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高中物理

第二章相互作用

第1單元 力 重力和彈力 摩擦力

一、力：是物體對物體的作用

1. 施力物體與受力物體是同時存在、同時消失的；力是相互的
2. 力是矢量（什么叫矢量——滿足平行四邊形定則）
3. 力的大小、方向、作用點稱為力的三要素
4. 力的圖示和示意圖
5. 力的分類：根據(jù)產(chǎn)生力的原因即根據(jù)力的性質(zhì)命名有重力、彈力、分子力、電場力、磁場力等；根據(jù)力的作用效果命名即效果力如拉力、壓力、向心力、回復(fù)力等。
6. 力的效果：1、加速度或改變運動狀態(tài) 2、形變
7. 力的拓展：1、改變運動狀態(tài)的原因 2、產(chǎn)生加速度 3、牛頓第二定律 4、牛頓第三定律

二、常見的三種力

1重力

1. 產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力，是萬有引力的一個分力
2. 方向：豎直向下或垂直于水平面向下

1. 大?。篏=mg，可用彈簧秤測量

兩極 引力 =重力 （向心力為零）

赤道 引力 =重力+ 向心力 （方向相同）

由兩極到赤道重力加速度減小，由地面到高空重力加速度減小

1. 作用點：重力作用點是重心，是物體各部分所受重力的合力的作用點。 重心的測量方法：均勻規(guī)則幾何體的重心在其幾何中心，薄片物體重心用懸掛法；重心不一定在物體上。

2、彈力

（1）產(chǎn)生：發(fā)生彈性形變的物體恢復(fù)原狀，對跟它接觸并使之發(fā)生形變的另一物體產(chǎn)生的力的作用。

（2）產(chǎn)生條件：兩物體接觸；有彈性形變。

（3）方向：彈力的方向與物體形變的方向相反，具體情況有：輕繩的彈力方向是沿著繩收縮的方向；支持力或壓力的方向垂直于接觸面，指向被支撐或被壓的物體；彈簧彈力方向與彈簧形變方向相反。

（4）大?。簭椈蓮椓Υ笮=kx（其它彈力由平衡條件或動力學規(guī)律求解）

1. K是勁度系數(shù)，由彈簧本身的性質(zhì)決定
2. X是相對于原長的形變量
3. 力與形變量成正比
4. 作用點：接觸面或重心

【例1】如圖所示，兩物體重力分別為G1、G2，兩彈簧勁度系數(shù)分別為k1、k2，彈簧兩端與物體和地面相連。用豎直向上的力緩慢向上拉G2，最后平衡時拉力F=G1+2G2，求該過程系統(tǒng)重力勢能的增量。

解析：關(guān)鍵是搞清兩個物體高度的增量Δh1和Δh2跟初、末狀態(tài)兩根彈簧的形變量Δx1、Δx2、Δx1/、Δx2/間的關(guān)系。

無拉力F時 Δx1=(G1+G2)/k1，Δx2=G2/k2，（Δx1、Δx2為壓縮量）

加拉力F時 Δx1/=G2/k1，Δx2/=(G1+G2)/k2，（Δx1/、Δx2/為伸長量）

而Δh1=Δx1+Δx1/，Δh2=(Δx1/+Δx2/)+(Δx1+Δx2)

系統(tǒng)重力勢能的增量ΔEp=G1?Δh1+G2?Δh2

整理后可得：

3、摩擦力

（1）產(chǎn)生：相互接觸的粗糙的物體之間有相對運動（或相對運動趨勢）時，在接觸面產(chǎn)生的阻礙相對運動（相對運動趨勢）的力；

（2）產(chǎn)生條件：接觸面粗糙；有正壓力；有相對運動（或相對運動趨勢）；

（3）摩擦力種類：靜摩擦力和滑動摩擦力。

靜摩擦力

（1）產(chǎn)生：兩個相互接觸的物體，有相對滑動趨勢時產(chǎn)生的摩擦力。

（2）作用效果：總是阻礙物體間的相對運動趨勢。

（3）方向：與相對運動趨勢的方向一定相反（**與物體的運動方向可能相反、可能相同、還可能成其它任意夾角）

（4）方向的判定：由靜摩擦力方向跟接觸面相切，跟相對運動趨勢方向相反來判定；由物體的平衡條件來確定靜摩擦力的方向；由動力學規(guī)律來確定靜摩擦力的方向。

(5)作用點

滑動摩擦力

（1）產(chǎn)生：兩個物體發(fā)生相對運動時產(chǎn)生的摩擦力。

（2）作用效果：總是阻礙物體間的相對運動。

（3）方向：與物體的相對運動方向一定相反（**與物體的運動方向可能相同；可能相反；也可能成其它任意夾角）

（4）大?。篺=μN（μ是動摩擦因數(shù)，只與接觸面的材料有關(guān)，與接觸面積無關(guān)）

(5)作用點

【例2】小車向右做初速為零的勻加速運動，物體恰好沿車后壁勻速下滑。試分析下滑過程中物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的關(guān)系。

解析：物體受的滑動摩擦力始終和小車的后壁平行，方向豎直向上，而物體相對于地面的速度方向不斷改變（豎直分速度大小保持不變，水平分速度逐漸增大），所以摩擦力方向和運動方向間的夾角可能取90°和180°間的任意值。

點評：無明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動力。就是說：彈力、靜摩擦力的大小和方向都無法由公式直接計算得出，而是由物體的受力情況和運動情況共同決定的。

練習：

1、下面關(guān)于摩擦力的說法正確的是：（ ）

A、阻礙物體運動的力稱為摩擦力；

B、滑動摩擦力方向總是與物體的運動方向相反；

C、靜摩擦力的方向不可能與運動方向垂直；

D、接觸面上的摩擦力總是與接觸面平行。

2、如圖所示，物體受水平力F作用，物體和放在水平面上的斜面都處于靜止，若水平力F增大一些，整個裝置仍處于靜止，則：（ ）

1. 斜面對物體的彈力一定增大；
2. 斜面與物體間的摩擦力一定增大；
3. 水平面對斜面的摩擦力不一定增大；
4. 水平面對斜面的彈力一定增大；

3、用一個水平推力F=Kt（K為恒量，t為時間）把一重為G的物體壓在豎直的足夠高的平整墻上，如圖所示，從t=0開始物體所受的摩擦力f隨時間t變化關(guān)系是哪一個？（ ）

答案：D A B