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第二章力和力的平衡

本章学习提要

1．有关力的知识，包括力的概念、几种常见的力。

2．力的等效替代方法（力的合成与分解）。

3．共点力的平衡问题。

这一章内容是整个力学的基础，也是今后学习气体、电场和电磁现象的重要基础，本章的重点是力的合成与分解以及共点力的平衡，本章的难点是力的分解和共点力平衡条件的实际应用，学习中不仅要学习和掌握有关力的知识，也要注重学习解决实际问题的重要思想方法，感悟力的平衡在社会生活中的重要意义。

A生活中常见的力

一、学习要求

理解力的概念，知道力学中常见的几种力。理解重力的概念，知道重心的意义和重力的方向。通过对形变的观察认识弹力，理解弹力的概念，知道弹性形变和弹力的方向，知道弹力的大小与形变有关系。知道静摩擦力和最大静摩擦力的概念，能联系生活和生产的实例，应用弹力等知识解决简单的实际问题。

二、要点辨析

1．力

力是物体对物体的作用，力对物体的作用效果：①使物体发生形变。②使物体的运动状态发生改变。

我们可以从被作用物体发生形变或运动状态的变化来判断物体是否受到力的作用。

物体受到力的作用，必定有另一个物体施加这种作用。可见力是不能脱离施力物体和受力物体而独立存在的。

力是矢量，在描述一个力时必须指出它的大小、方向和作用点，力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。

2．形变和弹力

物体在外力作用下形状的变化叫做形变。外力撤消的过程中，能自动恢复原状的形变叫做弹性形变。发生弹性形变的物体，因要恢复原状，而对使它产生形变的物体施加的力称为弹力。产生弹力的条件是：①物体要直接接触。②物体接触面发生弹性形变。接触而不发生弹性形变的物体间不存在弹力。

弹力是一种常见的力，拉力、压力、推力、支持力和绳的张力在本质上都是弹力。

弹力的作用点位于两物体的接触面或接触点的受力物体一侧。

弹力的方向总是跟物体形变的方向相反，与物体恢复原状的方向相同，且与接触面垂直，例如放在水平桌面上的球（图2-1），由于两物相互挤压，都发生了弹性形变：桌面向下凹陷；球被向上压缩。桌面在恢复原状向上弹起时对球施加了弹力（支持力），方向竖直向上垂直于接触面。可见这时弹力（支持力）的方向与桌面的形变方向相反，与桌面恢复原状的方向相同。球在恢复原状向下弹起时对桌面施加了竖直向下、垂直接触面的弹力（压力）。可见压力方向与球的形变方向相反，与它恢复原状方向相同。

3．常见力的种类

根据力的不同性质，在力学部分可分为重力、弹力、摩擦力。关于弹力已作辨析。

重力：物体受到的重力是由于地球对物体的吸引而引起的。重力的方向总是竖直向下的，重力的作用点是物体的重心。重心的位置与物体的形状和质量分布有关，质量均匀分布的有规则的物体的重心在它的几何中心，重力的大小与物体的质量成正比G＝mg。用弹簧测力计可以测量重力的大小。

摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滑动时，受到的阻碍相对运动的力，叫做滑动摩擦力。一个物体在另一个物体表面上并不滑动，但有相对运动趋势时受到阻碍相对运动的力叫做静摩擦力。静摩擦力的最大值叫做最大静摩擦力。

三、例题分析

【例1】如图2-2所示，用细绳竖直吊着的小球下端接触一斜面，问小球受到几个弹力？

【分析】由于小球受到重力而使竖直绳产生拉伸形变，竖直绳要恢复原状，对小球产生竖直向上的拉力，小球与下方的斜面虽然接触，但没有相互挤压而发生形变，如果移开斜面，小球仍会保持原有的平衡状态，所以小球与斜面之间没有弹力。

【解答】小球只受到一个弹力，即钢绳对小球竖直向上的拉力。

AB【例2】相互接触的两个物体之间是否一定存在弹力呢？如图2-3所示，小球在A、B

A

B

【解答】产生弹力的条件是相互接触而有形变，如果接触面或接触点之间不存在相互挤压而发生形变的情况，那么两个物体之间就不存在弹力。如图2-3所示，图中小球与竖直平面和水平地面的接触点分别为A、B，在B点小球和水平面都有形变而在A点不发生形变，虽然眼睛看不出来，但若把竖直平面和水平地面都想像成用软橡胶做成的，马上就会感觉到在B点，水平地面会凹下去，而在A点无形变发生，所以在B点小球对水平地面有压力，水平地面对小球有支持力，在A点不存在弹力。

用平衡的方法也可以判断出在B点小球与水平地面之间存在弹力，而在A点不存在弹力，假设把小球下面的水平地面移开，小球会立即下落，说明水平地面对小球有支持力；而把竖直平面轻轻移开，小球仍会保持平衡，说明竖直平面对小球没有力的作用。

四、基本训练

力是_____对_______的作用；力的作用效果是使物体发生_____________或________________。力学中常见的力按性质分类有______、__________和物体，物体，形变，运动状态发