2021届高考物理一轮复习：力与平衡 重点内容复习

第二讲力与平衡

学习目标

1、理解弹力产生的条件，会确定弹力的方向，能熟练应用胡克定律求弹簧弹力的大小。

2、理解摩擦力产生的条件，会判断摩擦力的有无，能确定摩擦力的种类。

3、知道平行四边形定则是解决矢量问题的方法，学会作图，并能把握几种特殊情形

4、理解共点力作用下物体平衡的条件，并能用来解决平衡问题；

5、能结合受力分析，运用力的合成与分解、正交分解、物体的平衡条件等解决与实际相结合的力学平衡问题。

知识点一

一、重力

1、定义：由于地球的吸引而使物体受到的力．

2、重力的大小：可用公式G＝mg计算得出，式中g是比例系数，g＝9.8N/kg.

3、重力的方向：总是竖直向下．

二、弹力

1、定义：相互接触的物体发生弹性形变时，由于物体要恢复原状，物体会对与它接触的另一物体产生力的作用，这种力叫弹力．

2、方向：弹力的方向总是与物体形变的方向相反，以使物体恢复原状．

三、胡克定律

1、内容：在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧伸长(或压缩)的长度成正比．

2、公式：F＝kx.

3、适用条件：在弹性体的弹性限度内．

4、劲度系数：是一个有单位的物理量，单位为N/m.弹簧的劲度系数为1 N/m的物理意义：弹簧伸长或缩短1 m时产生的弹力大小为1 N.

四、滑动摩擦力

1．定义：当两个物体彼此接触和挤压，并发生相对滑动时，在接触面上产生的阻碍相

对滑动的力．

2．滑动摩擦力的方向及效果：滑动摩擦力的方向总是与接触面相切，并与物体的相对运动方向相反．因此，滑动摩擦力的效果总是阻碍物体间的相对运动．

3．滑动摩擦力的大小

1、滑动摩擦力的大小：与压力成正比，还与接触面的性质有关．

2、公式：f＝μN.

其中N表示压力，μ叫动摩擦因数，与接触面的材料及接触面的情况有关．

五、静摩擦力

1．定义：当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动，但具有相对运动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力，这种力称为静摩擦力．2．产生条件：物体直接接触，接触面粗糙，接触面间有压力，有相对滑动趋势．

3．方向：总是与接触面相切并且与相对滑动趋势的方向相反．

4．效果：阻碍物体间的相对滑动的趋势．

5．大小：由外部因素决定，随外力的变化而变化．

6．最大静摩擦力

(1)定义：物体与接触面之间的静摩擦力的最大值，也即在外力作用下物体将开始沿接触面滑动时的静摩擦力，用fmax表示．

(2)相关因素

①与两物体间的压力成正比．

①与接触面的性质有关．

知识点二

一、力的合成

1．共点力合成的常用方法

(1)作图法：从力的作用点起，按同一标度作出两个分力F1和F2的图示，再以F1和F2的图示为邻边作平行四边形，画出过作用点的对角线，量出对角线的长度，计算出合力的大小，量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图所示)．

(2)计算法：几种特殊情况的共点力的合成．

(3)力的三角形定则：将表示两个力的图示(或示意图)保持原来的方向依次首尾相接，从第一个力的作用点，到第二个力的箭头的有向线段为合力．平行四边形定则与三角形定则的关系如图甲、乙所示．

2．合力的大小范围

(1)两个共点力的合成

|F1－F2|≤F合≤F1＋F2

即两个力大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小，为|F1－F2|，当两力同向时，合力最大，为F1＋F2.

(2)三个共点力的合成

①三个力共线且同向时，其合力最大，为F1＋F2＋F3.

②任取两个力，求出其合力的范围，如果第三个力在这个范围之内，则三个力的合力最小值为零；如果第三个力不在这个范围内，则合力最小值等于最大的力减去另外两个力．

二、力的分解

1．矢量、标量

(1)矢量

既有大小又有方向的量。相加时遵从平行四边形定则。

(2)标量

只有大小没有方向的量。求和时按代数法则相加。有的标量也有方向。

2．力的分解

(1)定义

求一个力的分力的过程。力的分解是力的合成的逆运算。

(2)遵循的原则

①平行四边形定则。

②三角形定则。

3.分解方法

（1）按作用效果分解力的一般思路

（2）正交分解法

①定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法．

②建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上)；在动力学中，通常以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系．

③方法：物体受到F1、F2、F3…多个力作用求合力F时，可把各力沿相互垂直的x轴、y 轴分解．

x轴上的合力：

F x＝F x1＋F x2＋F x3＋…

y轴上的合力：

F y＝F y1＋F y2＋F y3＋…

合力大小：F ＝F

2x ＋F 2

y

合力方向：与x 轴夹角设为θ，则tan θ＝F y

F x .

1．（多选）关于两个共点力F 1，F 2的夹角为θ，它们的合力为F ，如图1所示，下面有关说法错误的是（ ）

A ．若F 1和F 2大小不变，θ角变大，合力就越小

B ．若F 1，F 2大小分别为4N ，7N ，它们合力可以为12N

C ．若把F 进行分解可以有多组分力，但每组只能有两个分力

D ．质点除了受F 1，F 2作用，还受到F 的作用

答案BCD

2．图2是两个共点力的合力F 跟两个分力的夹角 的关系图像， 下面的分析中正确的是 （ ）

A ．F 的取值范围是2N ≤F ≤10N

B ．F 的取值范围是4N ≤F ≤14N

C ．两个分力分别是6N 和8N

D ．两个分力分别是2N 和10N 答案C

典型例题