第三讲力、牛一、二力平衡
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第三讲
一、
1.力的概念：
（1）力是一个物体对另一个物体的作用。
（2）物体间力的作用是相互的。即：一个物体对另一个物体施力时，同时也受到另一个物体对它的力的作用。反之，一个物体受到另一个物体对它的力的作用时，同时它也对另一个物体施加力的作用。
（3）相互接触的物体间不一定有力，相互有力的作用的物体间并不一定直接接触。
（4）力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。
2. 力的作用效果：
力的作用效果：一是使物体发生形变；二是使物体的运动状态发生改变。
3. 力的三要素：
（1）影响力的作用效果的重要因素有三个，就是力的大小、方向和作用点，它们被称为力的三要素。力的三个因素中只要有一个发生改变，力的作用效果就将发生改变。
4. 力的图示与力的示意图
(1)用一根带箭头的线段把力的三要素都表示出来,叫做力的图示.
其中,线段的长短表示力的大小;线段末端标出箭头表示力的方向;线段的起点表示力的作用点,它必须画在受力物体上.
(2)在受力物体上沿力的方向画个箭头,表示物体在这个方向上受到了力,就是力的示意图.
二、运动和力的关系：
1．运动状态：描述一个物体的运动情况即运动状态。
运动状态的改变：运动状态的改变有五种可能：①由运动到静止；②由静止到运动；③运动由快到慢；④运动由慢到快；⑤物体改变运动方向。这里前四种实际上是运动速度大小发生了改变。 即，物体的速度的大小或方向只要有一个发生改变，我们就认为其运动状态发生改变了。
2. 平衡状态：平衡状态分两种：一是物体处于（保持）静止状态；二是物体做匀速直线运动。这两种情况，物体运动的快慢和方向都没有改变，就称为平衡状态。
3. 物体在不受力时的运动：
（1）一切物体在不受外力作用的时候，总保持匀速直线运动或静止状态，这就是牛顿第一运动定律，通常又叫做惯性定律。
（2）惯性定义:物体保持运动状态不变的性质叫做惯性.
由于物体运动状态不变,包括静止状态和匀速直线运动状态两种情况,因此,可理解为惯性就是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质.
惯性是任何物体都具有的属性.不论物体在什么地方、什么时间,不管物体是
否受力、以及受力的大小,物体都具有惯性这种性质.
惯性的大小只与质量有关。
4. 物体在平衡力作用下的运动：
（1）一个物体在两个力的作用下，如果物体保持匀速直线运动或静止状态，我们就说这两个力是平衡的，称为平衡力。
（2）二力平衡
①条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，且在同一条直线上。（即同体、等值、反向、共线）
②应用：如果一个物体只受到两个力的作用，而且处于平衡状态，就可以根据一个力判断另一个力的大小、方向等。
5．物体在非平衡力作用下的运动：
（1）物体受到一个力或受到几个力作用，但这些力不满足平衡力，我们就说这个物体受到非平衡力的作用。
（2）物体在非平衡力作用下，它的运动状态要发生改变。所以，力是改变物体运动状态的原因。
典型例题
例1 如图1所示,一个重8牛的小球,用绳子拉着
挂在光滑的墙上.已知绳子的拉力是10牛,小球对墙的
水平压力是6牛,用力的图示法把小球所受的各个力表
示出来.
分析
首先应分析小球共受到哪些力的作用;其次 图 1
应明确每一个力的大小、方向和作用点;最后再根据画力的图示的规范化要求画出小球所受的各个力.
小球应受三个力的作用:竖直向下的重力G＝8牛,
沿绳子斜向上的拉力F＝10牛,墙壁对小球水平向右的
支持力F＝6牛,三个力的作用点都可以认为在小球的
重心O点处.
由于小球对墙的水平压力是6牛,方向水平向左,因此
根据物体间力的作用的相互性规律,墙对小球的支持力大 图 2
小也是6牛.方向水平向右,这是分别作用在两个不同物体上的两个力,不能混淆.
解 确定好标度之后,即按力的图示的规范要求画出小球所受的重力G.墙壁的支持力F及绳子的拉力F.如图2所示. F=102NFG86N==NN
例2 如图3所示,物体m重5牛,物体M重8牛,那么轻质弹簧秤上的示数及水平地面对物体M的支持力分别为[ ]
A. 3牛、8牛
B. 5牛、3牛
C. 8牛、3牛 图 3
D. 13牛、5牛
分析与解答 物体M静止在水平地面上,它通过绳子与弹簧秤相连,使弹簧秤位置固定,不至于被拉走.因此,弹簧秤上的示数就等于物体m对弹簧秤的拉力,即物体m的重5牛.
由于弹簧秤本身重忽略不计,此时弹簧秤两端绳子上的拉力都等于5牛,即物体M受到了绳子竖直向上的拉力5牛.物体M受到的重力与绳子拉力的合力大小为3牛.方向竖直向下.因此,水平地面对物体M竖直向上的支持力即为3牛,方向竖直向上.
即应选B.
例3 物体刚脱离正在竖直匀速上升的气球,它的运动方向是____________,这是由于_______________________的缘故.
分析 这是由于物体具有惯性的原因,物体原来和气球一同竖直匀速上升的,当它脱离气球后,由于惯性,它还保持原来的运动状态继续上升;但因为受到竖直向下的重力作用,使它的运动状态发生变化,向上运动的速度越来越慢,当它上升到一定高度后不再上升,然后在重力作用下加速下落.
解答 应填: 竖直向上、物体具有惯性.
例2] 在研究牛顿运动定律的实验中，用同一小车从同样斜面的同一高度滑下，接着在材料不同的表面上继续运动，分别停止在如图所示的位置。 mM
（1）为什么要使小车从斜面上同一高度滑下？
答：________________________________________________。
（2）小车在不同平面运动的距离不等，说明了什么？
答：________________________________________________。
（3）从这个实验可以推理得出什么结论?
答：________________________________________________。
考查目的和解题思路：本题主要考查力与运动的关系、研究问题的过程和方法。
解：本题是验证牛顿第一定律的基础实验，牛顿第一定律是建立在伽利略理想斜面的基础上，经过推理而抽象出来的运动规律。牛顿第一定律的重大贡献是：① 它揭示了物体不受力作用时的运动规律，即不受力时物体处于静止状态或匀速直线运动状态。② 指出了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。③ 由于一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动的性质，而我们把这种性质叫做惯性，所以一切物体都具有惯性。物体到达水平面后，在水平方向上只受摩擦力的作用，由于一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动的性质，因此小车继续沿水平方向运动，而受摩擦力越小，物体运动状态改变的越慢，则小车前进距离越远。
（1）为了使小车到达斜面底端时速度相同。
（2）小车在不同的表面运动时受到的阻力不同，表面越光滑，受到的阻力越小，它走得越远。
（3）如果运动物体不受任何力的作用，它将沿着原来方向匀速直线运动下去。
