最新中职物理授课教案:重力弹力摩擦力(公共基础类)物理
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中职物理(高教版)授课教案
第三节重力弹力摩擦力
一、力
通过长期实践,人们认识到:物体运动状态的改变或物体形状的改变,都是由于物体间相互作用的结果。于是人们归纳出,力是物体间的相互作用。
我们写字时,手要对笔施力,才能抓牢笔杆随意书写;同时,笔杆对我们的手也施加了力,三个手指都被笔杆挤变了形
我们踢足球时,足球受到脚对它施加的力,于是向前滚去;同时,我们的脚也会受到足球对它施加的力,脚指可能会感到疼痛。
如果一个物体的运动状态或形状发生了改变,我们就可以推断出,该物体受到了力的作用。
力的大小可以用弹簧秤测量。力的SI单位是牛(N)。
力是矢量,它不但有大小,而且有方向。力的作用效果不仅与力的大小、方向有关,还跟力作用在物体上的作用点有关。因此,要把一个力准确地表达出来,就要表明力的这三个要素。
二、力的图示
人们经常用带箭头的线段表示力。线段是按一定标度画出的,它的长短表示力的大小,它的箭头指向表示力的方向,箭尾表示力的作用点。这种表示力的方法,叫做力的图示。
例如,一个大小为100 N,与水平方向的夹角为30°的拉力的图示,如下图所示。
有时只需画出力的示意图,即只画出力的作用点和方向,表示物体在这个方向上受到了力,如下图所示。
三、重力
英国物理学家牛顿发现,宇宙中所有的物体之间都具有相互吸引的力的作用,因此叫做万有引力。万有引力的大小跟两个物体的质量成正比,跟两个物体的距离的平方成反比。
人们通常将地面附近的物体,由于地球的吸引而受到的力叫做重力,用字母G表示。物体所受重力G与物体质量m的关系是:G = mg
其中g就是重力加速度。
重力的方向总是竖直向下的,并可认为是作用
在物体的重心上,如右图所示。
四、弹力
如果发生形变后的物体由于要恢复原状,对与
它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。例
如,弹簧受力后会缩短或伸长,于是会对与它接触
的物体产生弹力的作用,如右图所示。
英国物理学家胡克发现,弹簧发生弹性形变时,
弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正
比,即
F = kx
上式中的被称为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米(N/m),不同弹簧的劲度系数一般是不同的,这个规律叫做胡克定律。
如果物体的形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后,物体就不能恢复原来的形状,这个限度叫做弹性限度。
有时物体的形变很小,不易观察。例如,一本放在水平桌面上的书与桌面间相互挤压,书和桌面都发生微小的形变。由于书的形变,它对桌面产生向下的弹力,这就是书对桌面的压力F1;由于桌面的形变,它对书产生向上的弹力,这就是桌面对书的支持力F2。压力和支持力都是弹力,方向都垂直于物体的接触面,如下左图所示。
拉力也是一种
弹力。如上右图所示
的水桶受到的绳的
拉力沿着绳,指向绳收缩的方向。
摩擦是一种常见的现象。两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,就会产生阻碍相对运动的力,这种力叫做摩擦力。
例如,用一个较小的力推箱子,箱子没有被推动。根据物体平衡条件可知,此时一定有一个力与推力大小相等,方向相反,从而抵消了推力的作用。这个力就是地面对箱子的静摩擦力,常用F f来表示。静摩擦力有一个最大限度,这个
限度叫做最大静摩擦力。当推力大于最大静摩擦力时,箱子就不能再保持静止,而要滑动了。
当一个物体在另一物体表面滑动时,总会受到另一物体对它产生的阻碍它运动的力,这种力叫做滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动方向相反,如下图所示。
实验表明:滑动摩擦力F f的大小跟外力无关,只跟接触面间的正压力的大小成正比,可用下式来表示:
F f =μF N
上式中的μ是比例常数,称为动摩擦因数。它的数值与接触面的材料及粗糙程度等因素有关。
还有一种摩擦力叫做滚动摩擦力。滚动摩擦力是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力。当压力相同时,滚动摩擦力比滑动摩擦力小很多。如右图所示的是生产中常见的滚动轴承。
练习1-3
1. 画出下图中所示的几个力的图示:(1)马对车的拉力1000 N;
(2)铁锤对钉子的打击力300 N;(3)电线对电灯的拉力8 N。
2. 用两根绳子把一个物体挂起来,如下图所示,物体受几个力的作用?请画出
物体受力的示意图。
答:物体受力的示意图如上
右图所示
3. 一个物体在斜面上保持静止,如下图所示,物体受几
个力的作用?请画出物体受力的示意图。
答:物体受力的示意图如上右
图所示。
4.一辆马拉雪撬的货物总质量是
5.0×103 kg ,雪撬与水平冰面间的动摩擦因数是0.03,马要在水平方向上用多大的力才能拉着雪撬匀速前进?
答:1.5×103 N。