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文档简介

1、第一、二章直线运动一、基本概念机械运动:一个物体相对于另一物体位置的改变(平动、转动、直线、曲线、圆周。平动:物体各部分运动情况都相同。转动:物体各部分都绕圆心作圆周运动。)1.质点:用来代替物体的有质量的点。依据:要看所研究问题的具体情况而定。具体问题中,物体的大小和形状对所研究的问题影响很小,可以忽略不计,则物体可以看成质点。(1)质点忽略了无关因素和次要因素,是简化出来的理想的、抽象的模型,客观上不存在,理想化模型。(2)平动的物体一般可以看成质点(火车过桥、汽车过杆等不能看成质点)(3)转动的物体有些可以看成质点。(4)物体的运动路径远大于自身长度时可以看成质点2.参考系:描述一个物体

2、的运动时,选来作为标准的另外的物体。注:选谁为参考系就认为谁是静止的(1)描述一个物体的运动时,参考系可以任意选取,应使物体运动的描述尽量简洁、方便。一般以地面或相对地面静止的物体为参考系。(2)选择不同的参考系来观察同一运动,观察的结果会有不同(3)比较两个物体的运动情况,必须选择同一参考系(4)一切物体都在运动,运动是绝对的,而静止是相对的3.时刻:某一瞬时,在时间坐标轴上用点表示。例如几秒初,几秒末(对应的是位置、速度、动能等状态量)。时间:两时刻间的间隔在时间轴上用线段来表示,第n秒至第n+3秒的时间为3秒(对应的是位移、路程、功等过程量)。4.位移:由初位置指向末位置的有向线段。物理

3、意义:描述物体位置的变化大小:线段的长短表示位移的大小方向:由初位置指向末位置位移是矢量。 路程:物体运动轨迹的长度,是标量。路程大于等于位移的大小(单向直线运动相等)5.速度:描述物体运动快慢和运动方向的物理量,是矢量。平均速度:在变速直线运动中,运动物体的位移和所用时间的比值,=s/t(方向为位移的方向)平均速率:为质点运动的路程与时间之比,它的大小与相应的平均速度之值可能不相同(粗略描述运动的快慢)瞬时速度:对应于某一时刻(或位置)的速度,方向为物体的运动方向。(当时)(瞬时速度精确描述物体在某一时刻(或某一位置)的运动快慢。) 瞬时速率:瞬时速度的大小即为速率; 6.加速度:(1)定义

4、:加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值(2)表达式:(3)单位:米每二次方秒即m/s2或m·s2.(4)物理意义:描述物体运动速度变化快慢的物理量(5)矢量,方向与v方向相同(6)a与v、v、的关系加速度与速度没有任何关系(加速度很大,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时)加速度与速度的变化量方向相同,大小没有任何关系(加速度很大,速度变化量可以很小、也可以很大)加速度等于速度变化率的大小,反应的是速度变化的快慢。7.匀速直线运动:,即在任意相等的时间内物体的位移相等它是速度为恒矢量的运动,加速度为零的直线运动。匀速x - t图像为一直线:图线的斜率在数值上等于物体

5、的速度。8.匀变速直线运动:在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫做匀变速直线运动。或物体在一条直线上运动,加速度保持不变的运动。加速度恒定,匀速v - t图像为一直线:图线的斜率在数值上等于物体的加速度。加速: a 与v0同向,匀加速直线运动;减速: a 与v0反向,匀减速直线运动。二、位移时间图象、速度时间图象图象五要点:(1)横纵轴物理量及单位(2)斜率(表示横、纵坐标轴上两物理量的比值)(3)面积(图线与坐标轴围成的面积)(4)横纵轴截距(5)交点1.位移时间图象:反映了运动物体的位移随时间变化的关系(2)斜率:速度(4)纵轴截距:出发点距离标准点的距离和方向(5)交点:相遇平行

6、与时间轴的直线表示物体静止倾斜直线表示物体做匀速直线运动位移时间图象只能描述直线运动,图线不是物体运动轨迹2.速度时间图象:反映了运动物体速度随时间的变化关系(2)斜率:加速度(3)面积:位移(横轴之上为正,横轴之下为负)(4)纵轴截距:初速度(5)交点:速度相等平行与时间轴的直线表示物体做匀速直线运动倾斜直线表示物体做匀变速直线运动速度时间图象只能描述直线运动,图线不是物体运动轨迹比较问题xt 图象vt图象物体的运动性质表示从正位移处开始一直做匀速直线运动并越过零位移处表示先做正向匀减速运动,再做反向匀加速运动表示物体静止不动表示物体做正向匀速直线运动表示物体从零位移开始做正向匀速运动表示物

7、体从静止做正向加速直线运动表示物体做匀加速直线运动(为抛物线)表示物体做加速度增大的加速运动三、匀变速直线运动公式1.速度公式: 2.位移公式: 3. 4. 5.某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度6. 某段位移的中间位置的即时速度公式注:无论匀加速还是匀减速,都有7. 任意相邻相等时间内的位移之差相等x=aT 2;推广到xm-xn=(m-n)aT 2说明:(1)只适用于匀变速直线运动(2)v0、vt、a、x、t五个量知其中三个可求另两个。(3)v0、vt、a、x均为矢量,方程式为矢量方程,应用时要规定正方向,凡与正方向相同者取正值,相反者取负值。t为标量,恒为正值,负值舍去。

8、(4)求位移优先用平均速度即(5)逆向思维法,正向匀减速到零的运动可看成是反向初速度为零的匀加速。(6)刹车类实际运动求速度和位移时,优先判断停止时间。8.初速为零的匀变速直线运动第1秒末、第2秒末、第3秒末的速度之比为123前1秒、前2秒、前3秒内的位移之比为149第1秒、第2秒、第3秒内的位移之比为135第1秒、第2秒、第3秒内的平均速度之比为135前1米、前2米、前3米所用的时间之比为1第1米、第2米、第3米所用的时间之比为1()注:对末速为零的匀变速直线运动,可以相应的运用这些规律。四.解题方法指导:1.解题步骤:(1)确定研究对象。(2)明确物体作什么运动,并且画出运动示意图。(3)

9、分析研究对象的运动过程及特点,合理选择公式,注意多个运动过程的联系。(4)确定正方向,列方程求解。(5)对结果进行讨论、验算。2.解题方法:(1)公式解析法:假设未知数,建立方程组。本章公式多,且相互联系,一题常有多种解法。要熟记每个公式的特点及相关物理量。(2)图象法:如用vt图可以求出某段时间的位移大小、可以比较vt/2与vS/2,以及追及问题。用小t图可求出任意时间内的平均速度。(3)比例法:用已知的讨论,用比例的性质求解。(4)极值法:用二次函数配方求极值,追赶问题用得多。(5)逆向思维法:如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动来求解。五、自由落体与竖直上抛运动1.自由落体运动:

10、物体仅在重力作用下由静止开始下落的运动(1)特点:只受重力作用,即0=0、a=g(由赤道向两极,g增加;由地面向高空,g减小一般认为g不变)(2)运动规律: V=gt V2 =2gH对于自由落体运动,物体下落的时间仅与高度有关,与物体受的重力无关。(3)符合初速度为零的匀加速直线运动的比例规律2.竖直上抛运动:物体上获得竖直向上的初速度0后仅在重力作用下的运动。(1)特点:只受重力作用且与初速度方向反向,以初速方向为正方向则a=-g(2)运动规律: VV0gt V02V22gH 运动到最大高度的时间: 最大的高度:(3)结论:时间对称性 速度大小对称性 多解性速度对称:上升和下降过程经过同一位

11、置时速度等大反向。时间对称:上升和下降过程经过同一段竖直距离的上升时间和下降时间相等。(4)两种处理办法:分段法:上升阶段可看做末速度为零,加速度大小为g的匀减速直线运动,下降阶段为自由落体运动整体法:从整体看来,运动的全过程加速度大小恒定且方向与初速度v0方向始终相反,因此可以把竖直上抛运动看作是一个统一的减速直线运动。这时取抛出点为坐标原点,初速度v0方向为正方向,则a=g。(速度向上为正,向下为负;位移在抛出点之上为正,在抛出点之下为负。)注:若物体在上升或下落中还受有恒空气阻力,则物体的运动不再是自由落体和竖直上抛运动,分别计算上升a上与下降a下的加速度,利用匀变速公式问题同样可以得到

12、解决。六、相遇、追及与避碰问题1.解题要点:(1)一个条件:速度相等是恰好追上,恰好没追上,距离最大,距离最小的临界条件。(2)两个关系:位移关系、时间关系。(3)一个注意:被追者做匀减速运动注意判断在追上前其是否停止是否可以反向。 注:一定要画辅助图2.追击类问题的提示(1)匀加速运动追击匀速运动,当二者速度相同时相距最远。(2)匀速运动追击匀加速运动,当二者速度相同时追不上以后就永远追不上了此时二者相距最近。(3)匀减速直线运动追匀速运动,当二者速度相同时相距最近,此时假设追不上,以后就永远追不上了。(4)匀速运动追匀减速直线运动,当二者速度相同时相距最远。(5)匀加速直线运动追匀加速直线

13、运动,应当以一个运动当参照物,找出相对速度、相对加速度、相对位移。3.解题方法:(1)物理方法:X0甲乙判断物体追没追上: 当时求出t 当时没追上当时能追上物体间距离最大最小: 当时求出t 物体已经追上求其他量(2)数学方法:判断能不能追上:当判断方程式能追上,追不上求最大、最小距离:转化成形式,则当t=B时=C(3)图象法:(主要是选择题)缺陷:在图象中无法表示,所以注意两物体是否从同一位置出发。七、打点计时器电火花计时器:220V交流电源电磁打点计时器:46V交流电源50HZ 打点时间间隔:0.02s每5个计时点取一个计数点、每隔四个计时点取一个计数点、两个计数点中间有4个计时点未画出(未

14、给出)T=5x0.02s=0.1s某一点瞬时速度:加速度:1.图象法求加速度 2.逐差法:注:先接通电源,打点计时器工作稳定后,再放开纸带。第三章相互作用一、力1.定义:力是物体对物体的作用(1)物质性:力不能脱离物体而存在,一个力的出现必然对应两个物体(施力物体与受力物体),施力物体与受力物体是同时存在、同时消失的。(2)相互性:一个力的出现必然对应一对力(作用力和反作用力)(3)矢量性:力有大小有方向是矢量。(4)瞬时性:力与加速度瞬时对应(力与其作用效果是在同一瞬间产生的)。(5)独立性:某个力的作用效果与其他力是否存在毫无关系,只由该力的三要素来决定。2.力的三要素:大小、方向、作用点

15、3.力的表示方式:力的图示、力的示意图4.力的分类:(1)根据力的性质(产生力的原因)命名:重力、弹力、分子力、电场力、磁场力等。(2)根据力的作用效果命名(效果力):拉力、压力、支持力、动力、阻力、浮力、向心力等。5.力的效果:(1)改变物体的运动状态 (2)改变物体的形状二、重力1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力,是万有引力的一个分力2.方向:竖直向下或垂直当地水平面向下3.大小:G=mg,可用弹簧秤测量(g随维度增加而增加,随高度增加而减小)4.重心:重心是重力的等效作用点(1)质量分布均匀、几何形状规则物体的重心在其几何中心(2)重心可以在物体上,也可以不在物体上(3)薄板类物体

16、中心悬挂法三、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的力的作用。注:产生弹力时,施力物体与受力物体同时形变,但受力物体受到的弹力是由于施力物体形变而引起。2.产生条件:接触(弹力是接触力);弹性形变。3.方向:弹力的方向总是与施力物体的形变方向相反。(1)轻绳对物体的拉力(只能是拉力)方向总是沿着绳指向绳收缩的方向注:一根张紧的绳用滑轮或光滑挂钩等转弯绳上各处拉力大小相等,用结点转弯看成两根绳。(2)支持力或压力的方向总垂直于接触面指向被支撑或被压的物体。注:对于点与面、面与面接触的情形,弹力的方向总跟接触面垂直。对于接触面是曲面的情况,要先画出通过接触点的切面

17、,弹力就跟切面垂直。(3)弹簧的弹力方向沿着弹簧轴线与弹簧形变方向相反(4)杆上弹力(可以是压力、支持力或者拉力)方向不一定沿杆;铰链类连接的轻杆平衡时合力一定沿杆。4.大小:F=kx(胡克定律:弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比)K是劲度系数,由弹簧本身的性质决定;X是相对于原长的形变量。注1:高中研究的是轻弹簧,所以弹簧各处弹力大小是相同的,两端弹力是等大反向的。注2:其它弹力由平衡条件或动力学规律求解。5.弹力有无的判断方法:直接判断法(利用产生条件)、假设法三、摩擦力(静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力)(一)静摩擦力1定义:两个相互接触而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对运动趋势时

18、,在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对运动趋势的力。2.产生条件:(1)相互接触(2)接触面有弹力(3)接触面粗糙(4)有相对运动趋势3.方向:沿接触面、与相对运动趋势方向相反(与物体的运动方向可能相反、可能相同、还可能成其它任意夹角)4.大小:(1)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大,可以说静摩擦力的大小由外部因素决定.(2)最大静摩擦力:当人的水平推力增加到某一值Fm时,物体就要滑动,此时静摩擦力达到最大值,我们把Fm叫做最大摩擦力(3)静摩擦力大小范围:0FFM(最大静摩擦力) (4)静摩擦力跟物体间接触面的压力大小无关;最大静摩擦力跟物体间的压力、接触面的材料及粗糙程度有关。 5.特性

19、:被动性、临界性、双向性6.静摩擦力的有无判断:假设法、平衡法、牛顿第二定律(二)滑动摩擦力1定义:两个互相接触的物体,当它们发生相对运动时,在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的力 2.产生条件:(1)相互接触(2)接触面有弹力(3)接触面粗糙(4)有相对运动3.方向:沿接触面、与相对运动方向相反(相对运动方向物体的运动方向)4.大小:F=FN(滑动摩擦力的大小跟物体间接触面的正压力成正比) 是动摩擦因数,与接触面的材料和粗糙程度有关,与接触面积和接触面上受力、运动状态无关,无单位,小于1。注1:(1)有弹未必有擦,有擦必有弹,无弹必无擦,方向两垂直。 (2)摩擦力既可以是动力也可以是阻力。

20、(3)运动物体可以受静摩擦力,静止物体也可以受滑动摩擦力。(4)计算摩擦力先判断是静还是动,静摩擦力主要分析外力,滑动摩擦力主要分析正压力(5)若无特别说明,可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。 (6)摩擦力可以和运动方向相同,也可以相反,还可以和运动方向成任意角度。 注2:若F从0连续变化到100N,用图象表示F与F拉的关系 实际情况 认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力情四、 力的合成1.合力与分力1 定义:如果一个力产生的效果与几个力产生的效果相同,那这个力就叫做这几个力的合力,那几个力就叫做这一个力的分力。2 合力与分力的关系是等效替代关系。2.力的合成与分解:求已知几个力的合力叫做力的合成

21、,求一个力的分力叫做力的分解。3.共点力:几个力如果都作用在物体上的同一点,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫做共点力4.平行四边形定则:用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形,两个邻边所夹对角线就表示合力F的大小和方向,这叫做力的平行四边形定则。(力的合成的平行四边形定则,只适用于共点力。平行四边形定则是所有的矢量合成都遵循的普遍规律。)5.两个力的合成:(1)当0°时,FF1F2,为F的最大值(2)(3)当120°且F1F2时,FF1F2(4)当180°时,F|F1F2|,为F的最小值(5)当F1 、F2不变时F随F1和F2的夹角增大而减小(

22、6)合力的变化范围为|F1F2|FF1F2(7)合力可以大于分力,可以等于分力,也可以小于分力 6.三个力的合成:(1)最大值:三个力同向时,其合力最大,为Fmax=F1+F2+F3。(2)最小值:以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力的最小值为零,即Fmin=0;如不能,则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值,Fmin= |F1-(F2+F3)| (F1为三个力中最大的力)。7.力的合成的方法:(1)图示法:平行四边形定则(2)解直角三角形:合力F= 方向tan=F2/F1(3)菱形法:合力F=2F1cos( /2) 方向与F1夹角为 /2(4)公式法:

23、正玄定理、余弦定理、正交分解法8三角形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把表示这两个力的的有向线段首尾相连地画出来,则从F1线段起点至F2线段终点的有向线段就表示合力的大小和方向。五、力的分解1.力的分解是力的合成的逆运算注:几个分力与原来那个力是等效的,它们可以互相代替, 并非同时并存。2.力的分解同样遵守平行四边行定则(把一个已知力F作为平行四边形的对角线,那么与力F共点的平行四边形的两个邻边,就表示力F的两个分力)3.同一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。按力所产生的实际作用效果进行分解。4.几种有条件的力的分解(举例具体数据)已知两个分力的方向,求两个分力的大

24、小时,有唯一解。已知一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向时,有唯一解。已知两个分力的大小,求两个分力的方向时,2组解。已知一个分力的大小和另一个分力的方向,求这个分力的方向和另一个分力的大小时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一。F>F2>Fsina时,有两解 F2=Fsina时,有唯一解 F2F时,有唯一解F2<Fsina时,无解,因为此时无法组成力的平行四边形 5.正交分解法:把一个力分解成两个互相垂直的分力,这种分解方法称为正交分解法。用正交分解法求合力的步骤: (1)建立坐标系:以共点力的作用点为坐标原点,直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上,尽

25、量减少分解力的个数。(2)正交分解各力:将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上,并在图上注明,用符号Fx和Fy表示,如右图所示。(3)在图上标出力与x轴或力与y轴的夹角,然后列出Fx、Fy的数学表达式,与两轴重合的力不需要分解。(4)分别求出x轴、y轴上各力的分力的合力,即:FxF1xF2x FyF1yF2y(5)求共点力的合力为,合力的方向与x轴的夹角为,tan=六、受力分析:把研究对象所受到的研究对象以外的物体对它的所有作用力(外力)找出来,并画出受力图,这就是受力分析。注:(1)受力分析而不是施力分析(2)分析外力而不是分析内力(3)只分析性质力,不分析效果力1.灵活选择明确研究对象

26、,整体法和隔离法相结合(研究对象可以是某一个物体,也可以是几个物体组成的系统)。2.明确研究对象所处的运动状态3.隔离研究对象4.按顺序分析物体受到的性质力,画出受力分析示意图(已知力、重力、弹力、摩擦力)(1)重力一定有:作用点在物体的重心.(2)弹力看四周:看研究对象与跟其他物体有几个接触点(面),某个点(面)若有挤压,则画出弹力.弹力的个数小于等于接触点(面)的个数。(3)摩擦力看接触面:注意有弹力的接触面如果是不光滑的,并且有相对运动或相对运动趋势时,则画出摩擦力.摩擦力的个数小于等于接触面的个数5.对画出的受力图进行检验,防止错画力、多画力和漏画力。(1)注意寻找施力物体是防止多力的

27、有效措施。养成按步骤分析力的习惯是防止漏力的有效措施。(2)分析一下受力分析的结果能否使物体处于题目中所给的运动状态,否则必然发生了多力或漏力的现象.七、共点力作用下物体的平衡1.物体的平衡状态:静止、匀速直线运动(加速度为零)注:共点力作用下的物体只要物体的加速度为零,它一定处于平衡状态,只要物体的加速度不为零,它一定处于非平衡状态 2.共点力的平衡条件:F合0或Fx合0,Fy合0(1)二力平衡时 :二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上(2)三个共点力平衡时,其中任意两个力的合力必定与第三个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上(3)n个共点力平衡时,其中(n1)个力的合力必定与第n

28、个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上3.解题思路:(1)明确研究对象单个物体。若是有关共点力平衡的问题,可以将物体受到的各个力的作用点全部画到物体的几何中心上;否则各个力的作用点不能随便移动,应画在实际作用位置上。多个物体(系统)。在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体间的相互作用时,用隔离法,其关键是找物体之间的联系,相互作用力是它们相互联系的纽带。几个物体的结点。几根绳或绳和棒之间的结点常常是平衡问题的研究对象。(2)分析研究对象受力,正确画出其受力图(3)利用共点力平衡条件列平衡方程求解未知量4.处理共点力平衡问题常用的方法方法内容分解法物体受到几个力的作用,将某一

29、个力按力的效果进行分解,则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件。合成法物体受几个力的作用,通过合成的方法将它们简化成两个力。这两个力满足二力平衡条件。正交分解法将处于平衡状态的物体所受的力,分解为相互正交的两组,每一组的力都满足二力平衡条件。力的三角形法物体受同一平面内三个互不平行的力的作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接,构成一个矢量三角形,反之,若三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零,利用三角形定则,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求解未知力。正弦定理:如图6-1所示,则有F1/sin=F2/sin=F3/sin5解决动态平衡、临界与极值问题

30、的常用方法(所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量,使物体的受力发生缓慢变化,而在这一过程中物体又始终处于一系列的平衡状态中。)(物体平衡的临界问题:当某种物理现象(或物理状态)变为另一种物理现象(或另一物理状态)时的转折状态叫临界状态可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”。)方法步骤解析法选某一状态对物体受力分析将物体受的力按实际效果分解或正交分解列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况图解法选某一状态对物体受力分析根据平衡条件画出三角形根据已知量的变化情况,画出三角形的边角变化确定未知量大小、方向的变化(基本特征是:有一个力的大小和方向不变,一个力的

31、大小在变化而方向不变,还有另一个力的大小和方向都在变化。)相似三角形法选某一状态对物体受力分析根据平衡条件画出三角形根据已知量的情况,判断力的矢量三角形与几何边长三角形是否相似利用相似三角形比例关系确定未知量大小例:如图所示,光滑的半球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,轻绳的一端系一小球.靠放在半球上的A点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止.现缓慢地拉绳,在使小球使球面由A到半球的顶点B的过程中,半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况是() A.N变大,T变小 B.N变小,T变大 C.N变小,T先变小后变大 D.N不变,T变小答案:相似三角形D第三章相互作

32、用一、力1.定义:力是物体对物体的作用(1)物质性:力不能脱离物体而存在,一个力的出现必然对应两个物体(施力物体与受力物体),施力物体与受力物体是同时存在、同时消失的。(2)相互性:一个力的出现必然对应一对力(作用力和反作用力)(3)矢量性:力有大小有方向是矢量。(4)瞬时性:力与加速度瞬时对应(力与其作用效果是在同一瞬间产生的)。(5)独立性:某个力的作用效果与其他力是否存在毫无关系,只由该力的三要素来决定。2.力的三要素:大小、方向、作用点3.力的表示方式:力的图示、力的示意图4.力的分类:(1)根据力的性质(产生力的原因)命名:重力、弹力、分子力、电场力、磁场力等。(2)根据力的作用效果

33、命名(效果力):拉力、压力、支持力、动力、阻力、浮力、向心力等。5.力的效果:(1)改变物体的运动状态 (2)改变物体的形状二、重力1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力,是万有引力的一个分力2.方向:竖直向下或垂直当地水平面向下3.大小:G=mg,可用弹簧秤测量(g随维度增加而增加,随高度增加而减小)4.重心:重心是重力的等效作用点(1)质量分布均匀、几何形状规则物体的重心在其几何中心(2)重心可以在物体上,也可以不在物体上(3)薄板类物体中心悬挂法三、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的力的作用。注:产生弹力时,施力物体与受力物体同时形变,但受力物体受

34、到的弹力是由于施力物体形变而引起。2.产生条件:接触(弹力是接触力);弹性形变。3.方向:弹力的方向总是与施力物体的形变方向相反。(1)轻绳对物体的拉力(只能是拉力)方向总是沿着绳指向绳收缩的方向注:一根张紧的绳用滑轮或光滑挂钩等转弯绳上各处拉力大小相等,用结点转弯看成两根绳。(2)支持力或压力的方向总垂直于接触面指向被支撑或被压的物体。注:对于点与面、面与面接触的情形,弹力的方向总跟接触面垂直。对于接触面是曲面的情况,要先画出通过接触点的切面,弹力就跟切面垂直。(3)弹簧的弹力方向沿着弹簧轴线与弹簧形变方向相反(4)杆上弹力(可以是压力、支持力或者拉力)方向不一定沿杆;铰链类连接的轻杆平衡时

35、合力一定沿杆。4.大小:F=kx(胡克定律:弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比)K是劲度系数,由弹簧本身的性质决定;X是相对于原长的形变量。注1:高中研究的是轻弹簧,所以弹簧各处弹力大小是相同的,两端弹力是等大反向的。注2:其它弹力由平衡条件或动力学规律求解。5.弹力有无的判断方法:直接判断法(利用产生条件)、假设法三、摩擦力(静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力)(一)静摩擦力1定义:两个相互接触而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对运动趋势时,在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对运动趋势的力。2.产生条件:(1)相互接触(2)接触面有弹力(3)接触面粗糙(4)有相对运动趋势3.方向:沿接触面

36、、与相对运动趋势方向相反(与物体的运动方向可能相反、可能相同、还可能成其它任意夹角)4.大小:(1)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大,可以说静摩擦力的大小由外部因素决定.(2)最大静摩擦力:当人的水平推力增加到某一值Fm时,物体就要滑动,此时静摩擦力达到最大值,我们把Fm叫做最大摩擦力(3)静摩擦力大小范围:0FFM(最大静摩擦力) (4)静摩擦力跟物体间接触面的压力大小无关;最大静摩擦力跟物体间的压力、接触面的材料及粗糙程度有关。 5.特性:被动性、临界性、双向性6.静摩擦力的有无判断:假设法、平衡法、牛顿第二定律(二)滑动摩擦力1定义:两个互相接触的物体,当它们发生相对运动时,在它们的接

37、触面上会产生阻碍相对运动的力 2.产生条件:(1)相互接触(2)接触面有弹力(3)接触面粗糙(4)有相对运动3.方向:沿接触面、与相对运动方向相反(相对运动方向物体的运动方向)4.大小:F=FN(滑动摩擦力的大小跟物体间接触面的正压力成正比) 是动摩擦因数,与接触面的材料和粗糙程度有关,与接触面积和接触面上受力、运动状态无关,无单位,小于1。注1:(1)有弹未必有擦,有擦必有弹,无弹必无擦,方向两垂直。 (2)摩擦力既可以是动力也可以是阻力。 (3)运动物体可以受静摩擦力,静止物体也可以受滑动摩擦力。(4)计算摩擦力先判断是静还是动,静摩擦力主要分析外力,滑动摩擦力主要分析正压力(5)若无特别

38、说明,可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。 (6)摩擦力可以和运动方向相同,也可以相反,还可以和运动方向成任意角度。 注2:若F从0连续变化到100N,用图象表示F与F拉的关系 实际情况 认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力情五、 力的合成1.合力与分力3 定义:如果一个力产生的效果与几个力产生的效果相同,那这个力就叫做这几个力的合力,那几个力就叫做这一个力的分力。4 合力与分力的关系是等效替代关系。2.力的合成与分解:求已知几个力的合力叫做力的合成,求一个力的分力叫做力的分解。3.共点力:几个力如果都作用在物体上的同一点,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫做共点力4.平行四边形定则:用表示两

39、个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形,两个邻边所夹对角线就表示合力F的大小和方向,这叫做力的平行四边形定则。(力的合成的平行四边形定则,只适用于共点力。平行四边形定则是所有的矢量合成都遵循的普遍规律。)5.两个力的合成:(1)当0°时,FF1F2,为F的最大值(2)(3)当120°且F1F2时,FF1F2(4)当180°时,F|F1F2|,为F的最小值(5)当F1 、F2不变时F随F1和F2的夹角增大而减小(6)合力的变化范围为|F1F2|FF1F2(7)合力可以大于分力,可以等于分力,也可以小于分力 6.三个力的合成:(1)最大值:三个力同向时,其合力最大

40、,为Fmax=F1+F2+F3。(2)最小值:以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力的最小值为零,即Fmin=0;如不能,则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值,Fmin= |F1-(F2+F3)| (F1为三个力中最大的力)。7.力的合成的方法:(1)图示法:平行四边形定则(2)解直角三角形:合力F= 方向tan=F2/F1(3)菱形法:合力F=2F1cos( /2) 方向与F1夹角为 /2(4)公式法:正玄定理、余弦定理、正交分解法8三角形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把表示这两个力的的有向线段首尾相连地画出来,则从F1线段起点至F

41、2线段终点的有向线段就表示合力的大小和方向。五、力的分解1.力的分解是力的合成的逆运算注:几个分力与原来那个力是等效的,它们可以互相代替, 并非同时并存。2.力的分解同样遵守平行四边行定则(把一个已知力F作为平行四边形的对角线,那么与力F共点的平行四边形的两个邻边,就表示力F的两个分力)3.同一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。按力所产生的实际作用效果进行分解。4.几种有条件的力的分解(举例具体数据)已知两个分力的方向,求两个分力的大小时,有唯一解。已知一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向时,有唯一解。已知两个分力的大小,求两个分力的方向时,2组解。已知一个分力的大小和另一

42、个分力的方向,求这个分力的方向和另一个分力的大小时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一。F>F2>Fsina时,有两解 F2=Fsina时,有唯一解 F2F时,有唯一解F2<Fsina时,无解,因为此时无法组成力的平行四边形 5.正交分解法:把一个力分解成两个互相垂直的分力,这种分解方法称为正交分解法。用正交分解法求合力的步骤: (1)建立坐标系:以共点力的作用点为坐标原点,直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上,尽量减少分解力的个数。(2)正交分解各力:将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上,并在图上注明,用符号Fx和Fy表示,如右图所示。(3)在图上标出力与

43、x轴或力与y轴的夹角,然后列出Fx、Fy的数学表达式,与两轴重合的力不需要分解。(4)分别求出x轴、y轴上各力的分力的合力,即:FxF1xF2x FyF1yF2y(5)求共点力的合力为,合力的方向与x轴的夹角为,tan=六、受力分析:把研究对象所受到的研究对象以外的物体对它的所有作用力(外力)找出来,并画出受力图,这就是受力分析。注:(1)受力分析而不是施力分析(2)分析外力而不是分析内力(3)只分析性质力,不分析效果力1.灵活选择明确研究对象,整体法和隔离法相结合(研究对象可以是某一个物体,也可以是几个物体组成的系统)。2.明确研究对象所处的运动状态3.隔离研究对象4.按顺序分析物体受到的性质力,画出受力分析示意图(已知力、重力、弹力、摩擦力)(1)重力一定有:作用点在物体的重心.(2)弹力看四周:看研究对象与跟其他物体有几个接触点(面),某个点(面)若有挤压,则画出弹力.弹力的个数小于等于接触点(面)的个数。(3)摩擦力看接触面:注意有弹力的接触面如果是不光滑的,并且有相对运动或相对运动趋势时,则画出摩擦力.摩擦力的个数小于等于接触面的个数5.对画出的受力图进行检验,防止错画力、多画力和漏画力。(1)注意寻找施力物体是防止多力的有效措施。养成按步骤分析力的习惯是防止漏力的有效措施。(2)分析一

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