【高中·物理】重力弹力摩擦力

重力弹力摩擦力知识点什么是重力？重力和引力的关系？重力的大小？重力的方向？重心？重力日常生活中我们跳起来总会落回地面，扔出去的东西，也都要落回地面，为什么？地球上的物体是受到地球给它的吸引而产生力的作用。什么是重力重力是由于地球对物体的吸引而产生的力。有的同学说物体的重力就是地球的吸引力，到底是不是呢？严格地说，重力并不是地球的吸引力，而是吸引力的一个分力，以后才会学到这些知识，现在知道就行了。所以说重力是由于地球的吸引而产生的力，而不能说地球的吸引力就是物体的重力。由于两者相差很小，通常可以用重力代替吸引力的。

提问：物体所受到的重力的施力物体是谁？是地球。⑴物体都有质量，只要在地球的引力范围之内，都要受到地球的吸引，所以地球上一切物体都受重力作用，以后我们在对物体进行受力分析的时候一定要记住分析重力。重力的方向〔1〕从静止释放的粉笔总是竖直下落，分析粉笔的受力情况，知重力是哪个方向的？归纳：重力的方向竖直向下。能说成垂直向下吗？竖直向下不能说成垂直向下，竖直向下指的是与水平地面相垂直，不能笼统指垂直方向。C、物体静止在斜面上，物体所受重力的方向如下图，这个表示对吗？G重力的大小提问：重力的大小可以用弹簧秤来测量，为什么？学生会从二力平衡角度答复：物体静止时对弹簧秤的拉力的大小等于其重力。动手实验：用弹簧秤测量一个钩码、两个钩码、三个钩码的重力的大小，观察计算重力G与钩码的质量m的关系。学生马上得到：G与m成正比。

重力的大小重力大小与物体质量关系：G＝mg〔g＝9.8N/kg〕强调：g就是我们前面学的重力加速度，g值在地球的不同位置取值不同，同学阅读课本内容可知，赤道上g值最小，而两极g值最大。一般的处理方法：在地面附近不太大的范围内，可认为g值是恒定的。二、疑难剖析１.重力与万有引力的联系和区别重力源于地球对物体的万有引力，严格而言，重力一般不等于地球对物体的万有引力。重力是地球对物体万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力是提供物体随地球一同绕地轴转动所需要的向心力。但如果要求不高时，可以近似认为。２.对重心的理解重心是引力对物体上各处作用的集中表现，是等效作用点．重心可以在物体的几何中心上，也可以在物体之外。要根据质量分布及几何形状而定．通常受力分析时定在物体的几何中心上．重心：我们知道一个物体它的各个局部都要受到重力的作用，为了研究问题的方便，从效果上看，可以认为物体各局部受到的重力作用集中于一点，这一点就叫物体的重心。通俗点讲，重心就是整个物体受到的重力的作用点。就是在研究问题时，重力可以看成作用在物体的重心上怎么来找物体的重心〔2〕重心位置确实定

问题：质量分布均匀，形状规那么的物体，重心是怎样确定的呢？

a.质量分布均匀的物体且形状规那么，重心就是其几何中心。

均匀直棒的重心在中点；均匀长方体的重心在其中心均匀球的重心在球心，均匀圆柱的重心在轴线的中心。

讨论：〔2〕质量分布均匀的形状不规那么的薄板的重心可用悬挂法找到。〔3〕质量分布不均匀的物体，重心的位置即跟形状有关，也与质量分布有关。比方：往高处叠放东西，重心不断随高度而上移。

弹力知识点什么是形变？形变的种类？什么是弹力?弹力产生的条件？弹力的大小？弹力的方向？几种常见的弹力？？研究问题1：什么是形变？演示实验1：弹簧被手压短.演示实验2：橡皮泥用手压缩上述实验中观察到的现象:物体都发生了形状的改变。是否普遍存在？比方，用手指按实验桌，桌面有形状变化吗？物体形状的变化叫做形变。这么多的实验现象告诉我们这样一个事实：当物体受到力的作用时会发生形变.形变的种类上面几个图中，当外力撤去后，弹簧，跳高等都能恢复原状，这样的形变叫弹性形变。如橡皮泥的形变，当外力撤去以后也不能恢复原状，这样的形变叫范性形变。研究问题：什么是弹力？用手压弹簧，感受弹簧对于手的作用？弹簧因对抗形变而对挤压它的手有弹力的作用。弹力:发生形变的物体，由于要恢复原状，会对与其接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。弹力的施力物体是“发生形变的物体”〔如弹簧〕，受力物体是“使它发生形变的物体”〔如手〕。

弹力产生的条件产生弹力的条件是：〔１〕物体间要相互接触，〔2〕物体间要发生弹性形变

〔只接触不一定有力〕

如轻轻的靠在墙边的黑板刷？没有弹力。因为没有挤压，没有弹性形变。

弹力大小？

弹力大小：与形变的大小有关，形变越大，产生的弹力越大；形变消失，弹力就消失。常见的几种弹力?⑴支撑面的弹力(支持力，压力)由于支撑面发生形变，对被支持的物体产生的弹力，通常称为支持力，支持力的方向总是垂直与支持面，指向被支持的物体。支持力作用点在被支持的物体上。由于被支持物体发生形变，对支持物体产生的弹力，通常称为压力。压力的方向总是垂直于接触面，指向被压的物体。压力是作用点在被压的物体上。⑵绳的弹力〔拉力〕由于绳被拉长而对所拉的物体产生的弹力，通常称为拉力，拉力的方向总是沿着绳收缩的方向。⑶杆的弹力〔拉力，支持力〕杆既有拉力也有支持力，挤压又能被拉伸，当杆被拉伸时，拉力的方向总是沿着杆而指向杆收缩的方向；当杆被挤压时，支持力的方向总是沿着杆而指向杆拉伸的方向。弹力的方向总结：弹力的方向垂直接触面,

与物体恢复形变的方向相同。1.弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线相重合，指向弹簧恢复原状方向。2.轻绳对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩方向。

3.面与面接触时的弹力方向，垂直于接触面而指向受力的物体。〔如图3—3〕4.点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面〔或接触面的切面〕而指向受力物体〔如图3—4〕5.球与球相接触受到弹力方向，在接触点与球心连线上，而指向受力物体。〔如图3—5〕6.由于轻杆可以拉伸、压挤、挑、撩物体等，因此轻杆的弹力很复杂，要具体问题具体分析。一般根据物体的运动情况，利用平衡条件或牛顿运动规律判断〔1〕面和面接触：〔1〕点线、点面接触：弹力的方向垂直于相接触的线点线接触：两图中的A、B点，与过接触点的线〔面〕垂直，C点是点与弧面接触，N指向圆心，与过C点的切线垂直。

。〔2〕圆弧〔或球面〕与平面接触杆绳弹簧的拉力：沿着绳杆或者弹簧并指向它恢复形变的方向由于重力作用，使绳子产生形变，绳子要力图恢复原状，∴拉力一般是沿着绳子的方向，如第1个图，二、弹力有无的判断

接触不一定存在弹力，只有发生弹性形变的两相互接触的物体间才存在弹力，弹力有无的判断主要有以下两种方法：1、直接法：对于形变效果明显的情况，可由形变情况直接判断弹力的存在与否。如弹簧、橡皮筋等产生弹力的情况。2、假设法：撤掉与之接触的物体，看被研究物体的状态是否改变，假设其运动状态不变，那么可判定原接触处不存在弹力；假设其运动状态发生变化，那么原接触处一定存在弹力。项目轻绳轻杆弹簧形变情况伸长忽略不计认为长度不变可伸长可缩短施力与受力情况只能受拉力或施出拉力能受拉或受压，可施出拉力或压力，也可与杆成一定角度的力能受拉或受压，可施出拉力或压力力的方向始终沿绳不一定沿杆沿弹簧轴向力的变化可发生突变同绳只能发生渐变而弹力大小确实定，除弹簧外，大多要利用牛顿运动定律确定。３．关于弹力的分析ＡＢ三、题型探究题型一对弹力有无的判断例１.如下图，一质量为m的球静止于水平板Ａ和斜板Ｂ的夹角之间，求斜板B对球的弹力。点评：此题通过假设的方法来判断弹力的存在性，可以假设有弹力，然后根据假设情况分析发现与题意存在矛盾，从而确立答案。这是物理一种研究方法方法总结：弹力产生于接触的物体之间，但相互接触的物体不一定有弹力，只有在物体形变时才会有弹力。一般地，“支持面”的形变有时较难觉察，有时要通过反证法和运动定律分析。方法一：假设接触处研究对象受到弹力作用，并假定此处弹力的方向，再观察研究对象能否处于题设状态(平衡或加速运动)。假设属于运动状态变化的情形，可以利用牛顿第二定律确定弹力的大小和方向。方法二：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改变，假设运动状态不变，那么此处不存在弹力，假设运动状态改变，那么此处一定存在弹力。例1：判断以下图形中静止小球与接触斜面间是否存在弹力，A中的细线竖直，B中的细线倾斜。解析：在图1a中假设小球与斜面间有弹力，那么弹力与斜面垂直，受力分析如图2a，那么小球受的合外力不为零，这与题中小球静止〔即合外力为零〕相矛盾，所以此处不存在弹力，正确的受力如图2b所示。例题画出以下各静止物体的弹力〔接触面光滑〕【例1】在光滑水平面上放两个互相接触的球，他们之间有弹力吗？【解析】两物体间产生弹力的条件是：⑴两者互相接触；⑵物体由于接触而发生弹性形变，以上两条件缺一不可。分析物体间是否有弹力，1。可以先看两者是否接触，再看其是否对应地发生了形变，对于物体的形变，那么应注意有的很明显，容易觉察；有的很微小，不易觉察，2对于不容易觉察的情况，可假设与研究对象接触的物体被悄悄撤除，判断研究对象静止的状态是否改变，假设运动状态不变，那么不存在弹力；假设运动状态发生变化，那么存在弹力作用.上述放在光滑水平面上二个互相接触的球，撤去任何一个球，另一个球的运动状态不会改变，故不存在弹力作用。题型三对弹簧弹力双向问题的探究例３.如下图，一轻质弹簧一端固定在地面上，一端连接重为15Ｎ的木块Ａ，Ａ的上端又通过一条非弹性绳吊在天花板上，弹簧的弹力为10Ｎ，那么绳子的拉力可能等于Ａ.5NＢ.10NＣ.15NＤ.25N方法总结在运用胡克定律时，要注意对于同一个形变，可能是拉伸，也可能是压缩；对于同一弹力的大小，可能是由于拉伸产生的，也可能是由于压缩产生的，当不能确定是拉伸还是压缩时，就要分别讨论，通常会有两个解。题型四对弹簧串联问题的探究例４.如下图，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上(不拴接)，整个系统处于平衡状态。现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，在此过程中物块2和物块1的分别提升了多少？点评：对弹簧串联的问题，首先要明确初始状态，确定事先每条弹簧的形变量，再通过受力分析发现最终状态每条新的形变量，利用位置变化的关系确定结果．摩擦力静摩擦力的概念?静摩擦力的大小和方向?最大静摩擦力？滑动摩擦力的概念？滑动摩擦力产生的条件？滑动摩擦力的大小？滑动摩擦力的方向？摩擦力〔1〕教师演示：用力推讲桌子。①开始用很小的推力，推不动，分析讲桌受力情况。②再用稍大的力推，还静止不动，分析受力情况③继续增大推力，讲桌开始运动，分析受力情况。分析：讲桌在受到推力作用下相对地面静止，为什么？说明受到其它的一个力，而且和这个推力的方向相反，这个力阻碍了它向前运动的趋势，这个力就是讲桌跟地板之间发生了摩擦力。静摩擦力这个摩擦力有什么特点？这两个物体相对静止，但他们之间有相对运动趋势，这时发生的摩擦叫静摩擦。讲桌保持不动，它受到推力，有向前运动的趋势，这时受到静摩擦力静摩擦力什么是静摩擦力？两个互相接触的物体，当接触面存在相对运动趋势但没有发生相对运动时，接触面上就会产生一种障碍相对运动趋势的力，这种力就是静摩擦力。对摩擦力的进一步理解

ＡＢ··ＣＱ'Ｑ主动轮Ａ带动皮带Ｂ：ＰＰ'皮带Ｂ又带动从动轮Ｃ：在静摩擦力的问题中，某物体由于有超前运动的趋势而会使另一物体产生对自己的静摩擦力来“咬住”自己带他一起运动；某物体由于有落后运动的趋势而会使另一物体产生对自己的静摩擦力来“牵着”自已跟他一起运动。v0光滑BＡf′faa′静摩擦力的大小？当物块不动处于平衡状态时，静摩擦力的大小如何随推力大小的变化而变化？总是等于推力的大小，所以一般静摩擦力的大小没有一个确定的值，随着外力的大小变化而变化。静摩擦力增大到某数值后就不再增大了，物体将发生滑动，这时静摩擦力到达最大值，叫做最大静摩擦力，用fm表示。最大静摩擦力等于使物体将要开始运动所需的最小推力。C:\DocumentsandSettings\cai\桌面\物理教案\摩擦力\010407.swf静摩擦力的方向静摩擦力的方向？总是沿接触面切线方向；跟推力的方向相反，或者说跟物体间相对滑动趋势方向相反。滑动摩擦力当增大手的推力，我们发现课桌相对于地面会发生运动时，这个时候课桌除了推力，受到什么力？滑动摩擦力，运动的物体之所以会停下，是因为受到摩擦力。

什么是滑动摩擦力两个互相接触的物体，当一个物体在另一个物体外表上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力.产生的条件

在粗糙的接触面，相互挤压的物体之间由于相对运动而产生的摩擦力叫滑动摩擦力摩擦力产生的条件：⑴两物体接触并挤压；两物体间存在弹力是产生摩擦力的必要前提。⑵物体之间有相对运动或者相对运动趋势；⑶接触面不光滑。

摩擦力产生的条件：⑴两物体接触并挤压；两物体间存在弹力是产生摩擦力的必要前提。⑵物体之间有相对运动或者相对运动趋势；⑶接触面不光滑。方向滑动摩擦力的方向：总是沿接触面切线方向，且跟物体的相对运动方向相反。滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小和哪些因素有关?

猜测：粗糙程度，正压力，材料等

1将木块依次放在木板上，另一个木板上加一个砝码，〔增大正压力〕2将木板分别放在木板上和棉布上，〔棉布比木板粗糙〕，用测力计拉木块，使木块匀速运动，观察测力计的示数发现在第一种情况下，加了砝码的木块受到的摩擦力大于没加砝码的，说明什么？说明物体正压力越大，摩擦力越大。在第二种情况下，在棉布上运动的木块受到的摩擦力大于木板上运动的木块说明什么？接触面越粗糙，摩擦力越大滑动摩擦力的大小只决定于接触面的粗糙程度和正压力大小，写成公式：Ｆｆ＝μＮμ是动摩擦因数，因摩擦面的材料和光滑程度决定。动摩擦因数是无单位的。强调：在这个公式里面，压力N的大小总是跟滑动物体所受的重力相等吗？只有当两物体的接触面垂直，物体在水平拉力作用下，沿水平面滑动时，压力N的大小才跟物体所受的重力相等如斜面？压力和重力相等吗？小结1.静摩擦力静摩擦力产生的条件：相互接触的物体间有相对运动的趋势，而又保持相对静止状态。静摩擦力的方向：跟接触面相切，跟相对运动趋势的方向相反。静摩擦力的大小：0～fm2.滑动摩擦力滑动摩擦力产生的条件：相互接触的物体间发生相对运动时。滑动摩擦力的方向：跟接触面相切，跟相对运动的方向相反。滑动摩擦力的大小：f滑=μN【例1】试判断以下两种情况下物体所受摩擦力方向：⑴沿水平地面向右滑动的木箱。【解析】⑴因为木箱对水平地面向右运动，所以它受到地面给它向左的滑动摩擦力作用，它障碍着木箱向右运动。Vf

摩擦力f方向一定与物体运动方向相反吗？在匀速运动的水平传送带上的物体⑵物体放上传送带后，在初始的一段时间内，物体的速度尚未到达皮带的速度，物体相对皮带向后滑动，所以物体受到皮带给它的向前的滑动摩擦力作用，它帮助物体向前运动，当物体的速度到达皮带的速度后，物体与皮带间无相对运动，保持着水平方向的匀速直线运动状态，所以不再受摩擦力作用。

在桌面上放一张白纸，在纸上放一木块，并拖动白纸，使木块跟着纸一起向前运动。分析：假设按照上例判断摩擦力f方向与物体运动方向相反，那么木块的运动将落后于纸面，但事实上，木块与纸一起向前运动，可知F的方向与木块的运动方向相同。由此分析得静摩擦力的方向：静摩擦力可以与物体运动方向相反。vFf纸对木板f‘木板与纸f地与纸可见，摩擦力既可以是阻力，也可以是动力；既可以与物体的运动方向相同，也可以与物体的运动方向相反。假设法，即假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动，假设发生相对运动，那么说明物体原来的静止是有运动趋势的“静止”，且假设接触面光滑后物体发生的相对运动方向，即为原来相对运动趋势的方向，从而确定静摩擦力的方向，与相对运动趋势方向相反。判断静摩擦力的有无例：如图10，放在斜面上静止的物体是否受摩擦力？分析：放在斜面上静止的物体，在自身重力的作用下有相对于斜面下滑的趋势，所以受到斜面给它的一个沿斜面向上的摩擦力。假定物体不受摩擦力，物体必然在重力的作用下沿斜面向下运动，而不再处于静止状态。

题型五探究摩擦力是否存在的问题例５.如下图物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A、B质量分别为mA=6kg，mB=2kg，A、B之间的动摩擦因数μ=0.2，开始时F=10N，此后逐渐增加，在增大到50N的过程中，那么Ａ.两物体间从受力开始就有相对运动Ｂ.两物体开始没有相对运动，当拉力F>12N时才开始相对滑动Ｃ.两物体开始没有相对运动，当拉力F>48N时才开始相对滑动Ｄ.两物体间始终没有相对运动点评：此题要运动牛顿第二定律和物理重要方法，这是分析复杂摩擦力问题的重要途径之一。思维的过程要按部就班，从物理的根本知识着手，并进行讨论总结。题型五探究摩擦力是否存在的问题例５.如下图物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A、B质量分别为mA=6kg，mB=2kg，A、B之间的动摩擦因数μ=0.2，开始时F=10N，此后逐渐增加，在增大到50N的过程中，那么Ａ.两物体间从受力开始就有相对运动Ｂ.两物体开始没有相对运动，当拉力F>12N时才开始相对滑动Ｃ.两物体开始没有相对运动，当拉力F>48N时才开始相对滑动Ｄ.两物体间始终没有相对运动点评：此题要运动牛顿第二定律和物理重要方法，这是分析复杂摩擦力问题的重要途径之一。思维的过程要按部就班，从物理的根本知识着手，并进行讨论总结。题型七摩擦力大小的计算摩擦力是一种被动力，它的大小与物体本身的状态等有关。当物体保持静止时，其大小与其他力的合力相平衡，故随其他力的合力的变化而变化；当物体运动时，其大小由公式f＝μFN，假设μ不变，那么f正比于FN。当物体保持直线运动时，无论其运动状态怎样改变，FN不变，f也不变。例７.(经典题)如图位于斜面上的物体A在沿斜面上的力F作用下，处于静止状态，那么斜面作用于物体A的静摩擦力〔〕A.方向可能沿斜面向上B.方向可能沿斜面向下C.大小可能等于零D.大小可能等于F点评：静摩擦力是通过平衡条件确定的，由本例看到静摩擦力的一个重要特点是随机应变。例８.如下图，水平面上一个物体在水平向右的力Ｆ作用下向右做匀速直线运动，物体的质量m=1kg，与水平面的动摩擦因数为μ=0.5。⑴保持力Ｆ的方向不变，突然把力增大一倍，那么物体所受的摩擦力变为多少？物体做什么运动？⑵保持力Ｆ的大小不变，突然把力改为竖直向上，那么物体所受的摩擦力变为多少？物体做什么运动？点评：此题很好的演绎了动摩擦力的物理意义：仅取决于动摩擦因数与正压力，与物体的运动状态无关。四、易错纠析易错之一：错套滑