高中物理必修一 第三章第5讲 重力 形变和弹力 摩擦力 胡克定律

第5讲重力形变和弹力摩擦力胡克定律

考情剖析

(注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A 代表容易，B代表中等，C代表难)

知识整合

知识网络

基础自测

力

1．力的定义：力是物体对物体的__________，力不能离开物体而存在．

2．力的基本特征

(1)力的物质性：力不能脱离物体而独立存在．不论是直接接触还是不直接接触；不论是微观还是宏观，有力就一定存在__________和__________物体．

(2)力的相互性：力的作用是相互的，施力物体同时也一定是受力物体．

(3)力的矢量性：力是__________，其合成与分解遵从__________，有大小和方向．

(4)力的独立性：一个力作用于某一物体上产生的效果，与这个物体是否同时受到其他力的作用无关．

3．力的作用效果：使物体产生__________或使物体__________发生改变．

4．力的分类：

(1)按______分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力等．

(2)按______分：拉力、压力、动力、阻力、向心力、回复力等．

(3)按研究对象分：内力和外力

(4)按是否与物体接触分：接触力和非接触力．

5．力的三要素：______、______、作用点．

6．力的图示：用一根带箭头的线段来表示力的______、______、作用点的方法就是力的图示．

7．力的国际单位：__________.

重力

1．重力：是由于地球对物体的______而产生的．

2．重力的大小：重力与质量的关系为__________，重力的大小可用测力计测出，其大小在数值上等于物体静止时对水平支持面的压力或者对竖直悬绳的拉力．重力G的大小等于物体对绳的拉力F的大小，但不能说重力就是拉力，因为这是两种不同性质的力．3．重力的方向：__________(即垂直于水平面)．

4．重心

(1)重心是重力的作用点，重心可能在物体上，也可能在物体外．

(2)影响重心位置的因素：

①质量分布均匀的物体的重心的位置，只与物体的形状有关，形状规则的匀质物体，它的重心就在物体的几何中心上．如：均匀直棒的重心在棒的__________上．

②质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关．

重点阐述

重点知识概述

一、弹力

1．定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力．

(1)形变是指物体形状和体积的改变．

(2)形变的种类：拉伸或压缩形变、弯曲形变、扭转形变等．

2．产生条件：

(1)两物体相互接触；

(2)有弹性形变．

3．弹力方向：

弹力的方向与物体形变的方向相反．

(1)压力(支持力)的方向垂直于支持面指向被压(被支持)的物体．

(2)绳的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向．

(3)弹簧的弹力方向，总与弹簧的中心轴线重合，并指向原长方向．

(4)点与面接触时弹力方向，垂直于接触切面，指向受弹力物体内部．

(5)面与面接触时弹力方向，垂直于接触点的公切面，指向受弹力物体的内部．

(6)轻杆既可以受拉力，也可以受压力，其弹力方向较复杂．当只有两端受力时，弹力方向将沿杆的轴线方向，如果杆的中间部分受力，其弹力方向不一定沿轴线方向，要看具体情况而定．

4．弹力的大小计算：

(1)对于弹簧，弹力的大小与形变量成正比，即F＝kx；k是由弹簧本身特性决定的物理量，叫劲度系数．

(2)除弹簧外，其他物体所受弹力的大小，通常利用平衡条件或动力学规律建立方程求解．

二、滑动摩擦力

1．定义：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫滑动摩擦力．

2．产生条件：

(1)接触面粗糙；

(2)有弹力；

(3)有相对运动．

3．滑动摩擦力的方向：总跟接触面相切，并且跟物体的相对运动方向相反．滑动摩擦力可能起动力作用，也可能起阻力作用．

4．滑动摩擦力的大小：滑动摩擦力跟压力成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比．公式：F f＝μF N.

F f表示滑动摩擦力大小，F N表示压力的大小，μ叫动摩擦因数．F N表示两物体表面间的压力，性质上属于弹力，不是重力，更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定．μ与接触面的材料有关，与接触面的大小无关，无单位．滑动摩擦力大小，与相对运动的速度大小无关．

5．效果：总是阻碍物体间的相对运动，但并不总是阻碍物体的运动，可能是动力，也可能是阻力．

三、静摩擦力

1．产生条件：

(1)接触面粗糙；

(2)有弹力；

(3)有相对运动趋势．

2．静摩擦力的方向

(1)静摩擦力的方向与接触面相切，并与物体的相对运动趋势方向相反．

(2)静摩擦力与物体的运动方向可相同、相反、垂直、成一般角度．

(3)相对运动趋势方向的判断：对运动趋势方向的判断，一般是采用化“静”为“动”的方法，即假设研究对象与被接触物体之间光滑，若它们之间发生相对滑动，则其相对滑动方向便是原先的相对运动趋势方向；若它们之间不发生相对滑动，则说明它们之间原先并无相对运动趋势．

3．静摩擦力的大小：

(1)静摩擦力的大小随着运动趋势强弱变化而在0～最大静摩擦力F m之间变化．跟相对运动趋势强弱程度有关，但跟接触面相互挤压力F N无直接关系．

(2)最大静摩擦力一般要大于滑动摩擦力，在中学阶段讨论问题时，如无特殊说明，可认为它们数值相等．

4．效果：阻碍物体的相对运动趋势，但不一定阻碍物体的运动，可以是动力，也可以是阻力．

难点释疑

(1)弹力有无的四种判断方法

①条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力．此方法多用来判断形变较明显的情况．

②假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力．

③状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在．

④替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的力学状态．

(2)弹力方向的两种判断方法

①根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断．

②根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向．

(3)计算弹力大小常见的三种方法