第三节重力-弹力-摩擦力

五、摩擦力第三节

重力弹力摩擦力四、弹力一、力二、力的图示三、重力

一、力通过长期实践，人们认识到：物体运动状态的改变或物体形状的改变，都是由于物体间相互作用的结果。于是人们归纳出，力是物体间的相互作用。写字时，手要对笔施力，才能抓牢笔杆书写；同时，笔杆对我们的手也施加了力，三个手指都被笔杆挤变了形。踢足球时，足球受到脚对它施加的力，向前滚去；同时，脚也会受到足球对它施加的力，脚趾可能会感到疼痛。如果一个物体的运动状态或形状发生了改变，我们就可以推断，该物体受到了力的作用。力的大小可以用弹簧秤测量。力的SI单位是N（牛）。力是矢量，既有大小，又有方向。力的作用效果不仅与力的大小、方向有关，还跟力作用在物体上的作用点有关。因此，要把一个力准确地表达出来，就要表明力的这三个要素。人们常用有向线段表示力。线段是按一定标度画出的，它的长短表示力的大小，它的箭头指向表示力的方向，箭尾表示力的作用点。这种表示力的方法，叫作力的图示。例如，一个大小为100N，与水平方向的夹角为30°的拉力的图示，如左图所示。

二、力的图示有时只需画出力的示意图，即只画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力，如右图

所示。重力的方向总是竖直向下的，并可认为是作用在物体的重心上，如右图所示。人们通常把处于地面附近的物体受到的地球引力叫作重力，用G

表示。物体所受重力G

与物体质量m

的关系是

三、重力英国物理学家牛顿发现，宇宙中所有的物体之间都具有相互吸引的力的作用，这种力叫作万有引力。万有引力的大小跟两个物体的质量成正比，跟两个物体的距离的平方成反比。

G=mg式中g是重力加速度。

四、弹力发生形变后的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫作弹力。例如，弹簧受力后会缩短或伸长，于是会对与它接触的物体产生弹力的作用，如右图所示。

英国物理学家胡克发现，在弹性范围内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，即F=kx式中的k被称为弹簧的劲度系数，单位是N/m（牛/米），不同弹簧的劲度系数一般是不同的，这个规律叫作胡克定律。

如果物体的形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，物体就不能恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。有时物体的形变很小，不易观察。例如，一本放在水平桌面上的书与桌面间相互挤压，书和桌面都发生微小的形变。由于书的形变，它对桌面产生向下的弹力，这就是书对桌面的压力F1；由于桌面的形变，它对书产生向上的弹力，这就是桌面对书的支持力F2。压力和支持力都是弹力，方向都垂直于物体的接触面，如左图所示。力也是一种弹力。如右图所示的水桶受到的绳的拉力沿着绳，指向绳收缩的方向。

五、摩擦力例如，用一个较小的力推箱子，箱子没有被推动。根据物体平衡条件可知，此时一定有一个力与推力大小相等，方向相反，从而抵消了推力的作用。这个力就是地面对箱子的静摩擦力，常用Ff

来表示。静摩擦力有一个最大限度，这个限度叫作最大静摩擦力。当推力大于最大静摩擦力时，箱子就不能再保持静止，而要滑动了。摩擦是一种常见的现象。两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会产生阻碍相对运动的力，这种力叫作摩擦力。当一个物体在另一物体表面滑动时，总会受到另一物体对它产生的阻碍它运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动方向相反，如下图所示。实验表明：滑动摩擦力Ff的大小跟外力无关，只跟接触面间的正压力FN的大小成正比，可用下式来表示：式中的μ是比例常数，称为动摩擦因数。它的数值与接触面的材料及粗糙程度等因素有关。Ff=μFN几种材料间的动摩擦因数材料动摩擦因数材料动摩擦因数钢—钢0.25钢—冰0.02木—木0.30木头—冰0.03木—金属0.20橡胶轮胎—路面0.7～0.9皮革—铸铁0.28还有一种摩擦力叫作滚动摩擦力。滚动摩擦力是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力。当压力相同时，滚动摩擦力比滑动摩擦力小很多。如右图所示的是生产中常见的滚动轴承。摩擦力有时会给生产、生活带来不便。例如：自行车上的各个轴承间如果长时间不添加润滑油，人在蹬骑时会感到非常费力；各种机器运行时传动部件间都有摩擦力，会多消耗能量、降低效率，甚至会损坏零件、缩短机器寿命。因此，人们常常给机器添加润滑油来减小摩擦力，保护机器，提高工作效率。摩擦力真的没有用处吗？不是的，其实在生活中人们是离不开摩擦力的。例如：汽车在公路上启动，依靠的就是橡胶轮胎和路面间的摩擦力；火车在铁路上开动和制动，依靠的也是钢铁车轮与钢轨间的摩擦力。如果没有摩擦力，我们会寸步难行。走路、拿钢笔、用橡皮、戴帽子……都需要摩擦力。可以说离开了摩擦力，我们就无法生活。人在行走时，主要受重力、支持力和摩擦力三个力的作用。人在地面上行走时，由于脚与地面间的摩擦力较大，因此人可以自如地控制自己的重心，在跨步行走时，使重心保持在两脚之间而不滑到；若到了冰面上，人的脚与冰面之间的摩擦力很小，人在跨大步时很难控制自身重心的移动，所以只能小步前进，因此就显得步履蹒跚。练习1-3

1.画出下图中所示的几个力的图示：（1）马对车的拉力1000N；（2）铁锤对钉子的打击力300N；（3）电线对电灯的拉力8N。答：受力图如下所示：

2.用两根绳子把一个物体挂起来，如左图所示，物体受几个力的作用？请画出物体受力的示意图。答：物体受力的示意图如右图所示。

3.一个物体在斜面上保持静止，如右图所示，物体受几个力的作用？请画出物体受力的示意图。

4.一辆马拉雪撬的货物总质量是5.0×103kg，雪撬与水平冰面间的动摩擦因数是0.03，马要在水平方向上用多大的力才能拉着雪撬匀速前进？答：

1.5×103N

。

5.科学探究：围绕鞋与地面的摩擦力这个话题，研究人们常穿的各种鞋，如皮鞋、运动鞋、旅游鞋、休闲鞋