1、第1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单位是牛顿，符号是N.2力的性质(1)物质性：力不能脱离而存在没有“施力物体”或“受力物体”的力是不存在的(2)相互性：力的作用是相互的施力(受力)物体同时也是受力(施力)物体(3)矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向(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相互物体无关力的图示与受力示意图是有区别的力的图示要求严格画出力的大小和方向，在相同标度下用线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向；受力示意图着重于力的方向的图示，不要求作出标度运动状态大小、方向、作用点二、重力1产生：由于地球的吸引而使
2、物体受到的力2大小：Gmg.3方向：总是4重心(1)定义：为了研究方便认为各部分受到的重力集中作用的点(2)位置确定质量分布均匀的规则物体重心在其对于形状不规则或者质量分布不均匀的物体，重心可用确定(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(4)重力是万有引力的一个分力竖直向下几何中心悬挂法三、弹力1定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的作用2产生的条件(1)两物体；(2)发生弹性形变3方向：弹力的方向总是与物体形变的方向4大小(1)弹簧类弹力在弹性限度内
3、遵从胡克定律，其公式为；k为弹簧的劲度系数，单位：N/m.(2)非弹簧类弹力大小应由平衡条件或动力学规律求得相互接触相反Fkx四、摩擦力1定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上产生阻碍或的力2产生条件：接触面粗糙；接触面间有弹力；物体间有相对运动或相对运动趋势3大小：滑动摩擦力FfFN，静摩擦力0FfFfmax.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(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(3)接触面处有摩擦力时一定有弹力，且弹
4、力与摩擦力方向总垂直，反之不一定成立相对运动相对运动趋势相反相对运动相对运动趋势1关于重力，以下说法正确的是()A重力的方向总是垂直地面向下的B把空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小C挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力D同一物体在地球各处重力大小是不一定相同的解析：重力的方向是竖直向下，故A错在空气或其他液体中，重力大小始终不变，故B错重力和拉力是两种性质的力，故C错在地球的不同位置处，g略有差别，故D对答案：D2下列关于重心、弹力和摩擦力的说法，正确的是()A物体的重心并不一定在物体的几何中心上B劲度系数越大的弹簧，产生的弹力越大C动摩擦因数与物体之间的压力成反比，与滑动摩擦
5、力成正比D静摩擦力的大小是在零和最大静摩擦力之间发生变化解析：由重心的概念可知A项正确；弹簧弹力的大小还与其形变量有关，B项错；动摩擦因数与压力和滑动摩擦力无关，C项错；静摩擦力的大小范围为0G)竖直向上拉弹簧测力计，则稳定后弹簧测力计的读数分别为()A乙图读数为F0G，丙图读数为F0GB乙图读数为F0G，丙图读数为F0GC乙图读数为F0，丙图读数为F0GD乙图读数为F0G，丙图读数为F0解析：弹簧测力计的读数与弹簧的形变成正比，按图乙方式外壳受力F0FG，则弹簧测力计的读数FF0G，按图丙方式弹簧测力计的读数直接由F0引起，弹簧测力计的读数为F0，D正确答案：D弹力的有无及方向的判断方法1弹
6、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)利用假设法判断对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉，看物体还能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定存在弹力(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相符合，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
7、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(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例1 如图甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体，ACB30；图乙中轻杆HP
8、一端用铰链固定在竖直墙上，另一端P通过细绳EP拉住，EP与水平方向也成30，轻杆的P点用细绳PQ拉住一个质量也为10 kg的物体g取10 N/kg，求：(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EP的张力FEP之比；(2)横梁BC对C端的支持力；(3)轻杆HP对P端的支持力思路点拨 解答本题时可按以下思路分析：自主解答 图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力分别取C点和P点为研究对象，进行受力分析如图甲和乙所示(1)图甲中轻绳 AD 跨过定滑轮拉住质量为 M1 的物体，物体处于平衡状态，绳 AC 段的拉力 FACFCDM1g图乙中由 F
9、EPsin30FPQM2g 得 FEP2M2g，所以得FACFEP M1g2M2 g12.(2)图甲中，根据几何关系得：FCFACM1g100 N，方向和水平方向成 30角斜向右上方(3)图乙中，根据平衡方程有 FEPsin 30M2gFEPcos 30FP所以 FPM2gcot 30 3M2g173 N，方向水平向右答案(1)12(2)100 N，方向与水平方向成30角斜向右上方(3)173 N，方向水平向右1(2012 年百银模拟)如图所示，质量为 m 的物体悬挂在轻质支架上，斜梁 OB 由铰链与 AB 连接且与竖直方向的夹角为.设水平横梁 OA 和斜梁 OB 作用于 O 点的弹力分别为
10、F1 和 F2，则以下结果正确的是()AF1mgsin BF1 mgsin CF2mgcos DF2 mgcos 解析：以 O 点为研究对象，受力如图，则 F2cos mg，F2 mgcos，D 正确，C 错误F1F2sin mgtan，故 A、B 错误答案：D静摩擦力的有无及方向判断方法静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，而相对运动趋势不如相对运动直观，它具有很强的隐蔽性，所以静摩擦力的方向判定较困难为此常用下面几种方法：1假设法利用假设法判断摩擦力的有无及方向的思维程序如下：2反推法从研究物体表现出的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件，分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用，
11、就容易判断摩擦力的方向了3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、提供向心力等用牛顿第二定律判断，关键是先判断物体的运动状态(即加速度方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定合力的方向，然后由受力分析判定静摩擦力的方向例如，如图中物块A(质量为m)和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做匀加速直线运动时，摩擦力提供A物体的加速度，A、B之间的摩擦力大小为ma，方向水平向右4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摩擦力的方向与物体运动方向，可能相同，也可能相反，还可能成一定夹角例2(
12、2012年日照模拟)如图所示，倾角为的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，A、B、C都处于静止状态则()AB受到C的摩擦力一定不为零BC受到水平面的摩擦力一定为零C不论B、C间摩擦力大小、方向如何，水平面对C的摩擦力方向一定向左D水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等思路点拨 解答本题应把握以下两点：(1)B受到C的摩擦力方向取决于绳的拉力与B所受重力沿斜面向下的分力的大小关系(2)水平面对C的支持力既不等于B、C的总重力，也不等于A、B、C的总重力自主解答 以B物体为研究对象，沿斜面方向受到重力沿斜面方向向下的分力、绳的拉力
13、和静摩擦力，静摩擦力的大小等于重力沿斜面方向向下的分力与拉力的合力，所以可能为0，可能沿斜面向上或向下，A项错误；利用整体法可知不论B、C间摩擦力大小、方向如何，水平面对C的摩擦力方向一定向左，B项错误，C项正确；同理，在竖直方向利用整体法判断水平面对C的支持力等于B、C的总重力减去拉力在竖直方向上的分力，D项错误答案 C2如图所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向做匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是()A甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相同B甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相反C甲、乙两图中A均不受摩擦力D甲图中A不受摩擦力，乙图中A受摩擦力，方向与F
14、相同解析：(1)水平面上叠加的物体间摩擦力分析，甲图中选用假设法，A、B在拉力F作用下一起匀速运动，若A受摩擦力，则A物体受力不平衡与已知相矛盾，故A、B间无摩擦力(2)斜面上叠加的物体间摩擦力分析，乙图中选用假设法，设AB间光滑无摩擦力，A沿斜面方向受力不平衡，不能匀速运动故有摩擦力答案：D 摩擦力大小的计算方法计算摩擦力的大小，首先要判断摩擦力是属于静摩擦力还是滑动摩擦力，然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的特点计算其大小1静摩擦力大小的计算根据物体所受外力及所处的状态(平衡或加速)可分为两种情况：(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断其大小(2)物体有加速度时，若
15、只有摩擦力提供加速度，则Ffma.例如匀速转动的圆盘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(3)最大静摩擦力并不一定是物体实际受到的力，物体实际受到的静摩擦力一般小于或等于最大静摩擦力最大静摩擦力与接触面间的压力成正比一般情况下，为了处理问题的方便，最大静摩擦力可按近似等于滑动摩擦力处理2滑动摩擦力的计算滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算，应用此公式时要注意以下几点：(1)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为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面的
16、大小也无关(1)在分析摩擦力的方向时，要注意静摩擦力的方向的“可变性”和滑动摩擦力方向的“相对性”(2)考查摩擦力时，经常结合共点力的平衡条件和牛顿运动定律来确定摩擦力的大小和方向例3 用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧的伸长量为L，现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L，斜面倾角为30，如图所示则物体所受摩擦力()A等于零B大小为12 mg，方向沿斜面向下C大小为 32mg，方向沿斜面向上D大小为 mg，方向沿斜面向上思路点拨 解答本题时应注意平衡条件的应用，首先对物体进行受力分析，建立坐标系，规定正方向，假设未知力的方向与规定的正方向相同，然后利用平衡
17、条件列方程即可解答在解题中要注意假设法的应用自主解答 对竖直悬挂的物体，因处于静止状态，故有kLmg 对斜面上的物体进行受力分析，建立如图所示的坐标，并假设摩擦力方向沿x轴正方向由平衡条件得：kLFf2mg sin 30联立两式解得：Ff0，故选项A正确，B、C、D错误答案 A3如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8)，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.该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是下图中的(取初速度方向为正方向，取g10 m/s2)()解析：由于mgsin 37F2F3BF3F1F2
18、CF2F3F1DF3F2F1解析：由连接点P在三个力作用下静止知，三个力的合力为零，即F1、F2二力的合力F3与F3等大反向，三力构成的平行四边形如图所示，由数学知识可知F3F1F2，B正确答案：B3(2011 年高考江苏单科)如图所示，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()A.mg2sin B.mg2cos C.12mgtan D.12mgcot 解析：对石块受力分析如图，建立如图所示坐标系，由平衡条件得：2FNsin mg，解得 FN mg2sin.答案：A4一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()A.F2F1l2l1 B.F2F1l2l1C.F2F1l2l1D.F2F1l2l1解析：设弹簧的原长为 l0，劲度系数为 k，由胡克定律有：F1k(l0l1)F2k(l2l0)得 kF1F2l2l1，故选项 C 正确答案：C