力与物体平衡专题

专题一：力与物体平衡考点例析

力学中的三类常见的力：重力、弹力、摩擦力，特别是静摩擦力，这是高考中常考的内容。由于静摩擦力随物体的相对运动趋势发生变化，在分析中非常容易失误，同学们一定要下功夫把静摩擦力弄清楚。共点力作用下物体的平衡，是高中物理中重要的问题，几乎是年年必考。单纯考查本章内容多以选择、填空为主，难度适中，与其它章节结合的则以综合题出现，也是今后高考的方向．

力学中有三种器材：轻绳、轻杆（各种方向均有可能，有绞链的，力沿杆方向。）、弹簧。电路中有三种电路元件：电阻、电容、电感。

一、力的概念：力是物体对物体的作用。

1、力的基本特征（1）力的物质性：力不能脱离物体而独立存在。（2）力的相互性：力的作用是相互的。（3）力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向——如5N和-5N 哪一个力大？（4）力的独立性：力具有独立作用性，用牛顿第二定律表示时，则有合力产生的加速度等于几个分力产生的加速度的矢量和。

2、力的分类：

（1）按力的性质分类：如重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力、核力等

（2）按力的效果分类：如（拉力、推力、支持力、压力、撞击力均属于弹力）、动力、阻力、向心力、回复力可以是一个或多种性质的力的合力等．

3、力的作用效果

（1）力作用的效果与力的什么有关？

（2）力的作用效果有哪些？

4、受力分析：

（1）一般顺序：一重二弹三摩擦。

（2）明确受力者，看清与其接触的所有物体；力的作用点在受力物体上。A对B的作用力，该力的作用点在B上。如：杯子放在水平桌面上，杯子受几个力的作用？支持力谁施加？这力怎么画？是谁形变需恢复原状而产生的？桌面受压力又如何？

二、常见的三类力。

1.重力：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。

（1）重力的大小：重力大小等于

G=mg，g是常数（怎么来的？），通常等于9.8N/kg=9.8m/s2．(静力学第一公式）（2）重力的方向：竖直向下的．（为什么？）

（3）重力的作用点—重心：重力总是作用在物体的各个点上，但为了研究问题简单，我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上，这一点称为物体的重心．

①质量分布均匀的规则物体的重心在物体的几何中心．（可以不在物体上）

②不规则物体的重心可用悬线法求出重心位置．

2.弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．

(1)弹力产生的条件：①物体直接相互接触； ②物体发生弹性形变． （2）弹力的方向和大小：

○

1弹力的方向：跟物体恢复形状的方向相同． A 、凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力；支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体．

例子，杯子放在桌面上，杯子受到的弹力是谁形变面产生的？桌面受到的弹力是谁形变面产生的？

B 、凡是一根线(或绳)对物体的拉力，都是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生的弹力；拉力的方向总是沿线（或绳）的方向．

C 、弹力方向的特点：由于弹力的方向跟接触面垂直，面面结触、点面结触时弹力的方向都是垂直于接触面的．

○

2弹力的大小：与形变大小有关,弹簧的弹力F=kx （静力学第二公式） 3.弹力有无的判断

①（直接法）是否有形变

②(间接法）可由力的平衡条件或其它方法求得． 例，如图，

斜面光滑（不光滑可能会有弹力产生），小球对斜面无弹力。两球放在水平面上，两球间无弹力。

例、如图6所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m 的小球，下列关于杆对球的作用力F 的判断中，正确的是： A ．小车静止时，F=mgsin θ,方向沿杆向上。 B ．小车静止时，F=mgcos θ,方向垂直杆向上。

C ．小车向右以加速度a 运动时，一定有F=ma/sin θ. D.小车向左以加速度a 运动时，22)()(mg ma F +=

,方向斜向左

上方，与竖直方向的夹角为α=arctan(a/g).

分析与解：小车静止时，由物体的平衡条件知杆对球的作用力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg.

小车向右以加速度a 运动，设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为α,如图7所示。根据牛顿第二定律有：Fsin α=ma, Fcos α=mg.，两式相除得：tan α=a/g.

只有当球的加速度a=g.tan θ时，杆对球的作用力才沿杆的方向，此时才有F=ma/sin θ.小车向左以加速度a 运动，根据牛顿第二定律知小球所受重力mg 和杆对球的作用力F 的合力大小为ma ，方向水平向左。根据力的合成知三力构成图8所示的矢量三角形

，

图6

a

图7

2

2)

F+

=,方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为：α=arctan(a/g).

ma

)

(

(mg

3．摩擦力

滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上存在相对滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它们相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力．

（1）产生条件：①两物体接触面上有压力；②接触面是粗糙；③两物体间有相对滑动．（2）方向：总是沿着接触面的切线方向与相对运动方向相反．

（3）大小：与正压力成正比，即Fμ=μF N

静摩擦力：当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时，所受到

的另一个物体对它的力，叫做静摩擦力．

（1）产生条件：①两物体接触面上有压力．②接触面是粗糙的；③两物

体有相对运动的趋势；

（2）方向：沿着接触面的切线方向与相对运动趋势方向相反．

（3）大小：由受力物体所处的运动状态根据平衡条件或牛顿第二定律来

计算（与压力无关）．

例、手的握力越来越大了，摩擦力如何变？最大静摩擦力如何变?(为什

么贵重的东西我们总是握得牢些)

摩擦力解题应用

例1，m=1kg的物体放在水平地面上用水平拉力拉物体，μ=0.2，设最大静摩擦因素与滑动摩擦因素一样，现分别用水平力F1=1N，F2=1.5N，F3=5N。求物体受到的摩擦力大小。

例2，分析物体在有摩擦的斜面上，向上冲过程的运动规律并画出图象。

而不是