高一物理课件-2018力的概念常见的三种力·例题分析 精
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力·知识点精解1.力的概念(1)力的定义力是物体对物体的相互作用。
力是改变物体的运动状态或使物体发生形变的原因。
【说明】①力不能离开物体而独立存在。
一个物体受到力的作用,一定有另一个物体对它施加这种作用。
施加力的物体叫做施力物体,受到力的物体叫做受力物体。
②力的作用是相互的。
施力物体和受力物体同时存在,不存在只有受力物体或只有施力物体的力。
例如:甲、乙两个物体之间有力的作用,甲给乙一个作用力,甲是施力物体,乙是受力物体,同时,乙也给甲一个作用力,乙是施力物体,甲是受力物体。
相互作用的两个力,一个称作用力,另一个称反作用力。
作用力与反与作用力以及施力物体和受力物体的命名,都是相对的(有关作用力与反作用力的详细情况,请参阅“牛顿定律”部分的“牛顿第三定律”)。
(2)力的作用效果改变物体的运动状态(即产生加速度)或使物体发生形变。
此处的运动包括平动和转动。
(3)力的分类力的分类方式有多种,常按命名方式分成两类,一类是按性质命名,一类是按作用效果命名。
按作用效果命名的力,从名称上可以直接看出该力所起的作用,如拉力、压力、动力、阻力、支持力等;按性质命名的力,有重力、弹力、摩擦力、分子力、电力、磁力,等等。
根据效果命名的不同名称的力,性质可能相同,根据效果命名的相同名称的力,性质可能不同。
2.力的单位力是有大小的,力的大小可以用弹簧秤(或测力计)测量。
在国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,符号是N。
1牛顿等于使1千克的物体产生1米每二次方秒加速度的力的大小,即1牛顿=1千克·米/秒2。
牛顿是导出单位。
此外,力的常见单位还有达因、克(力)、千克(力)等。
1牛顿=105达因,1千克(力)=9.8牛顿。
3.力的矢量表示法(1)力是矢量,既有大小又有方向力的大小、方向、作用点称为力的三要素。
力的三要素不同,作用效果也就不同,要完整地表达一个力,必须说明出力的三要素。
(2)力的表示法力的三要素,可以用语言表述,也可以用图线表示。
专题05 力的概念及常见的三种力一、力1.概念(1)力是物体间的相互作用,力总是成对出现的,这一对力的性质相同。
不接触的物体间也可以有力的作用,如重力、电磁力等。
(2)力是矢量,其作用效果由大小、方向和作用点三个要素决定。
力的作用效果是使物体产生形变或加速度。
2.力的分类(1)按性质分类:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力、安培力等。
(2)按作用效果分类:拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、浮力、回复力等。
(3)按研究对象分类:内力和外力。
3.力的图示和示意图(1)力的图示:力的图示中,线段的长短表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,箭尾(或箭头)表示力的作用点,线段所在的直线叫做力的作用线。
(2)力的示意图:力的示意图只能粗略表示力的作用点和方向,不能表示力的大小。
二、重力1.产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。
2.大小:G=mg。
3.g的特点(1)在地球上同一地点g值是一个不变的常数。
(2)g值随着纬度的增大而增大。
(3)g值随着高度的增大而减小。
4.方向:竖直向下。
5.重心(1)相关因素:物体的几何形状;物体的质量分布。
(2)位置确定:质量分布均匀的规则物体,重心在其几何中心;对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定。
三、弹力1.形变:物体形状或体积的变化叫形变。
2.弹力(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用。
(2)产生条件:物体相互接触;物体发生弹性形变。
3.胡克定律(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F与弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。
(2)表达式:F=kx。
k是弹簧的劲度系数,单位为N/m;k的大小由弹簧自身性质决定。
x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度。
4.弹力的大小、有无及方向的判断(1)弹力有无的判断方法①条件法: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。
第二章相互作用力与平衡§2.1 常见的三种力及受力分析基础知识:一、力1、定义:力是物体之间的相互作用。
2.力的作用效果:使物体发生形变或使物体的运动状态发生变化。
3.力的三要素:大小、方向、作用点。
4、力的性质(1)物质性:力不能脱离物体而存在。
“物体”同时指施力物体和受力物体。
(2)相互性:力的作用是相互的。
(3)矢量性:力是矢量,即有大小,又有方向。
5、力的分类:⑴按力的性质分:可分为重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。
⑵按力的效果分:可分为压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。
6、表示力的方法:力的图示或力的示意图。
二.重力1、定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。
2、大小:G=mg3、方向:竖直向下。
地面上处在两极和赤道上的物体所受重力的方向指向地心,地面上其他位置的物体所受重力的方向不指向地心。
4、重心:因为物体各个部分都受到重力作用,可认为重力作用于一点即为物体的重心。
⑴重心的位置与物体的质量分布和几何形状有关⑵重心不一定在物体上,可以在物体之外。
5、不同星球表面g值一般不同。
三.弹力1、定义:直接接触的物体间由于发生弹性形变而产生的力,这是由于要恢复到原来的形状,对使它发生形变的物体产生的力。
2、产生条件:直接接触、弹性形变3、弹力方向的确定:(1)压力、支持力的方向:总是垂直于接触面,指向被压或被支持的物体。
(2)绳的拉力方向:总是沿着绳,指向绳收缩的方向。
(3)杆子上的弹力的方向:可以沿着杆子的方向,也可以不沿着杆子的方向。
(4)弹簧的弹力方向:可拉伸可压缩4、弹力大小的确定F⑴弹簧在弹性限度内,遵从胡克定律即kx⑵同一根张紧的轻绳上拉力处处相等。
⑶弹力一般根据物体的运动状态,利用平衡知识或牛顿第二定律求解。
四.摩擦力1.静摩擦力①产生:两个相互接触的物体,有相对运动趋势时产生的摩擦力。
②作用效果:总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用。
③产生条件:a :相互接触且发射弹性形变b :有相对运动趋势c:接触面粗糙④大小:根据平衡条件求解或牛顿运动定律求解。
力的概念常见的三种力·例题分析
例1 健身用的拉力器弹簧,设每根长0.5m,把它拉至1.0m长时需拉力100N.若在拉力器上并列装了5根这样的弹簧,把它拉到1.7m长时需要多少拉力?假设弹簧在弹性限度内.
分析根据一根弹簧从0.5m伸长到1.0m时所需要的拉力,利用胡克定律,可求出使一根弹簧从0.5m伸长到1.7m时的拉力,从而也就可求得使5根弹簧一齐伸长到1.7m时的拉力.
解设l0=0.5m,l1=1.0m,l2=1.7m,因平衡时弹簧产生的弹力与外加拉力相等,由胡克定律
得第二次的拉力
所以将5根并列的弹簧同时伸长到1.7m时所需拉力
F=5F2=5×240N=1200N.
说明因为题中拉力器一根弹簧的劲度系数
使同样的5根弹簧并列起来后也从l0=0.5m伸长到l1=1.0m,弹力应为
=500N,可见5根并列弹簧的等效劲度系数为1根弹簧的5倍,即
5f
1
k=5k1=1000N/m.
于是由胡克定律立即可得总的拉力
F=f=kx=k(l2-l0)=1000×(1.7-0.5)N
=1200N.
所以,弹簧并列起来后,等效劲度系数增大,即越难伸长(或压缩).同理可知,弹簧串接起来后,等效劲度系数必减小,即越易伸长(或压缩).
例2 如图1-3所示,在倾角α=60°的斜面上放一个质量m的物体,用
k=100N/m的轻弹簧平行斜面吊着.发现物体放在PQ间任何位置都处于静止状态,测得AP=22cm,AQ=8cm,则物体与斜面间的最大静摩擦力等于多少?
分析物体位于Q点时,弹簧必处于压缩状态,对物体的弹力T Q沿斜面向下;物体位于P点时,弹簧已处于拉伸状态,对物体的弹力T P沿斜面向上.P、Q两点是物体静止于斜面上的临界位置,此时斜面对物体的静摩擦力都达到最大值f m,其方向分别沿斜面向下和向上.
解作出物体在P、Q两位置时的受力图(图1-4),设弹簧原长为l0,则物体在Q和P两处的压缩量和伸长量分别为
x1=l0-AQ,
x2=AP-l0.
根据胡克定律和物体沿斜面方向的力平衡条件可知:
kx1=k(l0-AQ)
=f m-mgsinα,
kx2=k(AP-l0)=f m+mgsinα.
联立两式得
例3 如图1-5所示,质量为m的物块与甲、乙两个轻弹簧相连,乙弹簧下端与地相连,其劲度系数分别为k1、k2.现用手拉甲的上端A,使它缓缓上移.当乙弹簧中的弹力为原来的2/3时,甲上端A移动的距离为多少?
乙弹簧可能仍处于被压缩状态或已处于被拉伸状态,需分两种情况讨论.
解(1)乙仍处于被压缩状态,则此时甲的弹力和伸长量分别为
(2)乙处于被拉伸状态,则此时甲的弹力和伸长量分别为
例4 如图1-6所示是一个带有游标尺的水银气压计的一部分,游标尺的准确度是0.1mm.试根据气压计的指示值和已知的地球半径R=6370km,估算包围地球的大气质量约为多少?(取两位有效数字)
分析包围地球的大气,同样受到地球的引力.它们压向地球表面的力,就是作用在整个地球表面的大气压力.
解设整个大气质量为m,由于地球周围空间大气层的厚度h<<R,可以认为大气层各处的g值相等.因此,整个地球表面受到大气压力的大小为
F=p·4πR2=mg.
由气压计读得大气压
=5.18×1018Kg≈5.2×1018kg.
说明(1)力是矢量,F=p·4πR2是把地球表面展成平面时得到的力的大小;(2)由本题可知,只要测出某个天体表面处的气压p、自由落体的加速度g 及已知该天体的半径,即可估算出包围该天体的大气质量.。