力相互作用

第三章相互作用

3.1 力的概念与常见的几种力

【知识梳理】

一．力

1．力的定义：力是物体与物体的相互作用。

2．力的分类：①性质力，如重力、弹力、摩擦力、万有引力、电场力、磁场力…，所以可以归并为四种力：万有引力、电磁作用、强相互作用、弱相互作用；②效果力，由力的效果命名的力，如支持力、动力、向心力、回复力等等。

3．力的三要素：大小、方向、作用点。

二．常见的力

1．重力：重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。①大小：G= mg；②方向：竖直向下；③作用点：作用点。

2．弹力：发生在形变物体之间，物体恢复形变的力。①弹簧的弹力：胡克定律ΔF=kΔx；

②物体间的压力、支持力也是弹力，方向垂直于接触面或接触点的切面；绳的拉力也是弹力，总是沿绳背向受力物体。

3．摩擦力：分为动摩擦力与静摩擦力。①动摩擦力：发生在相对滑动物体之间。大小F = μF N；方向与物体相对运动方向相反；②静摩擦力：发生在有相对滑动趋势物体之间。大小在零与最大静摩擦之间；方向与物体相对运动趋势方向相反。

【典型例题】

例1请在图2-1中画出杆和球所受的弹力.

分析与解：（a）杆在重力作用下对A、B

两处都产生挤压作用，故A、B两点处对杆都有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直，如图2-2（a）所示.（b）杆对C、D两处均有挤压作用，因C处为曲面，所以弹力垂直其切面指向球心；D处为支撑点，弹力垂直杆斜向上.如图2-2（b）所示.（c）球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳斜向上.如图2-2（c）所示.（d）球与地面接触处，受地面的支持力，垂直地面向上，如图2-2（d）所示；而与侧壁接触处，若撤去侧壁，球仍能静止，故无弹力.

点评：弹力产生的前提之一就是接触，但不一定接触就有弹力.可以采用“撤物法”判别有无弹力.

例2如图3.1-3为皮带传动装置,当机器正常运转时,关

于主动轮上A点、与主动轮接触的皮带上的B点、与从动轮

接触的皮带上的C点及从动轮上的D点,这四点的摩擦力的方

向的描述,正确的是( )

A．A点受到的摩擦力沿顺时针方向

B．B点受到的摩擦力沿顺时针方向

C．C点受到的摩擦力沿顺时针方向

D点受到的摩擦力沿顺时针方向

图2-2

图2-1

图3.1-3

思考：若在水平皮带上轻放一个物体，试分析物体的受力和运动状况。

例3 用弹簧秤测定一个木块A和木块B间的动摩擦因数μ，有图示的两种装置．

图3.1-4

（1）为了能够用弹簧秤读数表示滑动摩擦力，图示3.1-4装置的两种情况中，木块A 是否都一定都要作匀速运动？

（2）若木块A做匀速运动，甲图中A、B间的摩擦力大小是否等于拉力F a的大小？

（3）若A、B的重力分别为100N和150N，甲图中当物体A被拉动时，弹簧秤的读数为60N，拉力F a = 110N，求A、B间的动摩擦因数μ．

例3、（2005年江苏省高考物理题11）某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验，他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下，（重力加速度g=9.8m/s2）

砝码质量

0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

m/102g

标尺刻度15.018.922.826.730.634.642.054.5

x/10-2m0 4 2 8 6 0 0 0

（1）根据所测出的数据,在答题纸上作出弹簧指针所指标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线

（2）根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数为N/m 命题意图：考查考生作图能力与对规律的适用范围的理解能力。

解析：根据图表中的的有关数据，先在答题纸上找到相应点的位置并描出各个点，然后用平滑的曲线描绘出标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线。再利用刚刚描出的曲线分析问题（2），得出根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在0—4.9 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数为25.0 N/m。

由于在挂砝码个数增多以后，弹力增大超出了弹性限度，胡克定律已不成立，因此本题中图线在后部份出现弯曲，这种情况在平时的练习中从未出现，而在平时其它实验训练中出现这种情况时往往是因为出现了粗大误差，这样的数据需要舍弃，这种训练的结果，导致考生在解答本题极易出现思维定势，把后面的2个数据点当成错误而删掉，进一步根据前面数据虚拟出后面的图线，忽视第二个问题中在什么范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律这样的提示，当解决了第一个问题以后，对第二个问题中的第一小问觉得莫明其妙，束手无策，只能胡乱填写。其实本题中后2个点恰恰能说明弹簧的弹性是有限度的，胡克定律是有适用范围的。

另外，相互作用中的力的合成与力的分解所涉及到的的平行四边形定则虽然是物理学中的主干知识，但它一般不会在高考卷中单独命题，往往作为一个知识点在综合性试题中出现。甚至以速度等其它矢量的合成与分解在高考试卷中出现。

【巩固练习】

1．如图3.1-5所示，两木块的质量分别为m 1和m 2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整

个系统处于平衡状态，现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，在这过程中下面木块移动的距离为 ( C ) A.

11k g m B.12k g m C.2

1k g m D.22k g

m

2．对如图3.1-6所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是（ BD ） A ．A 轮带动B 轮沿逆时针方向旋转 B ．B 轮带动A 轮沿逆时针方向旋转 C ．C 轮带动D 轮沿顺时针方向旋转 D ．D 轮带动C 轮沿顺时针方向旋转．

3．如图3.1-7所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦 不计，物体G ＝1N ，则弹簧测力计AB 的示数分别( D ) A ．1N ，0 B ．0，1N B ．2N ，1N D ．1N ，1N

4．一铁块m 被竖直悬挂着的磁性黑板紧紧吸住不动，如图3.1-8所示，下列哪一说法是错误的（ D ）

A ．铁块受到四个力作用，其中有三个力的施力物体是黑板

图3.1-7

图3.1-8

图3.1-6

图3.1-5