1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 重力 弹力 摩擦力 一、力 1.定义：力是 物体与物体间 的相互作用 . 2.作用效果：使物体发生形变或改变物体的 运动状态 (即产生加速度 ). 3.性质：力具有物质性、相互性、共存性、矢量性、独立性等特征 . 4.四种基本相互作用：引力相互作用、 电磁 相互作用、强相互作用和弱相互作用 . 二、重力 1.产生：由于 地球吸引 而使物体受到的力 .注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力 . 2.大小： G mg，可用 弹簧测力计 测量 .注意： (1)物体的质量不会变； (2)G 的变化是由在地球上不同位置处 g 的变化 引起的 . 3
2、.方向：总是 竖直向下 .注意：竖直向下是和水平面垂直，不一定和接触面垂直，也不一定指向地心 . 4.重心：物体的每一部分都受重力作用，可认为重力集中作用于一点即物体的重心 . (1)影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的 质量 分布 . (2)不规则薄板形物体重心的确定方法： 悬挂 法 .注意：重心的位置不一定在物体上 . 自测 1 (多选 )关于地球上的物体，下列说法中正确的是 ( ) A.物体只有静止时才受重力作用 B.地面上的物体受到的重力垂直于水平面 C.重心是物体受到重力的等效作用点，故重心一定在物体 上 D.物体所受重力的大小与物体运动状态无关 答案 BD 三、弹力 1.弹力
3、： (1)定义：发生 形变 的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力 . (2)产生条件： 物体间直接接触； 接触处发生 形变 . (3)方向：总是与施力物体形变的方向 相反 . 【 精品教育资源文库 】 2.胡克定律： (1)内容：在弹性限度内，弹力和弹簧形变大小 (伸长或缩短的量 )成 正比 . (2)表达式： F kx. k 是弹簧的 劲度系数 ，单位是牛顿每米，用符号 N/m 表示； k 的大小由弹簧 自身性质 决定 . x 是弹簧长度的 变化量 ，不是弹簧形变以后的长度 . 自测 2 如图 1 所示，一重为 10 N 的球固定在支撑杆 AB 的上端，今用一段绳子水平拉球，
4、使杆发生弯曲，已知绳的拉力为 7.5 N，则 AB 杆对球的作用力方向及大小为多少？由此说明杆弹力的方向有什么特点？ 图 1 答案 AB 杆对球的作用力与水平方向夹角为 53 指向左上方，大小为 12.5 N 杆弹力的方向不一定沿杆方向 解析 对小球进行受力分析可得， AB 杆对球的作用力 F 和绳的拉力的合力与小球的重力等大、反向，可得 F方向斜向左上方，设 AB 杆对小球的作用力与水平方向夹角为 ，可得： tan GFT 43， 53 ， F Gsin 53 12.5 N.这种情况说明杆弹力的方向不一定沿杆方向 . 四、摩擦力 1.静摩擦力与滑动摩擦力 名称 项目 静摩擦力 滑动摩擦力 定
5、义 两 相对静止 的物体间的摩擦力 两 相对运动 的物体间的摩擦力 产生条件 接触面 粗糙 接触处有压力 两物体间有 相对运动趋势 接触面 粗糙 接触处有压力 两物体间有 相对运动 大小 0Ff Ffm Ff F N 方向 与受力物体相对运动趋势的方向 相反 与受力物体相对运动的方向 相反 作用效果 总是阻碍物体间的 相对运动趋势 总是阻碍物体间的 相对运动 2.动摩擦因数 (1)定义：彼此接触的物体发生 相对运动 时，摩擦力和正压力的比值 . FfFN. (2)决定因素：接触面的材料和 粗糙程度 . 【 精品教育资源文库 】 自测 3 (多选 )关于摩擦力，有人总结了四条 “ 不一定 ”
6、，其中说法正确的是 ( ) A.摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同 B.静摩擦力的方向不一定与运动方向共线 C.受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动 D.静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力 答案 ABC 【 精品教育资源文库 】 命题点 一 弹力分析的 “ 四类模型 ” 问题 1.弹力方向 (1) (2)计算弹力大小的三种方法 根据胡克定律进行求解 . 根据力的平衡条件进行求解 . 根据牛顿第二定律进行求解 . 2.弹力有无的判断 “ 三法 ” 假 设 法 思路 假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变 .若运动状态不变，则此处不存在弹力；若
7、运动状态改变，则此处一定存在弹力 例证 图中细线竖直、斜面光滑，因去掉斜面体，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力，不受斜面的支持力 【 精品教育资源文库 】 替 换 法 思路 用细绳替换装置 中的轻杆，看能不能维持原来的力学状态 .如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力 例证 图中轻杆 AB、 AC，用绳替换杆 AB，原装置状态不变，说明杆 AB 对 A 施加的是拉力；用绳替换杆 AC，原状态不能维持，说明杆 AC 对 A 施加的是支持力 状 态 法 思路 由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡 (或牛顿第二定律 )列
8、方程，求解物体间的弹力 例证 升降机以 a g 加速下降或减速上升时物体不受底板的弹力作用 模型 1 物体与物体间弹力 例 1 (多选 )如图 2 所示，一倾角为 45 的斜面固定于竖直墙上，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力 F，且 F 通过球心，下列说法正确的是 ( ) 图 2 A.球一定受墙的弹力且水平向左 B.球可能受墙的弹力且水平向左 C.球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上 D.球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上 答案 BC 解析 铁球处于静止状态，当 F 较小时，球的受力情况如图甲所示，当 F 较大时，球的受力情况如图乙所示，故 B、 C 正确 . 【 精品教育资源文库 】 模型 2
9、 绳的弹力 例 2 如图 3 所示，质量为 m 的小球套在竖直固定的光滑圆环上，轻绳一端 固定在圆环的最高点 A，另一端与小球相连 .小球静止时位于环上的 B 点，此时轻绳与竖直方向的夹角为60 ，则轻绳对小球的拉力大小为 ( ) 图 3 A.2mg B. 3mg C.mg D. 32 mg 答案 C 解析 对 B 点处的小球受力分析，如图所示，则有 FT sin 60 FN sin 60 FT cos 60 FN cos 60 mg 解得 FT FN mg，故 C 正确 . 模型 3 杆的弹力 例 3 (多选 )如图 4 所示为位于水平面上的小车，固定在小车 上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为
10、，在斜杆的下端固定有质量为 m 的小球 .下列关于杆对球的作用力 F 的判断中，正确的是 ( ) 图 4 【 精品教育资源文库 】 A.小车静止时， F mgsin ，方向沿杆向上 B.小车静止时， F mgcos ，方向垂直于杆向上 C.小车向右匀速运动时，一定有 F mg，方向竖直向上 D.小车向右匀加速运动时，一定有 F mg，方向可能沿杆向上 答案 CD 解析 小球受重力和杆的作用力 F 处于静止状态或匀速直线运动状态时，由力的平衡条件知，二力必等大反向，则 F mg，方向竖直向上 .小车向右匀加速运动时，小球有 向右的恒定加速度，根据牛顿第二定律知， mg 和 F 的合力应水平向右
11、，如图所示 .由图可知， F mg，方向可能沿杆向上，选项 C、 D 正确 . 模型 4 弹簧的弹力 例 4 如图 5 所示，质量均为 m 的 A、 B 两球，由一根劲度系数为 k 的轻弹簧连接静止于半径为 R 的光滑半球形碗中，弹簧水平，两球间距为 R 且球半径远小于碗的半径 .则弹簧的原长为 ( ) 图 5 A.mgk R B.mg2k R C.2 3mg3k R D. 3mg3k R 答案 D 解析 以 A 球为研究对象，小球受三个力：重力、弹簧的弹力和碗的支持力，如图所示 . 由平衡条件，得： tan mgkx 【 精品教育资源文库 】 解得： x mgktan 根据几何关系得： c
12、os 12RR 12，则 tan 3， 所以 x mgktan 3mg3k 故弹簧原长 x0 3mg3k R，故 D 正确 . 【 精品教育资源文库 】 命题点 二 “ 动杆 ” 和 “ 定杆 ” 与 “ 活结 ” 和 “ 死结 ” 问题 1.“ 动杆 ” 和 “ 定杆 ” 问题 (1)动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆处于平衡时杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动 .如图 6 甲所示，若 C 为转轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始终沿杆的方向 . 图 6 (2)定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向 .如图乙所示 . 2.“ 活结 ” 和 “
13、死结 ” 问题 (1)活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的力是相等的，即滑轮只改变力的方向不改变力的大小， 例如图乙中，两段绳中的拉力大小都等于重物的重力 . (2)死结：若结点不是滑轮，是固定点时，称为 “ 死结 ” 结点，则两侧绳上的弹力不一定相等 . 例 5 (2016 全国卷 17) 如图 7 所示，两个轻环 a 和 b 套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为 m 的小球 .在 a 和 b 之间的细线上悬挂一小物块 .平衡时， a、 b 间的距离恰好等于圆弧的半径 .不计所有摩擦 .小物块的质量为 ( ) 图 7 A.m
14、2 B. 32 m C.m D.2m 答案 C 解析 如图所示，圆弧的圆心为 O，悬挂小物块的点为 c，由于 ab R，则 aOb 为等边三角【 精品教育资源文库 】 形，同一条细线上的拉力相等， FT mg，合力沿 Oc 方向，则 Oc 为角平分线，由几何关系知， acb 120 ，故线的拉力的合力与物块的重力大小相等，即每条线上的拉力 FT G mg，所以小物块质量为 m，故 C 对 . 变式 1 (2018 湖南怀化博览联考 )如图 8 所示，与竖直墙壁成 53 角的轻杆一端斜插入墙中 并固定，另一端固定一个质量为 m 的小球，水平轻质弹簧处于压缩状态，弹簧弹力大小为 34mg(g 表示重力加 速度 )，则轻杆对小球的弹力大小为 ( ) 图 8 A.53mg B.35mg C.45mg D.54mg 答案 D 变式 2 (多选 )如图 9 所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆， A 端用铰链固定，滑轮在 A 点正上方 (滑轮大小及摩擦均可不计 )， B 端吊一重物 .现将绳的一端拴在杆的 B 端，用拉力 F 将 B端缓慢上拉，在 AB 杆达
