力的基本概念三种常见的力.ppt

力物体的平衡 2 力的特征 物质性 力不能脱离物体独立存在 相互性 力的作用是相互的 矢量性 力是矢量 既有大小 又有方向 力的三要素 大小 方向 作用点 力的单位为牛顿 N 即使质量1 的物体产生1m s2加速度的力为1N 其大小可用测力计 弹簧秤 测量 独立性 一个力作用于某一物体上产生的效果 与这个物体是否同时受到其他力的作用无关 第一节 力的基本概念三种常见的力 一 力 1 力的定义 力是物体对物体的作用 5 力的分类 按力的性质分 重力 万有引力 弹力 摩擦力 分子力 电场力 磁场力 核力等 按力的作用效果分 压力 支持力 拉力 动力 阻力 向心力 回复力等 性质相同的力 效果可以相同 也可以不同 效果相同的力 性质可以相同 也可以不同 按力的作用方式分 场力 如万有引力 电磁力等 和接触力 如弹力 摩擦力等 按研究对象分 内力和外力 3 力的图示 用一个带箭头的线段表示力的大小 方向 作用点的方法 叫做力的图示 4 力的作用效果 使受力物体发生形变或使受力物体的运动状态发生改变 即使物体产生加速度 1 产生 重力是由于地球的吸引而产生的 地球周围的物体 无论与地球接触与否 运动状态如何 都要受到地球的吸引力 因此任何物体都要受到重力的作用 说明 重力是万有引力的一个分力 万有引力的另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力 在两极处重力等于万有引力 一般情况下在地球表面附近近似认为重力等于万有引力 一 重力和万有引力的区别和联系 物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力大小不同 重力大小也不同 两极处 物体所受重力最大 大小等于万有引力 赤道上 物体所受重力最小 G F向 F引 图1 1 3 二 重力 4 重心 重力的等效作用点 重心的位置与物体的形状和质量的分布有关 重心不一定在物体上 质量分布均匀 形状规则的物体的重心在几何中心上 薄板类物体的重心可用悬挂法确定 二 对重心的理解 图1 1 4 2 大小 G mgg为重力加速度 重力的大小可用弹簧秤测量 当物体在竖直方向静止或匀速直线运动时 物体对弹簧测力计的拉力或压力 大小等于物体受到的重力 3 方向 总是竖直向下 并不严格指向地心 赤道 两极除外 不可理解为跟支持面垂直 病人在医院里输液时 液体一滴滴从玻璃瓶中滴下 在液体不断滴下的过程中 玻璃瓶连同瓶中液体共同的重心将 A 一直下降B 一直上升C 先降后升D 先升后降 C 3 方向 弹力的方向与施力物体的形变方向相反 压力 支持力的方向总是垂直于接触面或接触面的切面 总指向被压 被支持的物体 绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向 杆的弹力不一定沿杆的方向 轻弹簧的拉力或压力沿弹簧的轴线方向 三 弹力 1 定义 发生弹性形变的物体 由于要恢复原状 对跟它接触的物体产生力的作用 这种力叫弹力 2 产生条件 两物体相互接触 接触处有 弹性 形变 几种典型物体模型的弹力特点比较 4 弹力的大小 对弹簧 在弹性限度内弹力的大小可以由胡克定律F kx计算 其中k表示弹簧的劲度系数 由弹簧本身的性质决定 x表示弹簧的形变量 即伸长或缩小的长度 拓展公式为 F k x 对没有明显形变的物体 如桌面 绳子等物体 弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定 一般由力学规律 如平衡条件 牛顿运动定律 动能定理 动量定理等 求出 一根张紧的轻绳上的拉力大小处处相等 三 微小形变下弹力的判断 1 假设法 其基本思路是假设将与研究对象接触的物体都撤掉 判断研究对象的运动状态是否发生改变 若运动状态不变 则此处不存在弹力 若运动状态改变 则此处一定存在弹力 如图所示 小球A在车厢内随车厢一起向右运动 可根据小球的运动状态分析车厢后壁对球A的弹力的情况 2 根据 物体的运动状态 分析弹力由运动状态分析弹力 即物体的受力必须与物体的运动状态相符合 依据物体的运动状态 由平衡条件 或牛顿第二定律 列方程 求解物体间的弹力 若车厢和小球做匀速直线运动 则小球A受力平衡 所以后车厢对小球无弹力 若车厢和小球向右做加速运动 则由牛顿第二定律可知 后车厢壁对小球的弹力水平向右 1 图 a 中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体 物体处于平衡状态 轻绳AC段的拉力FTAC FTCD M1g 图 b 中由于FTEGsin30 M2g得FTEG 2M2g 所以FTAC FTEG M1 2M2 3 图 b 中 根据平衡方程有FTEGsin30 M2g FTEGcos30 FNG所以FNG M2gcot30 M2g 方向水平向右 2 图 a 中 根据平衡规律FNC FTAC M1g 方向和水平方向成30 指向斜右上方 热点一弹簧的形变量与弹力问题 例题 如图1 1 13所示 劲度系数为k1的轻质弹簧 竖直放在桌面上 上面压一质量为m的物块 劲度系数为k2的轻质弹簧竖直地放在物块上面 其下端与物块上表面连接在一起 现欲使物块在静止时 下面弹簧承受物重的2 3 应将上面弹簧的上端A竖直向上提高多大的距离 图1 1 13 1 滑动摩擦力 概念 当一个物体在另一个物体表面滑动的时候 会受到另一个物体阻碍它滑动的力 这种力叫做滑动摩擦力 作用效果 总是起着阻碍物体间相对运动的作用 产生条件 a 接触面粗糙b 接触且有挤压c 物体间有相对运动 大小 滑动摩擦力大小与正压力成正比 即 Ff FN 方向 跟接触面相切 并跟物体相对运动方向相反 四 摩擦力 2 静摩擦力 概念 两个相互接触的物体 有相对运动趋势时产生的摩擦力 作用效果 总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用 产生条件 a接触面粗糙b相互接触且挤压c有相对运动趋势 大小 静摩擦力是被动力 其大小由物体的受力情况和运动情况共同决定 只与外力有关 而与正压力无关 不能用f N计算 取值范围是 0 f fm 方向 总是与物体的相对运动趋势方向相反 最大静摩擦力 静摩擦力的最大值 与接触面的正压力成正比 还与接触面有关系 其值一般可认为等于滑动摩擦力 实际略大于滑动摩擦力 即 fm N 四 对摩擦力的理解 2 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势 但不一定阻碍物体的运动 即摩擦力可能是动力也可能是阻力 1 接触面处有摩擦力时一定有弹力 且弹力与摩擦力总垂直 反之不一定成立 3 受静摩擦力作用的物体不一定静止 受滑动摩擦力作用的物体不一定运动 4 摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同也可能相反 还可能成一夹角或垂直 方法提炼静摩擦力方向的判断方法1 假设法2 状态法 二力平衡条件 牛顿第二定律或牛顿第三定律 可以判断静摩擦力的方向