20xx高考物理复习知识点:力和物体的平衡
力和物体的平衡
1.力:是物体对物体的作用,是物体发生形变和改变物体的运动状态(即产生加速度)的原因。力是矢量。
2.重力
(1)重力是由于地球对物体的吸引而产生的。
[注意]重力是由于地球的吸引而产生,但不能说重力就是地球的吸引力,重力是万有引力的一个分力。但在地球表面附近,可以认为重力近似等于万有引力。
(2)重力的大小:地球表面G=mg,离地面高h处G/=mg/,其中g/=[R/(R+h)]2g。
(3)重力的方向:竖直向下(不一定指向地心)。
(4)重心:物体的各部分所受重力合力的作用点,物体的重心不一定在物体上。
3.弹力
(1)产生原因:由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的。
(2)产生条件:①直接接触;②有弹性形变。
(3)弹力的方向:与物体形变的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体。在点面接触的情况下,垂直于面;在两个曲面接触(相当于点接触)的情况下,垂直于过接触点的公切面。
①绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向,且一根轻绳上的张力大小处处相等。
②轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向不一定沿杆。
(4)弹力的大小:一般情况下应根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解。弹簧弹力可由胡克定律来求解。
★胡克定律:在弹性限度内,弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比,即F=kx。k为弹簧的劲度系数,它只与弹簧本身因素有关,单位是N/m。
4.摩擦力
(1)产生的条件:①相互接触的物体间存在压力;③接触面不光滑;③接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力),这三点缺一不可。
(2)摩擦力的方向:沿接触面切线方向,与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与物体运动的方向可以相同也可以相反。
(3)判断静摩擦力方向的方法:
①假设法:首先假设两物体接触面光滑,这时若两物体不发生相对运动,则说明它们原来没有相对运动趋势,也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动,则说明它们原来有相对运动趋势,并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同。然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向。
②平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向。
(4)大小:先判明是何种摩擦力,然后再根据各自的规律去分析求解。
①滑动摩擦力大小:利用公式f=μFN进行计算,其中FN是物体的正压力,不一定等于物体的重力,甚至可能和重力无关。或者根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解。
②静摩擦力大小:静摩擦力大小可在0与fmax之间变化,一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解。
5.物体的受力分析
(1)确定所研究的物体,分析周围物体对它产生的作用,不要分析该物体施于其他物体上的力,也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上。
(2)按“性质力”的顺序分析。即按重力、弹力、摩擦力、其他力顺序分析,不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析。
(3)如果有一个力的方向难以确定,可用假设法分析。先假设此力不存在,想像所研究的物体会发生怎样的运动,然后审查这个力应在什么方向,对象才能满足给定的运动状态。
6.力的合成与分解
(1)合力与分力:如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力就叫做这个力的分力。(2)力合成与分解的根本方法:平行四边形定则。
(3)力的合成:求几个已知力的合力,叫做力的合成。
共点的两个力(F1和F2)合力大小F的取值范围为:|F1-F2|≤F≤F1+F2。
(4)力的分解:求一个已知力的分力,叫做力的分解(力的分解与力的合成互为逆运算)。
在实际问题中,通常将已知力按力产生的实际作用效果分解;为方便某些问题的研究,在很多问题中都采用正交分解法。
7.共点力的平衡
(1)共点力:作用在物体的同一点,或作用线相交于一点的几个力。
(2)平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态,是加速度等于零的状态。
★(3)共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零,即∑F=0,若采用正交分解法求解平衡问题,则平衡条件应为:∑Fx=0,∑Fy=0。
(4)解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等等。
第33讲力与物体的平衡经典精讲
主讲教师:孟卫东北京市物理特级教师
开心自测
题一:关于力的概念,下列说法中正确的是()
A.物体受几个力作用时,运动状态一定发生改变
B.在任何地方1千克力均为9.8N
C.力学中常见的力有重力、弹力、摩擦力
D.按力性质可分为拉力、支持力、压力等
题二:家用吊扇对悬挂点有拉力作用,在正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比()
A.变大B.变小C.不变D.无法判断
题三:S1和S2表示劲度系数分别为k1、k2的两根弹簧,k1>k2;a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物块,ma>mb,将弹簧与物块按图所示方式悬挂起来,现要求两根弹簧的总长度最大,则应使()
A.S1在上,a在上B.S1在上,b在上
C.S2在上,a在上D.S2在上,b在上
考点梳理与金题精讲
内容要求说明
1.力是物体间的相互作用,是物体发生形变和物体运动状态变化的原因,力是矢量,力的合成和分解。
2.万有引力定律。重力、重心。
3.形变和弹力、胡克定律。
4.静摩擦、最大静摩擦力。
5.滑动摩擦、滑动摩擦定律。
6.共点力作用下的物体的平衡。
7.牛顿第三定律。Ⅱ
Ⅱ不要求知道静摩擦因数
一、力、重力、弹力
1.力
(1)力是物体对物体的作用,有受力者必有施力者,脱离物体的力是不存在的。
(2)力的作用效果:使物体发生形变和改变物体的运动状态。
(3)力的相互性:作用力和反作用力同时存在(性质力)。
(4)力的三要素:大小、方向、作用点(矢量)。
(5)力的种类:
根据性质命名的力有重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力(安培力、洛伦兹力)、核力等;
根据效果命名的有压力、支持力、拉力、下滑力、向心力、恢复力等。
2.关于重力
(1)产生:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。
(2)大小:G=mg
物体在超重、失重等状态下,重力不变
(3)重力方向:总是竖直向下(不一定指向地心)
(4)重力作用点:重心。重心不一定在物体上,重心与物体的形状、质量分布有关。
(5)测量工具:测力计。条件:平衡时。
3.关于弹力
(1)产生:由于物体发生弹性形变而力图恢复原状而产生。
产生的条件:接触、有弹性形变(挤压、拉伸、扭转)。
判断弹力可用假设法。
(2)作用点:作用在使物体形变的施力物体上。
(3)大小:与形变成正比。由于弹力是被动力,要由主动力及运动状态确定。
弹簧的弹力根据胡克定律确定:F=kx=kΔl。
(4)方向:压力方向总是垂直于接触面;绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向。
分析弹力举例
题一:如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:①弹簧的左端固定在墙上,②弹簧的左端受大小也为F的拉力作用,③弹簧的左端栓一小物块,物块在光滑的桌面上滑动,④弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零,以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量,则()
A.L2>L1B.L4>L3C.L1>L3D.L2=L4
判断弹力
题二:关于弹力下面不正确的说法是()
A.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力
B.轻绳、轻杆上产生的弹力的方向总是在绳、杆的直线上
C.两物体相互接触可能有弹力存在
D.压力和支持力的方向总是垂直于接触面的
4.摩擦力
(1)产生:相互接触的物体间发生相对运动或有相对运动的趋势时,在接触面处产生的阻碍相对运动的力。
(2)产生条件:有粗糙接触面、有正压力、有相对运动或相对运动的趋势。
(3)方向:总是与接触面相切,总是与相对运动(或趋势)的方向相反。
(4)大小:静摩擦力f0:随运动趋势增大,变化范围0f0≤fmax;
滑动摩擦力f:f=mN——摩擦定律。
摩擦力总是阻力吗?
摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,但是不一定阻碍物体的运动。
静摩擦力的判断方法:
(1)假设法假设光滑,然后分析它们会不会发生相对运动(或趋势);
(2)运动状态分析法先分析a,再根据牛顿第二定律确定合力方向,最后确定f0的方向。
受到静摩擦力作用的物体一定静止吗?
受到滑动摩擦力作用的物体一定运动吗?
题三:把一重为G的物体用一个水平的推力F=kt(k恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上,则在t=0开始物体所受的摩擦力f随t的变化关系是下图中的哪一个()
二、物体受力分析
正确分析物体受力,是解题关键,是基本功。
受力分析是指分析性质力。
养成按步骤分析受力的良好习惯。
分析受力的步骤:
1.选对象,先画出重力(场力),有发动机时考虑牵引力——主动力。
2.然后“绕一圈”找接触点,依次分析弹力;
3.再分析摩擦力。
4.检查:是否有施力物体、是否与运动状态相符合。可以用假设法。
注意:
不要“张冠李戴”而画出物体施加的力,也不要把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上;
不要重复的画出效果力(如合力、分力、向心力、恢复力等)。
题四:画出下列物体的受力示意图。
三、一对平衡力与一对作用力
一对平衡力:等大、反向、共线、同物
作用力和反作用力:等大、反向、共线、异物、同性、共存
区分的主要标志:同物、异物
题五:人走路时,人和地球之间的作用力和反作用力的对数有()
A.一对B.二对C.三对D.四对
四、平行四边形定则及图解法
1.矢量与标量
运算法则截然不同。
2.力的合成与分解——平行四边形定则
①合力与分力——等效替代关系
②力的分解——按力的效果分解
3.求解方法
图解法:通过平行四边形的邻边和对角线长短关系或变化情况,做一些较为复杂的定性分析,从图上就可看出结果,得出结论。
数学方法:相似性的比例关系、正弦定理、余弦定理。
常用图解法分析矢量的变化和求极值
题六:如图所示,在半径为R的光滑半球面上高h处悬挂一定滑轮。重力为G的小球用绕过滑轮的绳子被站在地面上的人拉住.人拉动绳子,在与球面相切的某点缓缓运动到接近顶点的过程中,试分析小球对半球的压力和绳子拉力如何变化。
五、共点力的平衡条件及正交分解法
1.共点力概念:力的作用线交于一点。
2.物体的平衡状态:静止、匀速运动。
3.共点力作用下物体的平衡条件是:。
4.建立坐标系的原则:需分解的力个数尽量要少、需分解的未知力个数尽量少。
5.共点力平衡条件的推论:任何一个力必定与其它力的合力等值、反向、共线。
6.选研究对象的原则
求解外力及整体的加速度时,用整体法;
求解内力时,用隔离法。
六、用极限法分析平衡物体的有关临界问题
临界现象:一种物理现象变化为另一种物理现象时、一种物理特性变化为另一种特性时,发生的转折状态。
如物体“刚离开地面”,绳子“刚好断开”,“刚刚开始滑动”,以及以后章节中的“两物体恰好分离”,“恰能通过最高点”。
要抓相应的临界条件。
审题时注意的关键词:“恰好出现”、“刚刚”、“恰能”等等。
极限分析法:恰当地将某个物理量推向极端(“最大”和“最小”、“极左”和“极右”等),再分析计算。
题七:如图,已知细绳AO、BO的最大拉力分别为10N和5N,OC绳足够结实,当物体不断加重时,哪根绳先断?为使绳不被拉断,最大物重为多少?
第33讲力与物体的平衡经典精讲
开心自测题一:C题二:B题三:D
金题精讲题一:D题二:B题三:B题四:略题五:C题六:压力不变拉力逐渐减小
题七:OB先断,最大物重0.5kg。
第一讲:力和物体的平衡复习
一、力的概念
1、力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而单独存在。
2、力是矢量。大小、方向、作用点是力的三要素。单位:牛顿(N)
3、力的分类:①按性质分:重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。
②按作用效果分:压力、支持力、动力、阻力等。
二、重力:由于地球吸引而使物体受到的力。
1、大小:G=mg;通常g=9.8m/s2方向:竖直向下
2、物体的重心。
①质量分布均匀形状规则的物体,重心在其几何中心
②重心可以在物体上,也可以在物体外。
3、重力和压力:压力不一定等于重力,压力不是重力。
第一章力物体的平衡
本章概述
本章知识所处的地位:
力是物理学的基本概念,本章内容在高中物理中既是基础又是重点。本章的中心内容是对力的基本认识和对力学问题的基本处理方法,如“受力分析”、“力的合成和分解”、隔离体法和整体法等。本章中力的平衡问题是力学基本方法的初步运用,复习时应多加体会。
知识网络:
专题一力重力弹力
【考点透析】
一本专题考点:力的基本概念、三种常见的力
二理解和掌握的内容
1.力
(1)力的概念:力是物体对物体的作用。
理解:力是一种作用,区别于平常所说的“力气”。力的作用可以通过物体的直接接触实现,也可以通过场来实现。
(2)力的性质:
物质性力不能脱离物体而独立存在
相互性力总是成对出现的,物体之间的力的作用是相互的
矢量性力既有大小又有方向,遵从矢量运算法则
(3)力的描述:力有三要素,即大小、方向、作用点,描述一个力必须说明这三点。除直接说明外,描述一个力还可以用做力的图示的方法。
(4)力的作用效果:①使物体产生形变;②使物体产生加速度。
(5)力的分类:
按力的性质(即力的产生机理)可分为:重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、安培力、洛伦兹力、核力等。
按力的作用效果可分为:拉力、压力、支持力、动力、阻力、浮力、下滑力、向心力、回复力等。
2.重力
(1)由于地球的吸引而产生的,本质上是地球对物体的万有引力的一个分力。
(2)重力的大小:G=mg。重力应是万有引力和物体随地球自转所需向心力的矢量差,其大小应比万有引力略小,在通常的计算中一般可做近似处理,取mg≈F引,g≈GM/R2。重力的大小和物体的运动状态无关,在超重、失重和完全失重的状态下重力均不会发生改变。
(3)重力的方向:竖直向下,即和水平面垂直的方向。不能说成垂直地面。
(4)重心:物体的重力的等效作用点。重心的位置由物体的形状和质量分布决定,质量分布均匀的物体其几何中心就是物体的重心。物体的重心可以在物体上,也可以不在物体上(如均质圆环,木工用的拐尺等)。
3.弹力
(1)概念:发生弹性形变的物体对与它相接触的物体施加的力的作用。产生机理:发生弹性形变的物体,由于要恢复形变,就会对阻碍它恢复形变的物体施加弹力的作用。例如放在桌面上的物体受到弹力是由于桌面发生了弹性形变。
(2)产生条件:①(相互)接触;②(发生弹性)形变。
弹力有无的判断可以用假设(拿开)法、平衡法或者其他运动规律。
(3)大小:在弹性限度内,弹力的大小随形变量的增大而增大。对弹簧有胡克定律。
(4)方向:总是指向形变恢复的方向。①压力或支持力的方向总是垂直于接触面;②绳的拉力的方向总是沿绳指向绳收缩的方向;③杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。
【例题精析】
例题1关于力的概念,下列说法正确的是:
A.一个受力物体可以找到两个以上的施力物体
B.力可以从一个物体传给另一个物体
C.只有相互接触的物体之间才可能存在力的作用
D.一个受力物体可以不对其它物体施力
分析与解答:一个物体可以同时受到几个力的作用,故A正确;传力的概念是错误的,如图1-1我们只能说物体由于受到人的推力的作用而对墙产生压力,而人的推力并没有直接作用在墙上,故B错;弹力和摩擦力都是接触力,但重力、电场力等都是通过场来实现的,相互作用的物体不一定直接接触,C错;施力物体同时一定是受力物体,受力物体同时一定是施力物体,D错。
思考与拓宽:“固体传递力”,是同学们普遍认同的经验体会,除了本题中的否定分析之外,你能否通过其他途径,如利用牛顿运动定律等深入分析其错误性。
例2如图1-2甲所示,小球和光滑斜面接触,悬线绷紧且处于竖直方向,则小球受到的作用力是
A.重力和绳的拉力
B.重力、绳的拉力和斜面的支持力
C.重力和斜面的弹力
D.重力、绳的拉力和下滑力
解析:关键是看小球受不受斜面的支持力。
可用拿开法判断,即假设撤掉斜面,小球的平衡也不会受到影响,所以实际没有弹力;或根据力的平衡条件直接分析,若有弹力,小球受力如图1-2乙所示,弹力的水平分力无法平衡。可见,平衡条件的利用有时是分析受力的重要方法。
思考拓宽:如图1-3所示两种情况,物体A受物体B的弹力吗?(接触面均光滑)
【能力提升】
Ⅰ.知识与技能
1.下面的说法中正确的是
A.带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用,而这个力是脱离施力物体单独存在的
B.正在飞行中的炮弹受到重力、空气阻力和向前的冲力
C.力的大小、方向、作用点相同,性质就一定相同
D.放在粗糙水平面上的物体做匀速运动,也不能说明力是维持物体运动的原因
2.关于重力和重心的下列说法,正确的是
A.物体的重力是由于物体受到地球的万有引力而产生的
B.物体的重心总在物体上
C.正方形物体的重心在它的几何中心
D.只有物体的重心才受到重力作用
3.下列关于力的说法中,不正确的是
A.所有物体间力的作用都是相互的
B.施力物体必定也是受力物体
C.汽车发动机运转,产生了牵引力,可见有的力不是物体施加的
D.力是使物体产生形变和改变运动状态的原因
4.如图1-4所示,两根相同的轻弹簧S1、S2,劲度系数皆为k=4×102N/m,挂的重物的质量分别为m1=2kg,m2=4kg。若不计弹簧质量,取g=10m/s2,则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为
A.、10B.10、
C.15、10D.10、15
5.如图1-5,水平地面上放着一个球,一根直杆斜靠在球上,直杆上的A点和B点受到两个弹力,关于它们的方向,下列说法正确的是
A.A点和B点的弹力都垂直地面向上
B.A点的弹力垂直地面向下,B点的弹力垂直地面向上
C.A点的弹力垂直地面向上,B点的弹力垂直直杆斜向上
D.A点和B点的弹力都垂直直杆斜向上
6.关于弹力和形变,以下说法正确的是
A.两物体如果相互接触,就一定会产生相互作用的弹力
B.两物体如果相互挤压而发生了弹性形变,就会产生相互作用的弹力
C.两物体如果不接触,也有可能有相互作用的弹力
D.两物体间有弹力作用,物体不一定发生了形变
Ⅱ.能力与素质
7.关于弹簧的弹力和劲度系数k,下列说法中正确的是
A.同样粗细的金属丝绕制的弹簧一定具有相同的劲度系数
B.把劲度系数为k的弹簧剪成等长的两段,每段弹簧的劲度系数仍为k
C.弹簧的弹力和长度成正比
D.在弹性限度内,弹簧的弹力和形变量成正比
8.质量为m的铁球在水平推力F的作用下静止于竖直光滑墙壁和光滑斜面之间。球跟倾角为θ的斜面的接触点为A,推力的作用线通过球心O,球的半径为R,如图1-6,若水平推力缓慢增大,在此过程中
①球对斜面的作用力缓慢增大;②墙对球的作用力始终小于推力F;
③斜面对球的支持力为mgcosθ;④推力F对A点的力矩为FRcosθ[
上述结论中正确的是:
A.①②B.③④
C.①③D.②④
9.有一根弹簧,受到20N的拉力作用时长为11cm,再增加40N拉力作用时,弹簧再伸长2cm,求:(1)弹簧的原长。(2)弹簧的劲度是多少N/m?
答案
专题一1.D2.A3.C4.C5.C6.B7.D8.D9.10cm;2×103
文章来源:http://m.jab88.com/j/73150.html
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