1、第二章第二章 力力 物体平衡物体平衡2.12.1重力重力 弹力弹力 摩擦力摩擦力张成宝张成宝20122012年年5 5月月教学目标：教学目标：1.理解力的概念理解力的概念2.掌握重力、弹力、摩擦力的特点掌握重力、弹力、摩擦力的特点3.会判断摩擦力的方向会判断摩擦力的方向4.会求摩擦力的大小会求摩擦力的大小教学重点：教学重点：1.弹力、摩擦力的方向的判断弹力、摩擦力的方向的判断2.弹力、摩擦力的大小计算方法弹力、摩擦力的大小计算方法教学内容教学内容一一.力的概念力的概念二二.重力重力三三.弹力弹力 四四.摩擦力摩擦力一、力的概念一、力的概念1.特点：特点：1)物质性；物质性；2)相互性；相互性；
2、3)矢量性矢量性2.作用效果：作用效果：1)使受力物体发生形变使受力物体发生形变2)使受力物体运动状态发生改变使受力物体运动状态发生改变3.三要素：三要素：4.力的分类：力的分类：1)按性质分：按性质分：重力、弹力、摩擦力重力、弹力、摩擦力2)按作用效果分：按作用效果分：浮力；浮力；支持力；向心力支持力；向心力不同性质的力可产生相同效果，同一性质的力可产生不同性质的力可产生相同效果，同一性质的力可产生不同的作用效果不同的作用效果例例1二、重力二、重力1.地表附近，重力就是万有引力吗？地表附近，重力就是万有引力吗？地表附近，重力只是万有引力的一个分力；地表附近，重力只是万有引力的一个分力；只有在
3、高空中，地球自转对物体不产生影响时才可只有在高空中，地球自转对物体不产生影响时才可以认为重力以认为重力等同于等同于万有引力。万有引力。2.在地球表面附近在地球表面附近,能否认为重力与万有引力能否认为重力与万有引力近似近似相等相等?可以，越往两极去，重力越接近万有引力可以，越往两极去，重力越接近万有引力3.重力是恒力吗？重力是恒力吗？4.影响重心影响重心(重力的等效作用点重力的等效作用点)位置的因素有哪些？位置的因素有哪些？举例说明物体的重心不一定在物体上举例说明物体的重心不一定在物体上 “悬挂法悬挂法”可测出任何物体的重心位置吗？可测出任何物体的重心位置吗？例例2三、弹力三、弹力1.弹力的方向
4、一般是：弹力的方向一般是：垂直于接触面指向被压或被支持垂直于接触面指向被压或被支持的物体。的物体。2.如果两个物体之间只有如果两个物体之间只有“接触点接触点”，则如何理解，则如何理解“弹弹力方向一定与接触面垂直力方向一定与接触面垂直”？过过“接触点接触点”与两物体都相切的切面与两物体都相切的切面 3.杆的弹力可以与杆的方向不同杆的弹力可以与杆的方向不同3.胡克定律：胡克定律：在弹性限度内在弹性限度内，Fkx 例例3比较比较四、摩擦力四、摩擦力1.产生条件：产生条件：2.方向的判断：方向的判断：1)与与相对相对运动运动(趋势趋势)方向相反方向相反静止物体可能受滑动摩擦力作用静止物体可能受滑动摩擦
5、力作用运动物体可能受静摩擦力作用运动物体可能受静摩擦力作用2)根据动力学规律根据动力学规律举例说明摩擦力方向可与物体举例说明摩擦力方向可与物体运动方向成任意角度运动方向成任意角度静摩擦力可以做正功、负功或不做功静摩擦力可以做正功、负功或不做功滑动摩擦力同样如此滑动摩擦力同样如此四、摩擦力四、摩擦力3.大小的求解：大小的求解：1)根据根据f=N求求滑动摩擦力滑动摩擦力的大小的大小注意：注意：N不一定等于不一定等于mg，在不同的过程中会发生，在不同的过程中会发生变化。变化。2)可以据动力学规律求可以据动力学规律求f滑滑或或f静静的大小的大小当两个物体接触面间的压力增大时，它们之间的当两个物体接触面
6、间的压力增大时，它们之间的摩擦力是否可能会减小？摩擦力是否可能会减小？4.最大静摩擦力：最大静摩擦力：1)静摩擦力的最大值静摩擦力的最大值,并不一定是物体实际受到的力并不一定是物体实际受到的力2)最大静摩擦力发生变化时，受到的静摩擦力可能最大静摩擦力发生变化时，受到的静摩擦力可能不变不变例例4典型例题典型例题1下列关于力的说法正确的是下列关于力的说法正确的是()A力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的B受力物体同时也是施力物体，施力物体同时也是受受力物体同时也是施力物体，施力物体同时也是受 力物体力物体C力是使物体产生形变和速度的原因力是使物体产生
7、形变和速度的原因D两个物体相互作用，其相互作用力可以是不同性质两个物体相互作用，其相互作用力可以是不同性质 的力的力典型例题典型例题2如图所示，一个空心球壳，重力为如图所示，一个空心球壳，重力为G，顶端开有一，顶端开有一个很小的孔，若从小孔向容器中逐渐加水，直至装满个很小的孔，若从小孔向容器中逐渐加水，直至装满水，则球壳和水组成的系统的重心位置（水，则球壳和水组成的系统的重心位置（）A逐渐上升逐渐上升 B逐渐下降逐渐下降C先上升后下降先上升后下降 D先下降后上升先下降后上升典型例题典型例题3一根曲杆，一端固定在小车上，另一端固定一个质一根曲杆，一端固定在小车上，另一端固定一个质量为量为m的小球
8、，如图所示。试分析下列两种情况下杆对的小球，如图所示。试分析下列两种情况下杆对小球的弹力的方向：小球的弹力的方向：（1）小车静止。）小车静止。（2）小车以加速度）小车以加速度a 水平向右匀加速运动。水平向右匀加速运动。杆、绳、弹簧弹力的区别杆、绳、弹簧弹力的区别绳绳杆杆弹簧弹簧形变种类形变种类拉伸形变拉伸形变,长长度几乎不变度几乎不变伸缩形变伸缩形变弯曲形变弯曲形变扭转形变扭转形变可伸可缩可伸可缩施力情况施力情况只能拉只能拉拉或压拉或压拉或压拉或压力的方向力的方向沿绳收缩沿绳收缩方向方向沿弹簧轴沿弹簧轴线方向线方向力的变化力的变化可能突变可能突变只能渐变只能渐变典型例题典型例题4Sl和和S2表
9、示劲度系数分别为表示劲度系数分别为k1和和k2的两根弹簧，的两根弹簧，k1k2；a和和b表示质量分别为表示质量分别为ma和和mb 的两个小物块，的两个小物块，mamb。将弹簧与物块按图示方式悬挂起来。现要。将弹簧与物块按图示方式悬挂起来。现要求两根弹簧的总长度最大，则应使（求两根弹簧的总长度最大，则应使（）AS1在上，在上，a在上在上 BS1在上，在上，b在上在上CS2在上，在上，a在上在上 DS2在上，在上，b在上在上典型例题典型例题5如图所示，弹簧如图所示，弹簧C与物体与物体A、B固接在一起，弹簧固接在一起，弹簧D的下端与物体的下端与物体A固接在一起，上端为自由端，整个装置固接在一起，上端
10、为自由端，整个装置放在水平地面上。若弹簧放在水平地面上。若弹簧C、D的劲度系数分别为的劲度系数分别为k1、k2，A、B两物体的重量分别为两物体的重量分别为GA、GB，现将弹簧，现将弹簧D的的上端缓慢向上提，当上提距离达到多少时，上端缓慢向上提，当上提距离达到多少时，B物体开始物体开始离开水平地面？离开水平地面？典型例题典型例题6如图所示，一木块放在水平面上，在水平方向共受如图所示，一木块放在水平面上，在水平方向共受到三个力，即到三个力，即F1=10N，F2=2N和摩擦力作用，木块处和摩擦力作用，木块处于静止状态。若撤去于静止状态。若撤去F1，则木块在水平方向受到的合，则木块在水平方向受到的合力
11、为力为 （）A10N，方向向左，方向向左 B6N，方向向右，方向向右C2N，方向向左，方向向左 D零零典型例题典型例题7把一重为把一重为G的物体用一水平的推力的物体用一水平的推力F=kt（k为恒量，为恒量，t为时间），压在竖直的足够高的平整的墙上，则从为时间），压在竖直的足够高的平整的墙上，则从t=0开始物体所受的摩擦力开始物体所受的摩擦力f随时间随时间t的变化关系的图象为的变化关系的图象为（）典型问题典型问题：A A为主动轮，为主动轮，B B为从动轮，为从动轮，A A顺时针顺时针转动，皮带不打滑，转动，皮带不打滑，a a、b b为两轮边缘上的点，某为两轮边缘上的点，某时刻时刻a a、b b处
12、于图示位置，判断这时处于图示位置，判断这时a a、b b受摩擦力受摩擦力方向。方向。主动轮、从动轮、皮带的主动轮、从动轮、皮带的关系关系：若主动轮光滑，则：若主动轮光滑，则主动轮转时，皮带不动；主动轮转时，皮带不动；若从动轮光滑时，则皮带若从动轮光滑时，则皮带转，从动轮不转。转，从动轮不转。BAb ba a(补充补充)如图所示，如图所示，A、B、C三个物体通过细线、光滑三个物体通过细线、光滑的轻质滑轮连接成如图所示的装置，整个的轻质滑轮连接成如图所示的装置，整个装置保持静装置保持静止止。C是一个沙箱，是一个沙箱，沙子和箱子的重力均为沙子和箱子的重力均为G。打开箱。打开箱子下端的小孔，使沙子下端
13、的小孔，使沙均匀均匀流出，经过时间流出，经过时间t0，沙子流完。，沙子流完。下面四条图线中表示了这个过程中桌面对物体下面四条图线中表示了这个过程中桌面对物体B的摩擦的摩擦力力f随时间变化关系的是（随时间变化关系的是（）整体法与隔离法整体法与隔离法典型例题典型例题8如图所示，如图所示，M是一个轴线水平半径是一个轴线水平半径r=0.5m的圆柱体，的圆柱体，以角速度以角速度=0.8rad/s匀速转动。在其正上方放一质量为匀速转动。在其正上方放一质量为m=5kg的物块，物块与圆柱间动摩擦因数的物块，物块与圆柱间动摩擦因数=0.2，用两，用两块与圆柱轴线平行的光滑挡板块与圆柱轴线平行的光滑挡板AB和和C
14、D将物块夹住。将物块夹住。对物块施加一个与圆柱体轴线平行的力对物块施加一个与圆柱体轴线平行的力F，若物块以，若物块以v=0.3m/s的速度匀速运动，求力的速度匀速运动，求力F的大小。的大小。摩擦力的方向与物体相对于摩擦力的方向与物体相对于施力物的相对运动施力物的相对运动(趋势趋势)方方向相反向相反若要使物体以较小的速度运若要使物体以较小的速度运动呢？动呢？体会运动情况对受力情况的影响体会运动情况对受力情况的影响补充说明：补充说明：1、静摩擦力大小与正压力无关，但最大静、静摩擦力大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。摩擦力的大小与正压力成正比。2、最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些
15、，但、最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些，但有时认为二者是相等有时认为二者是相等 的。的。3、运动的物体也可以受到静摩擦力的作用。、运动的物体也可以受到静摩擦力的作用。4、静止的物体也可受滑动摩擦力。、静止的物体也可受滑动摩擦力。5、摩擦力可充当阻力做负功，也可充当动、摩擦力可充当阻力做负功，也可充当动力做正功。力做正功。6、有摩擦力一定有弹力，且与弹力垂直。、有摩擦力一定有弹力，且与弹力垂直。误解一误解一把把“滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动”误解为误解为“总是阻碍物体运动总是阻碍物体运动”；误解二误解二没有从静摩擦力产生的条件没有从静摩擦力产生的条件入手分
16、析物体是否受到静摩擦力，而是凭生活经验臆断物体受到入手分析物体是否受到静摩擦力，而是凭生活经验臆断物体受到一静摩擦力，以为物体的运动需要力来维持一静摩擦力，以为物体的运动需要力来维持。误解一、二误解一、二都都是因为对摩擦力的概念理解不深造成的。是因为对摩擦力的概念理解不深造成的。判断滑动摩擦力的一般方法是判断滑动摩擦力的一般方法是：1 1选取研究对象（受滑动摩擦力选取研究对象（受滑动摩擦力作用的物体），并选与其接触的物体为参照物；作用的物体），并选与其接触的物体为参照物；2 2确定研究对象确定研究对象相对参照物的速度方向；相对参照物的速度方向；3 3判定滑动摩擦力的方向（与相对速度判定滑动摩擦
17、力的方向（与相对速度的方向相反）。的方向相反）。判断物体间是否存在静摩擦力及静摩擦力方向的一般方法是：判断物体间是否存在静摩擦力及静摩擦力方向的一般方法是：1 1判断物体间有无相对运动的趋势，可以假设接触面光滑，在此判断物体间有无相对运动的趋势，可以假设接触面光滑，在此条件下，若两物体仍相对静止，则两物体间无相对运动的趋势，条件下，若两物体仍相对静止，则两物体间无相对运动的趋势，则物体间无静摩擦力；若两物体间要产生相对滑动，则两物体间则物体间无静摩擦力；若两物体间要产生相对滑动，则两物体间有相对运动的趋势，则物体间有静摩擦力；有相对运动的趋势，则物体间有静摩擦力；2 2判断相对运动趋势判断相对
18、运动趋势方向，可在假设接触面光滑时，仿照前述判断方法进行，最后注方向，可在假设接触面光滑时，仿照前述判断方法进行，最后注意静摩擦力恒与相对运动趋势方向相反。意静摩擦力恒与相对运动趋势方向相反。补充说明：补充说明：受力分析的灵魂受力分析的灵魂1 1、受力分析的关键是、受力分析的关键是“受受”字字2 2、分析的是性质力、分析的是性质力3 3、结合运动状态分析、结合运动状态分析4 4、分析的是外力，不是内力、分析的是外力，不是内力 分析物体受力的一般程序：分析物体受力的一般程序：（1 1）明确研究对象（受力物体）。）明确研究对象（受力物体）。（2 2）先重力后弹力再分析摩擦力）先重力后弹力再分析摩擦
19、力（3 3）检查：不多力、不少力。）检查：不多力、不少力。防止添力的方法：施力物体防止添力的方法：施力物体防止漏力的方法：再到接触处找力防止漏力的方法：再到接触处找力常用方法：常用方法：1、整体法：、整体法：以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。在许多问题中可以用整体法比较方便，但整体法不能求解在许多问题中可以用整体法比较方便，但整体法不能求解系统的内力。系统的内力。2、隔离法：、隔离法：把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究对象进行受力分根据地，分别列出方程，再联立求解
20、的方对象进行受力分根据地，分别列出方程，再联立求解的方法。法。3、通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析、通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。有时在解系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使用法交叉使用2如图所示，一木板如图所示，一木板B放在水平地面上，木块放在水平地面上，木块A放在放在B上，上，A的右端通过轻质弹簧固定在竖直的的右端通过轻质弹簧固定在竖直的墙壁上，用墙壁上，用F向右拉动向右拉动B，使它以速度，使它以速度v匀速运动
21、，匀速运动，A保持静止，这时弹簧上拉力为保持静止，这时弹簧上拉力为T。下面说法中。下面说法中正确的是正确的是 （）A木块木块A对木板对木板B的摩擦力大小一定等于的摩擦力大小一定等于TB地面对木板地面对木板B的摩擦力大小一定等于的摩擦力大小一定等于TC地面对木板地面对木板B的摩擦力大小可能小于的摩擦力大小可能小于TD若增大若增大F，则弹簧上拉力也将增大，则弹簧上拉力也将增大如图所示，两块相同的竖直木板如图所示，两块相同的竖直木板A、B之之间有质量均为间有质量均为m的四块相同的砖，用两个的四块相同的砖，用两个大小均为大小均为F的水平力压在木板上，使静止的水平力压在木板上，使静止不动设所有接触面间的摩擦系数均为不动设所有接触面间的摩擦系数均为，则第二块砖对第三块砖的摩擦力的大小则第二块砖对第三块砖的摩擦力的大小（）A0 Bmg C4mg D2mgA 教学后记：教学后记：1.
