力学与运动学教程

力学
一、基本知识技能
力：
1、理解力的概念：
力是物体对物体的作用，物体间力的作用是相互的．力不仅有大小还有方向，大小、方向、作用点是力的三要素；
2、力的图示与力的示意图；
3、提问：力是有大小的，力的大小用什么来测量？在国际单位制中，力的单位是什么？
总结：力的测量：力的测量用测力计．实验室里常用弹簧秤来测量力的大小．
力的单位：在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号：N；
4、例题：用20N的推力沿水平方向推一正方形物体向右匀速运动．用力的图示表示出推力．
重力：
基本概念：
重力：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力；
重力的三要素：作用点（重心）；方向（竖直向下）；大小（G = mg）；
重心的确定：
质量分布均匀的规则几何形状的物体的重心在几何中心上；质量分布不均匀的物体，重心的位置不仅跟物体质量的分布有关，还与物体的形状有关．
问题：什么是重力？它是怎样产生的？
回答：重力：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力．重力产生的原因：由于地球的吸引而产生．
1、地球上物体受到重力，施力者是地球．只要在地球的引力范围之内，物体都会
受到地球的重力作用．
(1)、地球上的一切物体都受重力作用；(2)、重力的施力物体是地球．
2、重力的方向：重力的方向总是竖直向下．无论物体是静止的还是运动的，无论物体
运动状态如何，重力的方向总是竖直向下．
3、重心：重力在物体上的作用点．质量均匀的规则物体的重心在其几何中心（教师出
示各种形状物体的重心）．质量不均匀的物体重心，跟形状、质量分布有关．对于质量分布不均匀、形状不规则的薄板重心位置可以通过悬挂法得到（教师可以演示该实验，同时让学生进行讨论），另外重心的位置可以不再物体上（如图）．
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、重力大小：
求下列物体的质心位置：
解题思路：把分成与AB边平行的几份，如图，当时，每一份的质心
都在其中点上，则质心定在AB边中线CD上，同理也在BC边中线AE上，
∴板ABC的质心在其几何重心上．
弹力：
基本概念：
1、弹力：发生形变的物体，由于要回复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．
2、弹性限度：如果形变超过一定限度，物体的形状将不能完全恢复，这个限度叫做弹性限度．
3、弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力也越大．
4、形变有拉伸形变、弯曲形变、和扭转形变．
胡克定律弹力的大小与形变有关，同一物体，形变越大，弹力越大．弹簧的弹力，与形变的关系为：在弹性限度内，弹力的大小跟弹簧的伸长（或缩短）的长度成正比，即
式中叫弹簧的倔强系数，单位：Ｎ／ｍ．它由弹簧本身所决定．不同弹簧的倔强系数一般不相同．这个规律是英国科学家胡克发现的，叫胡克定律．胡克定律的适用条件：只适用于伸长或压缩形变．
摩擦力：
基本知识技能：
1、两个互相接触且有相对滑动或的物体，在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的摩擦力，称为滑动摩擦力；
2、两个物体相互接触，当有相对滑动的趋势，但又保持相对静止状态时，在它们接触面上出现的阻碍相对滑动的作用力；
3、两个物体间的滑动摩擦力的大小跟这两个物体接触面间的压力大小成正比；
4、动摩擦因数的大小跟相互接触的两个物体的材料有关；
5、摩擦力的方向与接触面相切，并且跟物体相对运动或相对运动趋势相反；
6、静摩擦力存在最大值——最大静摩擦力．
滑动摩擦力的讲解
１、滑动摩擦力：物体间相对滑动时产生的摩擦力．
２、滑动摩擦力的方向：与物体相对运动的方向相反．
３、滑动摩擦力的大小：两个物体间的滑动摩擦力的大小ｆ跟这两个物体间的压力Ｎ的大小成正比，即：．式中叫滑动摩擦因数．值跟互相接触的两个物
体的材料有关，跟接触面的情况有关．为两个力的比值，无单位．（例题：=2*
压力Ｎ=300N，求动摩擦力ｆ）
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力的合成：
“同一直线上二力合成”的规律：物体受几个力共同作用，我们可以用一个力代替这几个力共同作用，其效果完全相同，这个力叫那几个力的合力．已知几个力，求它们的合力叫力的合成．
指明：
（1）、同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和，方向跟这两个力的方向相同．
（2）、同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，合力的方向跟较大的力方向相同．
力的分解：
例题1：放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力的作用，该力与水平方向夹角
为，这个力产生两个效果：水平向前拉物体，同时竖直向上提物体，，因此力可
以分解为沿水平方向的分力、和沿着竖直方向的分力，力和力的大小
为：
例题2：放在斜面上的物体，常把它所受的重力分解为平行于斜面的分量和垂直于
斜面的分量（如图），使物体下滑（故有时称为“下滑力”），使物体压紧斜面．
3、力的分解练习（学生实验）：
（1）学生实验1：观察图示，分析F力的作用效果，学生可以利用手边的工具（橡皮筋、铅笔、细绳、橡皮、三角板）按图组装仪器、分组讨论力产生的效果，并作出
力（细绳对铅笔的拉力）的分解示意图．
实验过程：将橡皮筋套在中指上，将铅笔与橡皮筋连接，铅笔尖端卡在手心处，体会一下铅笔的重力产生的效果，在铅笔上挂接上橡皮，思考拉力产生的效果？
教师总结并分析：图中重物拉铅笔的力
常被分解成
和
，
压缩铅笔，
拉
伸橡皮筋．
（2）学生实验2，观察图示，分析
力的作用效果，用橡皮筋和铅笔重复实验，对比结论是否正确．
总结并分析：图中重物拉铅笔的力
分解成
和
，压缩铅笔，拉伸橡皮筋．。