1力的概念三个性质力

第一章第一章力力 物体的平衡物体的平衡 考纲要求考纲要求 1．力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因。力是矢量。力的合 成和分解。Ⅱ 2．重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力。重心。Ⅱ 3．形变和弹力，胡克定律。Ⅱ 4．静摩擦，最大静摩擦力。Ⅰ 5．滑动摩擦，滑动摩擦定律。Ⅱ 6．共点力作用下物体的平衡。Ⅱ 知识网络：知识网络： 定义：力是物体对物体的作用，不能离开施力物体与受力物体而存在。 概念 效果： 使物体发生形变 改变物体运动状态 要素：大小、方向、作用点（力的图示） 效果：拉力、动力、阻力、支持力、压力 力 分类 性质： 重力：方向、作用点（关于重心的位置） 弹力：产生条件、方向、大小（胡克定律） 摩擦力： （静摩擦与动摩擦）产生条件、方向、大小 力的合成 力的分解 |F1－F2|≤F 合 ≤F1＋F2 运算——平行四边形定则 单元切块：单元切块： 按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：力的概念、三个性质力；力的合成和分 解；共点力作用下物体的平衡。 其中重点是对摩擦力和弹力的理解、 熟练运用平行四边形定则 进行力的合成和分解。难点是受力分析。 §§1 1力的概念力的概念三个性质力三个性质力 教学目标：教学目标： 1．理解力的概念； 1 2．掌握重力、弹力、摩擦力的产生、大小和方向 3．掌握受力分析的基本方法和基本技能 教学重点：教学重点：弹力、摩擦力，受力分析 教学难点：教学难点：受力分析 教学方法：教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程：教学过程： 一、力的概念：一、力的概念：力是物体对物体的作用 （1）力不能离开物体而独立存在，有力就一定有“施力”和“受力”两个物体。二者缺 一不可。 （2）力的作用是相互时 （3）力的作用效果：①形变；②改变运动状态 （4）力的图示（课件演示） 力的分类力的分类 1 1．按性质分．按性质分 重力（万有引力） 、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力 ……（按现代物理学理论， 物体间的相互作用分四类： 长程相互作用有引力相互作用、 电磁相互作用； 短程相互作用有强 相互作用和弱相互作用。宏观物体间只存在前两种相互作用。 ） 2 2．按效果分．按效果分 压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力 …… 3 3．按产生条件分．按产生条件分 场力（非接触力） 、接触力。 二、重力：二、重力：由于地球的吸引而使物体受到的力。 （1）方向；总是竖直向下 （2）大小：G＝mg 注意：重力是万有引力的一个分力， 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。由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力。 2 （3）重心：重力的等效作用点。重心的位置与物体的形状及质量的分布有关。重心不一 定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体，重心在几何中心上．薄板类物体的重心可用悬 挂法确定。 三、弹力三、弹力 1．弹力的产生条件 弹力的产生条件是两个物体直接接触，并发生弹性形变。 2．弹力的方向 ⑴压力、支持力的方向总是垂直于接触面。 ⑵绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。 ⑶杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。 如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态， 则 轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。 【例 1】 如图所示，光滑但质量分布不均匀的小球的球心在 O 点，重 心在 P 点，静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。 解析：由于弹力的方向总是垂直于接触面，在 A 点，弹力 F1应该垂直 于球面，所以沿半径方向指向球心 O；在 B 点弹力 F2垂直于墙面，因此也 沿半径指向球心 O。 点评：注意弹力必须指向球心，而不一定指向重心。又由于 F1、F2、G 为共点力，重力 的作用线必须经过 O 点，因此P 和 O 必在同一竖直线上，P 点可能在 O 的正上方（不稳定平 衡） ，也可能在 O 的正下方（稳定平衡） 。 【例 2】 如图所示，重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止，试画出 杆所受的弹力。 解析：A 端所受绳的拉力 F1沿绳收缩的方向，因此沿绳向斜上方；B 端所受的弹力 F2垂直于水平面竖直向上。 点评：由于此直杆的重力不可忽略，其两端受的力可能不沿杆的方向。 杆受的水平方向合力应该为零。由于杆的重力 G 竖直向下，因此杆的 下端一定还受到向右的摩擦力f 作用。 【例 3】 图中 AC 为竖直墙面，AB 为均匀横梁，其重为 G，处于水平 位置。BC 为支持横梁的轻杆，A、 B、C 三处均用铰链连接。试画出横梁B 3 F1 A O F2 B P A F1 F2 B F AB C 端所受弹力的方向。 解析：轻杆BC 只有两端受力，所以B 端所受压力沿杆向斜下方，其反作用力轻杆对横梁 的弹力F 沿轻杆延长线方向斜向上方。 【例 4】画出图中物体 A 所受的力（P 为重心，接触面均光滑） 解析：判断弹力的有无，可以采用拆除法：“拆除”与研究对象（受力物体）相接触的物体 （如题中的绳或接触面） ，如果研究对象的运动状态不发生改变，则不受弹力，否则将受到弹力 的作用。各图受力如下图所示。 3．弹力的大小 对有明显形变的弹簧， 弹力的大小可以由胡克定律计算。 对没有明显形变的物体， 如桌面、 绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。 ⑴胡克定律可表示为（在弹性限度内） ：F=kx，还可以表示成 ΔF=kΔx，即弹簧弹力的改 变量和弹簧形变量的改变量成正比。 ⑵ “硬”弹簧，是指弹簧的k 值较大。 （同样的力 F 作用下形变量 Δx 较小） ⑶几种典型物体模型的弹力特点如下表。 项目 形变情况 轻绳 伸长忽略不计 轻杆 认为长度不变 弹簧 可伸长可缩短 同杆施力与受力情况只能受拉力或施出拉力能受拉或受压可施出拉力或压力 4 力的方向 力的变化 始终沿绳 可发生突变 不一定沿杆 同绳 沿弹簧轴向 只能发生渐变 【例 5】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 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 F=G1+2G2，求该过程 系统重力势能的增量。 解析： 关键是搞清两个物体高度的增量Δh1和Δh2跟初、 末状态两根弹簧的形变量Δx1、 Δx2、 Δx1/、Δx2/间的关系。 无拉力 F 时Δx1=(G1+G2)/k1，Δx2= G2/k2， （Δx1、Δx2为压缩量） 加拉力 F 时Δx1/=G2/k1，Δx2/= (G1+G2) /k2， （Δx1/、Δx2/为伸长量） 而 Δh1=Δx1+Δx1/，Δh2=(Δx1/+Δx2/)+(Δx1+Δx2) 系统重力势能的增量 ΔEp= G1Δh1+G2Δh2 F G2 Δx2/ k2 k2G1 k1 G G 2 G 2  整理后可得：E P G 1 2G 2  1  k  k 2  1  四、摩擦力四、摩擦力 1．摩擦力产生条件 Δx2 G2 G1 Δx1/ Δx1k1 摩擦力的产生条件为：两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动 的趋势。这四个条件缺一不可。 两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件。 （