第五讲++弹力、摩擦力与基本受力分析++知识清单+-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第五讲：弹力、摩擦力与基本受力分析一、重力1．产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。(1)地球上的物体都受到重力作用，不论质量大小，也不论有无生命。

(2)重力是由于地球的吸引而产生的，但重力的大小不一定等于地球对物体的吸引力，重力一般小于地球对物体的吸引力。

(3)重力是非接触力，同一物体在空中运动与静止时所受重力相等。

(4)重力的施力物体是地球。2．大小：G＝mg，g是自由落体加速度，通常取g＝9.8N/kg。

(1)g会随地球上纬度的改变而改变，纬度越高，g值越大，两极最大，赤道最小，导致同一物体在不同纬度处所受重力不同。

(2)g值会随海拔高度改变。在同一纬度处，高度越大，g值越小，致使同一物体受到的重力随高度增加而减小。3．方向：总是竖直向下。

(1)“竖直向下”，既不能说成“垂直向下”，也不能说成“指向地心”。“竖直向下”是垂直于当地的水平面向下，而“垂直向下”可以垂直于任何支持面向下；只有在两极或赤道时，重力的方向才指向地心，其他位置并不指向地心。

(2)重力的方向不受其他作用力的影响，与运动状态也没有关系。4．重心：因为物体各部分都受重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。二、弹力1．定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。2．产生的条件：(1)两物体相互接触；(2)发生弹性形变。3．方向：总跟接触面相切，与物体形变方向相反。三、胡克定律1．内容：弹簧发生弹性形变时，弹簧的弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。2．表达式：F＝kx(1)k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定。它反映了弹簧的“软”“硬”程度，大小由弹簧本身的性质决定，与弹力大小无关，k大就是“硬”弹簧。(2)x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度。

(3)在应用F＝kx时，要把各物理量的单位要统一用国际单位。3．图象：根据胡克定律，弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x图象表示，如图所示。这是一条通过原点的倾斜直线，其斜率。利用F-x图象，很容易得到胡克定律的另一种表达式：，Δx是弹簧长度的变化量，ΔF是弹力的变化量。4．弹力有无的判断方法(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况。(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态。若状态不变，则此处不存在弹力；若状态改变，则此处一定有弹力。(3)状态法：根据物体的状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。2．弹力方向的判断方法(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。3．计算弹力大小的三种方法(1)根据胡克定律进行求解。(2)根据力的平衡条件进行求解。(3)根据牛顿第二定律进行求解。四、摩擦力1.滑动摩擦力(1)产生：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体发生相对滑动时，另一个物体阻碍它相对滑动的力称为滑动摩擦力。(2)产生条件：①相互接触且相互挤压；②有相对运动；③接触面粗糙。说明：①两个物体直接接触、相互挤压有弹力产生。摩擦力与弹力一样属接触作用力，但两个物体直接接触并不挤压就不会出现压力。压力就是一个物体对另一个物体表面的垂直作用力，也叫正压力，压力属弹力，可依上一节有关弹力的知识判断有无压力产生。

②接触面粗糙。当一个物体沿另一物体表面滑动时，接触面粗糙，各凹凸不平的部分互相啮合，形成阻碍相对运动的力，即为摩擦力。凡题中写明“接触面光滑”、“光滑小球”等，统统不考虑摩擦力（“光滑”是一个理想化模型）。③接触面上发生相对运动。特别注意：“相对运动”与“物体运动”不是同一概念。“相对运动”是指受力物体相对于施力物体(以施力物体为参照物)的位置发生了改变；而“物体的运动”一般指物体相对地面的位置发生了改变。④方向：总与接触面相切，且与相对运动方向相反。这里的“相对”是指相互接触发生摩擦的物体，而不是相对别的物体。滑动摩擦力的方向跟物体的相对运动的方向相反，但并非一定与物体的运动方向相反。⑤大小：滑动摩擦力大小与压力成正比，即：f=μFN说明：压力FN与重力G是两种不同性质的力，它们在大小上可以相等，也可以不等，也可以毫无关系，用力将物块压在竖直墙上且让物块沿墙面下滑，物块与墙面间的压力就与物块重力无关，不要一提到压力，就联想到放在水平地面上的物体，认为物体对支承面的压力的大小一定等于物体的重力。μ是比例常数，称为动摩擦因数，没有单位，只有大小，数值与相互接触的材料、接触面的粗糙程度有关。在通常情况下，μ<1计算公式表明：滑动摩擦力F的大小只由μ和FN共同决定，跟物体的运动情况、接触面的大小等无关。2.静摩擦力(1)产生：两个物体满足产生摩擦力的条件，有相对运动趋势时，物体间所产生的阻碍相对运动趋势的力叫静摩擦力。(2)产生条件：①两物体直接接触、相互挤压有弹力产生；②接触面粗糙；③两物体保持相对静止但有相对运动趋势。(3)大小：两物体间实际发生的静摩擦力f在零和最大静摩擦力之间，实际大小可根据二力平衡条件或牛顿定律判断。(4)方向：总跟接触面相切，与相对运动趋势方向相反。说明：①所谓“相对运动趋势的方向”，是指假设接触面光滑时，物体将要发生的相对运动的方向。比如物体静止在斜面上，假设没有摩擦，物体将沿斜面下滑，即物体静止时相对(斜面)运动趋势的方向是沿斜面向下，则物体所受静摩擦力的方向沿斜面向上，与物体相对运动趋势的方向相反。②判断静摩擦力的方向可用假设法。其操作程序是：A．选研究对象：受静摩擦力作用的物体；B．选参照物体：与研究对象直接接触且施加静摩擦力的物体；C．假设接触面光滑，找出研究对象相对参照物体的运动方向即相对运动趋势的方向；D．确定静摩擦力的方向：与相对运动趋势的方向相反。③静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，但并非一定与物体的运动方向相反。3.最大静摩擦力

如图所示，水平面上放一静止的物体，当人用水平力F推时，此物体静止不动，这说明静摩擦力的大小等于F；当人用水平力2F推时，物体仍静止不动，此时静摩擦力的大小等于2F。可见，静摩擦力的大小随推力的增大而增大，所以说静摩擦力的大小由外部因素决定。当人的水平推力增大到某一值fmax时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把叫做最大静摩擦力。故静摩擦力的取值范围是：。(1)静摩擦力大小与正压力无关，但一般情形下，最大静摩擦力的大小与正压力成正比。(2)静摩擦力可以是阻力，也可以充当动力，如人跑步时地面给人的静摩擦力就是动力，传送带上物体随传送带一起加速，静摩擦力也是动力。

(3)最大静摩擦力一般比滑动摩擦力稍大些，但通常认为二者是相等的。4．静摩擦力的有无和方向的判断方法(1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下：

(2)状态法：先判断物体的状态（即加速度的方向），再利用牛顿第二定律（F合＝ma）确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。(3)牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。5．静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态（静止或匀速运动），利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小。(2)物体有加速度时，若只有静摩擦力，则f＝ma。若除静摩擦力外