小的计算 4.木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m.系统置于水平地面上静止不动现用F1 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示力F作用后(),A木块A所受摩擦力大小是12.5 NB木块A所受摩擦力大小是11.5 NC木块B所受摩擦力大小是9 ND木块B所受摩擦力大小是7 N,【解析】未加F时，木块A受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，FfAkx8 N；施加F后，弹簧形变量没变，故FfA8 N，A、B错对木块B，未加F时，FfB8 N；施加F后，由于FF弹GB，故B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小FfBFF弹9 N，D错，C对【答案】C,5(2010年安徽理综，19)L型木板P上表面光滑，放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示，若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力则木板P的受力个数为()A3B4C5D6解析：对木板P进行受力分析：木板P受重力、斜面的支持力、滑块Q的弹力、弹簧的弹力和与斜面间的摩擦力5个力的作用故选C.答案：C,6(2010年新课标全国，15)一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为()答案：C,7如图所示，水平桌面上的物体A和B通过轻绳相连，在水平外力F的作用下做匀速直线运动已知绳中拉力为T，桌面对两物体的摩擦力分别是fA和fB，则有()AFfAfBT BFfAfBTCFfB DTfA解析：由于两个物体均做匀速直线运动，合外力为零，利用整体法可知FfAfB；隔离物体A，可以得到TfA；隔离物体B，可以得到FfBT.答案：D,8.如图示，在倾角为60的斜面上放一个质量为1 kg 的物体，用劲度系数100N/m的弹簧平行于斜面吊住，此物体在斜面上的P、Q两点间任何位置都能处于静止状态，若物体与斜面间的最大静摩擦力为7N，则P、Q间的长度是多大？,解：在P点时受力如图示：,kx1=mgsin 60+fm,在Q点时受力如图示,mgsin 60 fm 弹簧伸长,kx2+fm=mgsin 60,s=x1 x2=2fm/k=0.14m,思考：S的大小跟物体的质量、斜面倾角及在P点弹簧是压缩或伸长有什么关系？,答：都无关,
