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力总a4
学案1 重力 基本相互作用
一、力
1.力的特性
(1)力的物质性:
力是物体间的相互作用,力不能脱离物体而独立存在.我们谈到一个力时,一定同时具有受力物体和施力物体.
(2)力的相互性:
力总是成对出现的.施力物体同时又是受力物体,受力物体同时又是施力物体.
(3)矢量性:
力不仅有大小而且有方向.
2.力的作用效果:
改变物体的运动状态或使物体发生形变.
3.力的表示方法
(1)力的图示:
用一条带箭头的线段(有向线段)来表示力.
①线段的长短(严格按标度画)表示力的大小;②箭头指向表示力的方向;③箭尾(或箭头)常画在力的作用点上(在有些问题中为了方便,常把物体用一个点表示).
(2)力的示意图:
用一条带箭头的线段表示力的方向和作用点.
例1
下列关于力的说法中正确的是( )
A.甲用力把乙推倒,说明甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用
B.只有有生命或有动力的物体才会施力,无生命或无动力的物体只会受力,不会施力
C.任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体
D.两个力的大小都是5N,则这两个力一定相同
例2
在图3甲中木箱P点,用与水平方向成30°角斜向右上的150N的力拉木箱;在图乙中木块的Q点,用与竖直方向成60°角斜向左上的20N的力把木块抵在墙壁上.试作出甲、乙两图中所给力的图示,并作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图.
二、重力
1.重力定义:
由于地球的吸引而使物体受到的力,叫做重力.
2.产生原因:
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力.但不能说成“重力就是地球对物体的吸引力”.
3.大小:
G=mg,g为重力加速度,g=9.8m/s2,同一地点,重力的大小与质量成正比,不同地点重力的大小因g值不同而不同.(注意:
重力的大小与物体的运动状态无关,与物体是否受其他力无关)
4.方向:
重力的方向总是竖直向下的(竖直向下不是垂直于支撑面向下,也不是指向地心).
5.作用点:
在重心上.
(1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点.
(2)重心位置与质量分布和物体形状有关,质量分布均匀、形状规则的物体的重心在物体的几何中心上.重心可以不在物体上.
例3
关于重力和重心,下列说法正确的是( )
A.当物体漂浮在水面上时重力会减小
B.放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力
C.物体的重心位置总是在物体的几何中心上
D.物体的重心位置可能随物体形状的变化而改变
例4(重力的特点)关于物体所受的重力,以下说法正确的是( )
A.物体只有在地面上静止时才受到重力作用
B.物体落向地面时,它受到的重力大于它静止时所受到的重力
C.物体在向上抛出时受到的重力小于它静止时所受到的重力
D.同一物体在同一地点,不论其运动状态如何,它所受到的重力都是一样大的
达标练习
1、下列说法正确的是( )
A.拳击手一拳击出,没有击中对方,这时只有施力物体,没有受力物体
B.力离不开受力物体,但可以没有施力物体.例如:
向上抛出的小球在上升过程中受到向上的力,但找不到施力物体
C.一个力必定联系着两个物体,其中任意一个物体既是受力物体,又是施力物体
D.只要两个力的大小相等,它们产生的效果一定相同
2、(对重心的理解)下列关于重心的说法中正确的是( )
A.任何有规则形状的物体,它的重心一定与它的几何中心重合
B.用一条绳子把一个物体悬挂起来,物体处于完全静止状态,该物体的重心不一定在绳子的延长线上
C.任何物体的重心都在物体内,不可能在物体外
D.重心与物体的形状和物体的质量分布有关
3、一个物体所受的重力在下列情形下要发生变化的有( )
A.把它从赤道拿到南极
B.把它送到月球上去
C.把它从地面上浸入水中
D.把它置于向上加速的电梯内
4、关于物体的重心,下列说法正确的是( )
A.物体的重心一定在物体上
B.用线竖直悬挂的物体静止时,线的方向一定通过重心
C.一块砖平放、侧放或立放时,其重心在砖内的相对位置不变
D.舞蹈演员在做各种优美的动作时,其重心在体内相对位置不变
5、一个重20N的物体沿斜面下滑,关于该物体重力的图示,下列所示的四个图中正确的是( )
6、如图4所示,叠放的物体A、B静止在水平地面上,物体A对物体B的压力是10N,试画出这个力的图示和示意图.
弹力
一、弹性形变和弹力
1.形变
物体在力的作用下形状或体积发生改变,这种变化叫做形变。
2.弹性形变
物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变。
3.弹力
发生形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。
4.弹性限度
如果物体的形变过大,超过一定限度,撤去作用力后物体不能完全恢复原状,这个限度叫做弹性限度。
5.弹力产生的两个条件
(1)物体间相互接触;
(2)在接触面上发生弹性形变。
6.弹力产生的过程
→
→
→
7.弹力有无的判断方法
(1)方法一:
对于形变比较明显的情况,可以根据弹力产生的条件判断:
①物体间相互接触;②发生弹性形变。
两个条件必须同时满足才有弹力产生。
(2)方法二:
对于形变不明显的情况,通常采用假设法判断。
1、下列各种情况中,属于弹性形变的有( )
A.撑竿跳高运动员起跳中,撑竿的形变
B.当你坐在椅子上时,椅面发生的微小形变
C.细钢丝被绕制成弹簧
D.铝桶被砸扁
2.下列关于弹力的说法中正确的是( )
A.相互接触的两个物体间必然有弹力存在
B.不接触的物体间也可能存在弹力
C.只要物体发生形变就一定有弹力
D.在相互接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力
3.书静止放在水平桌面上时,下列说法错误的是( )
A.书对桌面的压力就是书受的重力
B.书对桌面的压力是弹力,是由于书的形变而产生的
C.桌面对书的支持力是弹力,是由于桌面的形变而产生的
D.书和桌面都发生了微小形变
4.如图所示的情景中,两个物体a、b(a、b均处于静止状态,接触面光滑)间一定有弹力的是( )
二、常见弹力的方向
类型
方向
示意图
接触方式
面与面
垂直于接触面
点与面
过点垂直于面
点与点
垂直于切面
轻绳
沿绳收缩方向
轻杆
可沿杆
可不沿杆
轻弹簧
沿弹簧形变的反方向
1、在如图322所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图,各图中物体P均处于静止状态。
2、关于弹力的方向,下列说法中正确的是( )
A.放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向上的
B.放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是竖直向上的
C.将物体用绳吊在天花板上,绳所受物体的弹力方向是竖直向上的
D.物体间相互挤压时,弹力的方向垂直接触面指向施力物体
3、请在图324中画出杆或球所受的弹力。
(a)杆靠在墙上。
(b)球用细线悬挂在竖直墙上。
(c)点1、2、3都可能是球的重心位置,点2是球心,1、2、3点在同一竖直线上。
三、对胡克定律的理解
(1)胡克定律表达式F=kx
①k为弹簧的劲度系数,k只与弹簧本身有关,由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。
它反映了弹簧的软硬程度,k值越大,弹簧越硬,其长度越难改变。
②x不是弹簧的长度,而是弹簧的形变量,可能为伸长量(l-l0),也可能为缩短量(l0-l)。
(2)弹力与弹簧形变量的关系可用Fx图像表示,如图325所示,图线的斜率即为弹簧的劲度系数。
(3)由于F1=kx1,F2=kx2,故ΔF=F2-F1=kx2-kx1=k(x2-x1)=kΔx,因此,弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系,即ΔF=kΔx。
1、关于弹簧的劲度系数的说法中正确的是( )
A.因胡克定律可写成k=
,由此可知弹力越大,劲度系数越大
B.在弹性限度内,弹簧拉长一些后,劲度系数变小
C.在弹性限度内,无论弹簧拉长或缩短劲度系数都不变
D.劲度系数大的弹簧能够产生更大的弹力
2、如图326所示,重为20N的物体悬挂在弹簧的下端时,弹簧伸长了4cm。
现换用另一个重为40N的物体悬挂在弹簧的下端(形变仍在弹性限度内),这时弹簧的弹力大小、劲度系数分别是( )
A.20N,500N/m B.20N,1000N/m
C.40N,500N/mD.40N,1000N/m
3、在光滑水平桌面上放置一刻度模糊的弹簧测力计,两位同学各用5N的水平力沿相反方向拉弹簧测力计的两端,测得弹簧伸长了2cm,则该弹簧测力计的读数应该是多少?
弹簧的劲度系数是多少?
4、一根轻弹簧,当它受到10N的拉力时长度为12cm,当它受到25N的拉力时长度为15cm,问弹簧不受力时的自然长度为多少?
该弹簧的劲度系数为多少?
达标练习
1、下列说法中错误的是( )
A.压力和支持力的方向总是垂直于接触面的
B.微小的力不能使坚硬的物体发生形变,所以就没有弹力产生
C.弹簧测力计在称过重物后指针恢复到零刻度属于弹性形变
D.只有发生弹性形变的物体,才会对它所接触的物体产生弹力的作用
2、如图1所示,一个质量分布均匀的球放在互成120°的两块光滑平面上保持静止状态,OA是水平面,OB是倾斜面,关于球的受力,下列说法正确的是( )
A.球受重力、水平面和斜面的弹力
B.球所受各个力的施力物体都是水平面
C.球所受的弹力是由于球的形变而产生的
D.球除了受重力外,只受到水平面的弹力
3、下面图中,静止的小球A分别与一个或两个接触面接触,设各接触面光滑,则小球A受到两个弹力的是( )
4、如图3所示,一劲度系数为k,原长为L0的轻弹簧,下端固定在水平面上,先用向下的力F压缩弹簧至稳定,然后改用向上的力F拉弹簧,再次至稳定,则弹簧上端上升的高度( )
A.
B.
C.L0+
D.L0-
5、如图5所示,物体A和B的重力分别为11N和7N,不计弹簧测力计、细线的重力和一切摩擦,则地面对A物体的支持力和弹簧测力计的读数为( )
A.4N,7NB.5N,7N
C.0N,18ND.4N,18N
6、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.
B.
C.
D.
7、.如图8所示,两木块质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块m1压在弹簧k1上(但不拴接),两弹簧与下面木块m2相连,下面弹簧k2竖直固定在水平地面上,整个系统处于静止状态。
现缓慢向上提上面的木块m1,直到它刚离开上面弹簧k1,求在此过程中:
下面木块m2移动的距离和上面木块m1移动的距离。
摩擦力
一、静摩擦力
1.定义
两个只有相对运动趋势,而没有相对运动的物体之间产生的摩擦力。
2.大小
范围为0<F≤Fmax,Fmax为最大静摩擦力。
3.方向
沿着接触面并且跟物体的相对运动趋势的方向相反。
4.作用效果
总是阻碍物体间的相对运动趋势。
静摩擦力的有无及方向判断
.判断静摩擦力有无的方法
(1)假设法
(2)平衡条件法:
根据二力平衡的条件判定。
3.静摩擦力的方向
(1)静摩擦力的方向总是跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
如图331甲所示,静止在斜面上的物体m有沿斜面下滑的趋势,所以物体受到沿斜面向上的静摩擦力。
静摩擦力的方向可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,也可与运动方向不在一条直线上,如手握瓶子在水平方向上运动,此时静摩擦力的方向竖直向上,与运动方向是垂直的。
1、如图332所示,物体A、B叠放在水平地面上,水平力F作用在A上,使二者一起向左做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.A、B之间无摩擦力
B.A受到B的摩擦力水平向左
C.B受到A的摩擦力水平向左
D.地面对B的摩擦力为静摩擦力,水平向右
2、关于静摩擦力,下列说法中正确的是( )
A.两个表面粗糙的物体,只要直接接触就会产生静摩擦力
B.静摩擦力总是阻碍物体的运动
C.静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反
D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
3、(多选)如图333所示,物体A、B叠放在水平地面上,水平力F作用在B上,使二者一起向右做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.A、B之间无摩擦力
B.A受到B的摩擦力水平向左
C.B受到A的摩擦力水平向右
D.地面对B的摩擦力为滑动摩擦力,水平向左
静摩擦力大小的计算
1、如图335所示,A、B两物体重力都等于10N,各接触面间动摩擦因数都等于0.3,F1=1N和F2=2N的两个水平力分别作用在A和B上,A、B均静止,则A受的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为( )
A.3N,6N B.1N,2N
C.1N,1ND.0N,1N
2、(多选)人握住旗杆匀速竖直向上爬,则下列说法正确的是( )
A.人受的摩擦力的方向是向上的
B.人受的摩擦力的方向是向下的
C.人握旗杆用力越大,人受的摩擦力也越大
D.人握旗杆用力越大,并不会使人受的摩擦力也增大
3、如图336所示,用水平作用力F把物体压在竖直墙面上,物体始终处于静止状态,则物体所受的摩擦力的大小( )
A.随F的增大而增大
B.随F的减小而减小
C.等于重力的大小
D.可能大于重力
4、(多选)有三个相同的物体叠放在一起,置于粗糙水平地面上,物体之间不光滑,如图337所示。
现用一水平力F作用在乙物体上,物体仍保持静止,下列说法正确的是( )
A.丙受到地面的摩擦力大小为F,方向水平向左
B.甲受到水平向右的摩擦力作用
C.乙对丙的摩擦力大小为F,方向水平向右
D.丙对乙的摩擦力大小为F,方向水平向右
二、滑动摩擦力
1.定义
当一个物体在另一个物体表面滑动的时候,会受到另一个物体阻碍它滑动的力。
2.大小
F=μFN,FN为压力,μ为动摩擦因数。
3.方向
沿着接触面,并且跟物体的相对运动的方向相反。
4.作用效果
总是阻碍物体间的相对运动。
1、(多选)如图339所示,重力G=20N的物体,在动摩擦因数为0.2的水平面上向左运动,同时受到大小为5N,方向向右的水平力F的作用,则( )
A.物体所受摩擦力大小是4N,方向水平向右
B.物体所受摩擦力大小是5N,方向水平向左
C.在运动过程中,若撤去F时,摩擦力仍不变
D.在运动过程中,若撤去F时,则摩擦力变为0N
2、关于摩擦力下列说法正确的是( )
A.滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反
B.静止的物体不可能受到滑动摩擦力
C.滑动摩擦力一定是阻力
D.静摩擦力不可能是动力
3、如图3310所示,一个质量为m的物体A,向其施加一个水平方向的力F,使A沿竖直墙壁匀速下滑,若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ,那么A物体与墙面间的摩擦力为( )
A.Ff=μmg 向上
B.Ff=mg 向下
C.Ff=F 向下
D.Ff=μF 向上
4、水平桌面上有一个重200N的物体,与桌面间的动摩擦因数为0.2,当依次用15N、30N、80N的水平力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.15N、30N、40N
B.15N、30N、80N
C.0、0、40N
D.15N、40N、40N
达标练习
1.下列关于摩擦力的说法,正确的是( )
A.摩擦力的大小一定与正压力成正比
B.摩擦力的方向一定与物体运动方向相反
C.摩擦力一定是阻力
D.只有相互挤压和发生相对运动或有相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用
2.(多选)下列说法中正确的是( )
A.有弹力不一定有摩擦力,有摩擦力必定有弹力
B.摩擦力的方向一定沿接触面的切线方向
C.摩擦力的大小一定与物体所受的重力大小成正比
D.摩擦力的方向总是与运动方向相反,起阻碍物体运动的作用
3.(多选)用手握住一个盛有一部分油的油瓶,油瓶始终静止处于竖直方向,如图2所示,下列说法中正确的是( )
A.瓶中油越多,手必须握得越紧
B.手握得越紧,油瓶受到的摩擦力越大
C.不管手握得多紧,油瓶受到的摩擦力总是一定的
D.摩擦力的大小等于油瓶与油的总重力的大小
4、三个质量相同的物体,与水平桌面的动摩擦因数相同,由于所受水平拉力不同,A做匀速运动,B做加速运动,C做减速运动,那么它们受到的摩擦力大小关系应是( )
A.FB>FA>FCB.FA C.FB=FA=FCD.不能比较大小 5、木块A、B分别重50N和30N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2,与A、B相连接的轻弹簧被压缩了5cm,系统置于水平地面上静止不动。 已知弹簧的劲度系数为100N/m。 用F=1N的水平力向右推A,如图4所示,力F作用后( ) A.木块A所受摩擦力大小是4N,方向向右 B.木块A所受摩擦力大小是9N,方向向右 C.木块B所受摩擦力大小是4N,方向向左 D.木块B所受摩擦力大小是6N,方向向左 6、如图5所示,有黑白两条毛巾交替折叠地放在地面上,白毛巾的中部用线与墙壁连接着,黑毛巾的中部用线拉住,设线均呈水平。 欲将黑白毛巾分离开来,设每条毛巾的质量均为m,毛巾之间及其跟地面间的动摩擦因数均为μ,则将黑毛巾匀速拉出需用的水平拉力为( ) A.μmgB.2μmg C.5μmgD.6μmg 7、如图1所示,两块木板紧紧夹住木块,一直保持静止,木块重为30N,木块与木板间的动摩擦因数为0.2.若左右两端的压力F都是100N,则每块木板对木块的摩擦力大小和方向是( ) A.30N,方向向上B.20N,方向向上 C.40N,方向向下D.15N,方向向上 8、如图5所示,有一块质量为m的砖块,它的长、宽、高分别为25cm、15cm、8cm,当它平放、侧放和竖放在平面上用水平力拉动砖块时,砖块所受到的摩擦力分别为Ff1、Ff2、Ff3,则它们的大小关系为(砖块各面的粗糙程度相同)( ) A.Ff1>Ff2>Ff3B.Ff1=Ff2=Ff3 C.Ff1 9、如图4所示,将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在英汉字典内,书对A4纸的压力为3N,A4纸与书之间的动摩擦因数为0.4,要把A4纸从书中拉出,拉力至少应为( ) A.0.6NB.1.2N C.2.4ND.3N 10、质量为2kg的物体,静止在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。 现给物体一水平拉力,(g取10m/s2)问: (1)当拉力大小为5N时,地面对物体的摩擦力是多大? (2)当拉力大小为12N时,地面对物体的摩擦力是多大? (3)此后若将拉力减小为5N(物体仍在滑动),地面对物体的摩擦力是多大? (4)若撤去拉力,在物体继续滑动的过程中,地面对物体的摩擦力是多大? 第4节力的合成 一、合力与分力 合力与分力: 当一个物体受到几个力的共同作用时,可以求出这样一个力,这个力产生的作用效果跟原来几个力的共同作用效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,原来的几个力叫做分力。 1.对合力和分力的理解 (1)同体性: 各个分力作用在同一个物体上。 作用在不同物体上的力不能求合力。 (2)等效性: 合力与分力产生的效果相同,可以等效替代。 2.力的合成遵循平行四边形定则 如图341所示,F表示F1与F2的合力。 3.合力和分力的大小关系 两分力大小不变时,合力F随两分力夹角θ的增大而减小,随θ的减小而增大。 (1)当θ=0时,F有最大值,Fmax=F1+F2; (2)当θ=180°时,F有最小值,Fmin=|F1-F2|; (3)合力大小的范围为|F1-F2|≤F≤F1+F2。 1、下列关于合力与分力的说法中错误的是( ) A.合力与分力同时作用在物体上 B.分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的 C.合力可能大于分力,也可能小于分力 D.当两分力大小不变时,增大两分力间的夹角,则合力一定减小 2、(多选)对两个大小不等的共点力进行合成,则( ) A.合力一定大于每个分力 B.合力可能同时垂直于两个分力 C.合力的方向可能与一个分力的方向相反 D.两个分力的夹角在0°到180°之间变化时,夹角越小,合力越大 3、如图342所示,一水桶上系有三条绳子a、b、c,分别用它们提起相同的水时,下列说法中正确的是( ) A.a绳受力最大 B.b绳受力最大 C.c绳受力最大 D.三条绳子受力一样大 4、三个共点力的大小分别为F1=5N,F2=10N,F3=20N,则它们的合力( ) A.不会大于35NB.最小值为5N C.可能为0D.可能为20N 合力的计算 1.作图法 作图法就是用作图工具根据平行四边形定则作出平行四边形,然后用测量工具测量出合力的大小、方向,具体操作流程如下: 2.计算法 从力的作用点按照分力的作用方向画出力的平行四边形后,算出对角线所表示的合力的大小。 通常要利用数学中解三角形的有关知识。 (1)若两个分力的大小分别为F1、F2,它们之间的夹角为α,由平行四边形作出它们的合力,如图343所示,则 图343 合力的大小F= 合力与F1的夹角的正切值tanθ= 。 (2)几种特殊情况 类型 作图 合力的计算 两力垂直 F= tanθ= 两力等大,夹角为θ F=2F1cos , F与F1的夹角为 两力等大且夹角为120° 合力与分力等大 合力与其中一个分力垂直 F= 1、两个大小相等的力F1和F2,当它们的夹角为90°时合力大小为F,如果它们的夹角为60°时,合力有多大? 2、水平横梁一端插在墙壁内,另一端装小滑轮B,轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量m=10kg的重物,∠CBA=30°,如图345所示,则滑轮受到绳子的作用力为(g取10m/s2)( ) A.50N B.50 N C.100ND.100 N 三、共点力及其平衡 共点力: 如果几个力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点上,但它们的延长线交于一点,这样的一组叫做共点力.力的合成的平行四边形定则,只适用于共点力 例3 如图8所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G.则( ) A.两绳对日光灯拉力的合力大小为G B.两绳的拉力和重力不是共点力 C.两绳的拉力大小分别为 G和 G D.两绳的拉力大小分别为 和 达标练习 1、关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系,下列说法中正确的是( ) A.F大小随F1、F2间夹角的增大而增大 B.F大小随F1、F2间夹角的增大而减小 C.F大小一定比任何一个合力都大 D.F大
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