高中物理力学讲义及答案

高一物理讲义（1）——静力学

力学中三种常见力

1、力的概念的理解

（1）力的本质

①力的物质性②力的相互性③力的矢量性④力作用的独立性 （2）力的效果

一是使物体发生形变；二是改变物体的运动状态。（即产生加速度） ①力作用的瞬时效果——产生加速度a=F/m

②力的作用在时间上的积累效果——力对物体的冲量I=Ft

③力的作用在空间上的积累效果——力对物体做的功W=Fscos α。 （3）力的三要素：大小、方向、作用点。

两个力相等的条件：力的大小相等，方向相同。

（4）力的分类 ①性质力②效果力

2、对重力概念理解

（1）重力是地球对物体的万有引力的一个分力。(why?) （2）重力加速度g

①地球表面的重力加速度在赤道上最小，两极最大。（mg R

Mm G

≈2

）

②海拔越高重力加速度越小。（g h R R g 2

⎪⎭

⎫ ⎝⎛+='）

（3）重心—重力的作用点叫做物体的重心。（如何求得物体的重心？）

①质量分布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。（近似成立） ②悬挂的物体，绳子的拉力必过物体的重心，和物体的重力构成一对平衡力。

3、弹力

（1）弹力产生的条件：①相互接触②有弹性形变

（2）方向：与物体形变的方向相反，受力物体是引起形变的物体，施力物体是发生形变的物体。

（3）弹力的大小的计算

①根据平衡条件②根据动力学规律（牛顿第二定律） ③根据公式：F=kx 、ΔF=K Δx

4、摩擦力

（1）摩擦力产生的条件：①接触面粗糙②有压力③有相对运动（或相对运动趋势） （2）静摩擦力的方向——假设法

（3）静摩擦力的大小（其数值在0到最大静摩擦力之间。） ①根据平衡条件②根据动力学规律 （4）滑动摩擦力的方向

滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反是判断滑动摩擦力方向的依据。 （5）滑动摩擦力的大小 根据公式F=μN 计算。

滑动摩擦力的大小与物体的运动速度、接触面的面积没有关系。

·实际上的平衡所需要的条件

一、共点力平衡

1、特征：质心无加速度。

2、条件：ΣF

= 0 ，或 x F ∑ = 0 ，y F ∑ = 0

二、转动平衡（了解即可）

1、特征：物体无转动加速度。

2、条件：ΣM

= 0 ，或ΣM + =ΣM -

·力的合成与分解、共点力作用下物体的平衡

1、合力与分力

合力与分力是等效替代关系

2、平行四边形定则

相关数学知识：①正弦定理：3

322

11sin sin sin θθθF F F == ②余弦定理：θcos 2212221F F F F F -+=

3、合力的范围∣F 1-F 2∣≤F ≤F 1+F 2

应用判断物体在受到三个力或三个以上力能否平衡问题即合力能否为零。

4、三角形法则

①矢量三角形中的等效替代关系 ②用矢量三角形求极值问题 若物体受到三个力的作用时，该三个力依次首尾相接构成三角形，则该物体所受合力为零。

若物体受到三个力的作用始终处于平衡状态，且一个力为恒力，一个力的方向不变，另一个力的变化引起的各力的变化情况，可由三角形法则判断。

5、力的分解的唯一性

将一个已知力F 进行分解，其解是不唯一的。要得到唯一的解，必须另外考虑唯一性条件。常见的唯一性条件有：

（1）.已知两个不平行分力的方向，可以唯一的作出力的平行四边形，对力F 进行分解，其解是唯一的。

（2）已知一个分力的大小和方向，可以唯一的作出力的平行四边形，对力F 进行分解，其解是唯一的。、

6、力的分解有两解的条件：

（1）.已知一个分力F 1的方向和另一个分力F 2的大小，由图9可知： 当F 2=Fsin 时，分解是唯一的。

当Fsin θF 时，分解是唯一的。

2

图

图10

F 2 F 1

（2）.已知两个不平行分力的大小。如图10所示，分别以F 的始端、末端为圆心，以F 1、F 2为半径作圆，两圆有两个交点，所以F 分解为F 1、F 2有两种情况。存在极值的几种情况。

①已知合力F 和一个分力F 1的方向，另一个分力F 2存在最小值。 ②已知合力F 的方向和一个分力F 1，另一个分力F 2存在最小值。

7、共点力作用下物体平衡处理方法

要注意运用等效关系（合力与分力）注意运用力的几何关系。注意判断力的方向。 (1)整体法和隔离法 (2)合成与分解法 （3）正交分解法 （4）相似三角形法

（5）对称法在平衡中的应用

第一章 静力学基础

一、是非题

1．力有两种作用效果，即力可以使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。

（ ）

2．两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。 （ ）

3．作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是：两个力的作用线相同，大小相等，方向相反。 （ ）

4．作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。 （ ） 5．三力平衡定理指出：三力汇交于一点，则这三个力必然互相平衡。 （ ） 6．约束反力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。 （ ） 二、选择题

1．若作用在A 点的两个大小不等的力

1F 和2F ，沿同一直线但方向相反。则其合力可以表示为 。

① 1F －2F ； ② 2F －1F ； ③ 1F ＋2F ；

2．三力平衡定理是 。

① 共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点； ② 共面三力若平衡，必汇交于一点； ③ 三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。

3．在下述原理、法则、定理中，只适用于刚体的有 。 ① 二力平衡原理； ② 力的平行四边形法则； ③ 加减平衡力系原理； ④ 力的可传性原理； ⑤ 作用与反作用定理。

4．图示系统只受F 作用而平衡。欲使A 支座约束力的作用线与AB 成30 角，则斜面的倾角应