一.力和物体的平衡.doc

一．力和物体的平衡 一、力的基本概念 1．定义：力是物体与物体的相互作用。 2．力的性质 （1）力的物质性：力不能离开物体单独存在。 (2)力的相互性：力的作用是相互的。 (3)力的矢量性：力是矢量，既有大小也有方向。 (4)力的独立性：一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。 3．力的分类 （1）按性质分类：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。 （2）按效果分类：拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。 说明：性质不同的力可能有相同的效果，效果不同的力也可能是性质相同的。 4．力的作用效果：是使物体发生形变或改变物体的运动状态。 5．力的三要素是：大小、方向、作用点。 6．力的图示：用一根带箭头的线段表示力的三要素的方法。 7．力的单位：牛顿，符号N，其定义为使质量为1千克的物体产生1米／秒2加速度力的大小为 1牛顿。 二．重力 1．产生：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫重力。 说明：重力是由于地球的吸引而产生的力，但它并不就等于地球时物体的引力。重力是地球对物体的万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球旋转所需的向心力。由于物体随地球自转所需向心力很小，所以计算时一般可近似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力。 2．大小：G＝mg （说明：物体的重力的大小与物体的运动状态及所处的状态都无关） 3．方向：竖直向下（说明：不可理解为跟支承面垂直）。 4．作用点：物体的重心。 5．重心：重心是物体各部分所受重力合力的作用点。 说明：（l）重心可以不在物体上．物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系。重心是一个等效的概念。（2）有规则几何形状、质量均匀的物体，其重心在它的几何中心。质量分布不均匀的物体，其重心随物体的形状和质量分布的不同而不同。（3）薄物体的重心可用悬挂法求得． 6．对重力的认识： （1）重力实际上是物体与地球间的万有引力的一部分（另一部分为物体绕地球旋转所需要的向心力）重力是非接触力。非特别说明，凡地球上的物体均受到重力。 （2）重力的大小： G＝mg ，g为当地的重力加速度 g＝9.8m/s2，且随纬度和离地面的高度而变。（赤道上最小，两极最大；离地面越高，g越小）在地球表面近似有： 三．弹力 1．定义：直接接触的物体间由于发生弹性形变而产生的力。 2．产生条件：直接接触，有弹性形变。 3．方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的物体上。 说明：（1）压力、支持力的方向总是垂直于接触面（若是曲面则垂直过接触点的切面）指向被压或被支持的物体。（2）绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向。（3）杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向。 4．大小：（1）弹簧在弹性限度内，遵从胡克定律力F=kx。（2）一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等。（3）非弹簧类的弹力一般应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来计算。 四．弹力的有无及方向的判断 1．可以用假设法来判断弹力的有无。 2．根据物体的形变方向判断：弹力方向与物体形变方向相反，作用在迫使这个物体形变的那个物体上。 （1）弹簧两端的弹力方向是与弹簧中心轴线相重合，指向弹簧恢复原状方向。弹簧既有拉力，也可以有支持力。 （2）轻绳的弹力方向沿绳收缩的方向。轻绳只能有拉力，不能有支持力。 （3）面与面，点与面接触时，弹力方向垂直于面（若是曲面则垂直于切面），且指向受力物体。 （4）点与球面的弹力沿半径方向，且指向受力物体，作用线通过球心。 （5）对于自由杆（一端固定，另一端可自由转动），杆的弹力沿杆的方向，既有拉力，也可以有支持力。对于固定杆，弹力不一定沿杆的方向，根据运动状态确定。 3．根据物体的运动情况，利用平衡条件或动力学规律判断。 五．摩擦力 1．定义：当一个物体在另一个物体的表面上相对运动或有相对运动的趋势时，受到的阻碍相对运动或相对运动趋势的力，叫摩擦力。可分为静摩擦力和动摩擦力。 2．产生条件：(1)接触面粗糙；(2)相互接触的物体间有弹力；(3)接触面间有相对运动或相对运动趋势。 3．摩擦力的方向：(1)静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反。(2)动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。 4．摩擦力的大小：(1)静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关，趋势越强，静摩擦力越大，但不能超过最大静摩擦力，即，具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。 (2)滑动摩擦力的大小。 说明：滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速度和加速度无关，只由动摩擦因数和正压力两个因素决定，而动摩擦因数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关，与接触面的大小，物体的运动状态无关。 六．摩擦力方向的判断 摩擦力的方向的判定：“摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方