重力弹力摩擦力知识汇总与典型例题.docx
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重力弹力摩擦力知识汇总与典型例题
力的概念与性质
(1)力是物体间的相互作用.其国际单位是牛顿(newton),简称牛,符号是N.
(2)力有四个基本属性,即物质性、相互性、瞬时性和方向性.
①力的物质性:
物质性指力不能离开施力物体和受力物体而独立存在,即只要有力,必须同时存在施力物体和受力物体.一个力应对应两个物体.
注意:
力的作用可以是直接作用也可以是间接作用,两个物体不一定要接触.
②力的相互性:
相互性指力是物体与物体间的相互作用,施力物体同时也是受力物体.
注意:
力总是成对出现的:
物体间的作用是相互的,这两个力同时产生,同时消失,而且性质相同.这一对力称为一对相互作用力或称为一对作用力与反作用力.
③力的瞬时性:
瞬时性指物体间的相互作用(力)随这种相互作用的施加与否而瞬时同步有无.
④力的方向性:
方向性指力是有大小和方向的物理量,我们把这种既有大小又有方向的物理量称为矢量,所以力是矢量.
1.力的作用效果可以分为两种:
(1)静力效果——使物体的形状发生变化(形变),如把物体拉伸、压缩、转、剪切等.
(2)动力效果——改变物体的运动状态,如使物体从静止开始运动,从运动变为静止(或使物体的运动速度从小变大、从大变小);或使物体的运动方向发生变化等.
------------分析物体是否受力:
有作用效果说明力存在.
------------物体受力分解.
注意:
力的作用效果和力的大小、作用点、方向有关.
2.力的分类
(1)按性质分:
重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力……(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:
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,且大部分都是电磁力)
(2)按效果分:
压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……
注意:
同一性质的力,效果可能不同。
如:
摩擦力、弹力
(3)按产生条件分:
非接触力,重力,分子力,电场力,磁场力.接触力,弹力(拉力,压力,支持力,张力,浮力),摩擦力.
力的图示与示意图
【例1】关于力的概念,下列说法正确的是( )
A.没有相互接触的物体间也可能有力的作用
B.力是使物体位移增加的原因
C.压缩弹簧时,手先给弹簧一个压力并使之压缩,弹簧压缩后再反过来给手一个弹力
D.物体的运动状态不发生变化,一定不受外力作用
【例2】关于动力和阻力,下列说法中正确的是( )
A.物体在运动中所受的力均为阻力
B.与物体运动方向相同的力均为动力,与物体运动方向相反的力均为阻力
C.作用力较大的是动力,作用力较小的是阻力
D.动力和阻力不可能是同一性质的力
重力
(1)重力是由于地球吸引而产生的,但重力不是地球对物体的吸引力,地球对物体的吸引力是万有引力,重力是万有引力的一个分量.
(2)重力的大小:
()与地球密切相关,在地球上的不同地点,的大小不同.
(3)重力的方向:
竖直向下.
(4)重力的作用点:
重心.决定因素——质量分布和形状.质量分布均匀且形状规则的物体的重心在其几何中心处(均匀细直棒、均匀三角形、均匀球体、均匀圆柱体、均匀长方体等).物体重心位置可由实验法确定:
悬挂法.
注意:
重心的位置可以在物体上,也可以在物体外
【例3】下列说法正确的是( )
A.物体的重力大小总是恒定的
B.在空中飞行的物体不受重力作用
C.一抛出的石块轨迹是曲线,说明石块所受的重力方向始终在改变
D.将一石块竖直向上抛出,在先上升后下降的整个过程中,石块所受重力的大小与方向都不变
【例4】关于物体的重心,下列说法不正确的是( )
A.物体的重心不一定在物体上
B.用线竖直悬挂的物体静止时,线的方向一定通过重心
C.一砖块平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变
D.舞蹈演员在做各种优美的动作时,其重心在体内位置不变
弹力
(1)形变及其种类:
①定义:
物体在力的作用下形状或体积发生改变,叫做形变.有些物体在形变后能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变.如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后,物体就不能完全恢复原来的形状.这个限度叫做弹性限度.②形变的种类:
拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭转形变.
(2)弹力的产生条件:
①物体直接接触②发生弹性形变.
(3)弹力的大小:
①弹簧弹力:
胡克定律.②根据物体所处的状态利用力学规律来计算(平衡条件、牛顿运动定律).胡克定律仅适用于在弹性限度内弹簧的拉升或压缩形变.
(4)弹力的方向:
与接触面(或切面)垂直,与施力物体的形变方向相反.
轻绳:
弹力方向沿绳且指向绳收缩方向
轻杆:
与轻绳不同,轻杆的弹力可以指向任意方向
点和杆:
弹力垂直于杆
点和平面:
弹力过接触点垂直于平面
点和曲面:
弹力过接触点垂直于曲面的切面
面和面:
弹力垂直于接触面
球和球:
弹力沿两球球心连线
“判断弹力有无
假设法:
去掉与研究对象接触的物体,看研究对象能否保持原状态,若能则说明此处弹力不存在,若不能则说明弹力存在.如图:
球静止在平面和平面之间,若小心去掉,球静止,说明平面对球无弹力,若小心去掉,球将运动,说明平面对球有支持力.
【例5】在图所示的各物体上画出所受弹力的示意图.此时,物体处于静止状态.
【例6】如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为300的斜面上,杆的另一端固定一个重力为2N的小球,小球处于静止状态时,弹性杆对小球的弹力()
A.大小为2N,方向平行于斜面向上B.大小为1N,方向平行于斜面向上
C.大小为2N,方向垂直于斜面向上D.大小为2N,方向竖直向上
【例7】原长为16cm的轻质弹簧,当甲、乙两人同时用100N的力由两端反向拉时,弹簧长度变为18cm;若将弹簧一端固定在墙上,另一端由甲一人用200N的拉,这时弹簧长度变为___________cm,此弹簧的劲度系数为___________N/m.
【例8】如图所示的装置中,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计,平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3,其大小关系是( )
A.F1=F2=F3
B.F1=F2<F3
C.F1=F3>F2
D.F3>F1>F2
【例9】如图所示,A、B是两个物块的重力分别为3N、4N,弹簧的重力不计,整个装置沿竖直向方向处于静止状态,这时弹簧的弹力F=2N,则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是()
A.天花板所受的拉力为1N,地板受的压力为6NB.天花板所受的拉力为5N,地板受的压力为6N
C.天花板所受的拉力为1N,地板受的压力为2ND.天花板所受的拉力为5N,地板受的压力为2N
【例10】如图所示,原长分别为L1和L2、劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直地悬挂在天花板下.两弹簧之间有一个质量为m1的物体,最下端挂着质量为m2的另一物体.整个装置处于静止状态,这时两个弹簧长度为________.用一个质量为m的平板把下面的物体竖直地缓慢地向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,这时平板受到下面物体的压力大小等于_____.
摩擦力
(1)摩擦力产生条件:
①相互接触且挤压②接触面粗糙③物体间有相对运动或相对运动的趋势.有相对运动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力,有相对运动趋势时产生的摩擦力叫静摩擦力.
(2)摩擦力大小
①滑动摩擦力:
,是动摩擦因数,与接触物体的材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面的大小无关.表示压力大小,可见,在一定时,.
②静摩擦力:
其大小与引起相对运动趋势的外力有关,根据平衡条件或牛顿运动定律求出大小.静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间,即.静摩擦力的大小与无关,最大静摩擦力的大小与有关.
(3)摩擦力方向:
滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反.
(4)判断静摩擦力的有无:
在接触面粗糙,两物体接触且互相挤压的条件下,可使用下列方法
②假设法:
假设没有静摩擦力,看物体是否发生相对运动,若发生,则存在相对运动趋势,存在静摩擦力.
②反推法:
根据物体的状态和受力分析推出静摩擦力的大小和方向.
【例11】如图所示,一辆汽车在平直公路上,车上有一木箱,试判断下列情况中,木箱所受摩擦力的方向,是动力还是阻力。
(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面间无相对滑动);
(2)汽车刹车时(二者无相对滑动);
(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动);
(4)汽车刹车,木箱在车上向前滑动时;
(5)汽车突然加速,木箱在车上滑动时。
【例12】如图(a)所示,A物体放在水平面上,动摩擦因数为0.2,物体重10N,设物体A与水平面间的最大静摩擦力为2.5N.若对A施加一个由零均匀增大到6N的水平推力F,请在图(b)中画出A所受的摩擦力FA 随水平推力F变化的情况.
【例13】物体与竖直墙壁间的动摩擦因数为μ,物体的质量为M.当物体沿着墙壁自由下落时,物体受到的滑动摩擦力为________.
【例14】如图所示,、、三个物体完全相同,且各接触面不光滑,现用水平力拉,三物体仍处于静止,下列说法正确的是()
A.物体共受四个力作用
B.物体共受四个力作用
C.物体共受三个力作用
D.对的摩擦力大小为,方向与相同
【例15】如图所示,物体B的上表面水平,B上面载着物体A,当它们一起沿斜面匀速下滑时,A物体受到的力()
A.只有重力B.只有重力和支持力
C.只有重力、支持力和摩擦力D.有重力、支持力、摩擦力和斜面对它的弹力
【例16】人在自行车上蹬车前进时,车的前后两轮受到地面对它的摩擦力的方向()
A.都向前B.都向后
C.前轮向前,后轮向后;D.前轮向后,后轮向前
【例17】如图是主动轮P通过皮带带动从动轮Q的示意图,A与B、C与D分别是皮带与轮边沿相接触的一点,如果皮带不打滑,则下列判断错误的是()
A.A与B、C与D处于相对静止状态;
B.B点相对于A点运动趋势的方向与B点的运动方向相反;
C.D点相对于C点运动趋势的方向与C点的运动方向相反;
D.主动轮受的摩擦力是阻力,从动轮受的摩擦力是动力.
【例18】如图所示,水平面上两物体m1、m2经一细绳相连,在水平力F的作用下处于静止状态,则连结两物体绳中的张力可能为()
A.零B.F/2C.FD.大于F
【例19】如右图所示,用一水平推力F=kt(k为常数,t为时间)把重为G的物体压在足够高的平直的竖直墙上,则从t=0开始,物体受到的摩擦力随时间的变化图像是下图中的()
t
Ff
0
G
A
t
Ff
0
G
B
t
Ff
0
G
C
t
Ff
0
G
D
练习题
【例1】如图所示,有4个质量都为m的完全相同的木块被两块完全相同的板子夹住,在两块板子上分别施加水平压力F,所有物体均处于静止状态,则下列说法中正确的是( )
A.木块1与板子之间的摩擦力大小为mg
B.木块1与2之间的摩擦力大小为0
C.木块2与3之间的摩擦力大小为0
D.木块4与板子之间的摩擦力大小为2mg
【例2】如图所示,一个空心均匀球壳里面注满
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