1、第二章 力和物體的平衡§21 力的概念 重力 彈力 摩擦力【考點透視】內容要求說明重力形變和彈力 胡克定律I彈簧組勁度系數問題的討論不作要求靜摩擦 滑動摩擦 摩擦力 動摩擦因數I不引入靜摩擦因數【知識網絡】(一)力的概念：力是物體對物體的作用。1力的基本特征（1）力的物質性：力是物體對物體的作用，力不能脫離物體而獨立存在。（2）力的相互性：力的作用是相互的。當一個物體受到力的作用時，被作用的物體也會產生一個大小相等、方向相反的反作用力去作用于另一物體。（3）力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向。（4）力的獨立性：力具有獨立作用性。2力的分類：（1）按力的性質分類：如重力（萬有引力

2、）、彈力、摩擦力、分子力、電場力、磁場力、核力（按現代物理學理論，物體間的相互作用分四類：長程相互作用，有引力相互作用、電磁相互作用；短程相互作用，有強相互作用和弱相互作用。宏觀物體間只存在前兩種相互作用。）（2）按力的效果分類：如壓力、支持力、拉力、動力、阻力、向心力、回復力 （3）按產生條件分：場力（非接觸力）、接觸力（二）常見的三類力。1.重力：重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。（注意：重力是萬有引力的一個分力，另一個分力提供物體隨地球自轉所需的向心力，在兩極處重力等于萬有引力。由于重力遠大于向心力，一般情況下近似認為重力等于萬有引力。）（1）重力的大小：重力大小等于mg，g是常數，

3、通常等于9.8N/kg。（2）重力的方向：豎直向下。（3）重力的作用點重心（重力的等效作用點）注：物體重心的位置與物體的質量分布和形狀有關：質量分布均勻的規則物體的重心在物體的幾何中心。不規則物體的重心可用懸掛法求出重心位置。2彈力：發生彈性形變的物體，由于要恢復原狀，對跟它接觸的物體會產生力的作用，這種力叫做彈力。彈力產生的條件：物體直接相互接觸； 物體發生彈性形變。彈力的方向：跟物體恢復原狀的方向相同。壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面指向被壓或被支持的物體。繩對物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。 桿對物體的彈力不一定沿桿的方向。如果輕直桿只有兩個端點受力而處于平衡狀態，則輕桿兩端對物體的彈

4、力的方向一定沿桿的方向。彈力的大小：對有明顯形變的彈簧，彈力的大小可以由胡克定律計算。對沒有明顯形變的物體，如桌面、繩子等物體，彈力大小由物體的受力情況和運動情況共同決定。胡克定律可表示為（在彈性限度內）：F=kx，還可以表示成F=kx，即彈簧彈力的改變量和彈簧形變量的改變量成正比。3滑動摩擦力：一個物體在另一個物體表面上存在相對滑動的時候，要受到另一個物體阻礙它們相對滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力。（1）產生條件：接觸面是粗糙；兩物體接觸面上有壓力；兩物體間有相對滑動。（2）方向：總是沿著接觸面的切線方向，且與相對運動方向相反。（3）大小：與正壓力成正比，即F=FN ，其中的FN表示正壓力，

5、正壓力不一定等于重力G。4靜摩擦力：當一個物體在另一個物體表面上有相對運動趨勢時，所受到的另一個物體對它的力，叫做靜摩擦力。（1）產生條件：接觸面是粗糙的；兩物體接觸面上有壓力；兩物體有相對運動的趨勢（2）方向：沿著接觸面的切線方向，且與相對運動趨勢方向相反。（3）大小：由受力物體所處的運動狀態、根據平衡條件或牛頓第二定律來計算。其可能的取值范圍是 0FfFm。注：摩擦力的方向和物體的運動方向可能成任意角度。通常情況下摩擦力方向可能和物體運動方向相同（作為動力），可能和物體運動方向相反（作為阻力），也可能和物體速度方向垂直（作為勻速圓周運動的向心力），在特殊情況下，可能成任意角度。運動的物體受

6、到的摩擦力不一定是滑動摩擦力，靜止的物體受到的摩擦力不一定是靜摩擦力。【典型例題】例1下列說法正確的是( )A大小、方向都相同的兩個力，作用效果不一定相同B物體重力的大小等于它壓緊水平支持物的力的大小C重心就是物體上最重的一點D拳擊運動員用盡全力擊出一拳卻未擊中對方,故出拳過程中只有施力物體而沒有受力物體例2在探究彈簧彈力與彈簧伸長量之間關系實驗知道在彈性限度內，彈簧彈力F與形變量x成正比，并且不同彈簧，其勁度系數也不同。某中學的探究學習小組從資料中查到：彈簧的勁度系數與彈簧的材料和形狀有關。該學習小組想研究彈簧的勁度系數與彈簧原長的關系，現有A、B、C、D四根材料和粗細完全相同僅長度不同的彈

7、簧。（1）學習小組的同學們經過思考和理論推導，各自提出了自己的看法，其中甲同學認為彈簧的勁度系數可能與彈簧長度成正比，同學乙認為彈簧的勁度系數可能與彈簧原長成反比，甲、乙有一位同學的看法是正確的。你認為正確的是 （填“甲”或“乙”），就這一環節而言，屬于科學探究中的哪個環節 （填序號）。A分析與論證 B進行實驗與收集證據 C猜想與假設 D制定計劃與設計實驗（2）為驗證甲、乙誰的看法正確，可通過實驗完成，實驗器材除上述彈簧，已知質量的幾個鉤碼外，還需要的實驗器材是 。（3）探究學習小組進行實驗記錄的數據如下：實驗數據記錄表 （g=10m/s2） 原長(cm)砝碼質量(Kg)彈簧長度(cm) 彈簧

8、伸長量x(cm)彈簧勁度系數K(N/m)彈簧A10.000.313.003.00100彈簧B15.000.116.491.4967.1彈簧C20.000.224.00彈簧D30.000.132.992.9933.4 請完成上述表格，從實驗表格中得出的結論為： 。例3如圖所示，小車上固定著一根彎成角的曲桿，桿的另一端固定一個質量為m的球，試分析下列情況下桿對球的彈力的大小和方向： （1）小車靜止；（2）小車以加速度a水平向右運動；（3）小車以加速度a=gtan水平向右運動.例4如圖所示，勁度系數為k2的輕質彈簧，豎直放在桌面上，上面壓一質量為m的物塊，另一勁度系數為k1的輕質彈簧豎直地放在物塊上

9、面，其下端與物塊上表面連接在一起，要想使物塊在靜止時下面彈簧承受物重的2/3，應將上面彈簧的上端A豎直向上提高多大的距離? 例5長直木板的上表面的一端放有一鐵塊，木板由水平位置緩慢向上轉動(即木板與水平面的夾角變大)，另一端不動，如圖示所示，寫出木板轉動過程中摩擦力與角的關系式，并分析隨著角的增大、摩擦力怎樣變化？(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) (90°）例6如圖所示，物塊M通過與斜面平行的細繩與小物塊m相連，斜面的傾角可以改變。討論物塊M對斜面的摩擦力的大小，則一定有（ ）A.若物塊M保持靜止，則角越大，摩擦力越大B.若物塊M保持靜止，則角越大，摩擦力越小C.若物塊M沿斜面下滑，

10、則角越大，摩擦力越大D.若物塊M沿斜面下滑，則角越大，摩擦力越小【自我檢測】1下列關于力的說法， 正確的是( )A兩個物體一接觸就會產生彈力B物體的重心不一定在物體上C滑動摩擦力的方向和物體運動方向相反D懸掛在天花板上的輕質彈簧在掛上重2N的物體后伸長2cm靜止， 那么這根彈簧伸長1cm后靜止時， 它的兩端各受到1N的拉力2. 如圖所示，木塊質量為m，跟水平桌面的動摩擦因數為，受水平向右的力F的作用勻速運動，從物體到邊緣開始，到物體下落為止，在此過程中物體保持勻速運動，下列說法正確的是（ ）A推力F因物體懸空部分越來越大而變小B推力F在物體下落前會變為原來的1/2C推力F始終是mgD因接觸面變

11、小，動摩擦因數會變大3一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到兩個拉力作用，拉力的大小如圖所示，物體處于靜止狀態，則：（1）若只撤去10N的拉力，則物體能否保持靜止狀態？ （2）若只撤去2N的力，物體能否保持靜止狀態？ 4如圖所示，在兩塊木板中間夾著一個50 N重的木塊A，左右兩邊對木板的壓力F均為150 N，木板和木塊間的動摩擦因數為0.2，如果想從下面把這木塊拉出來，需要多大的力？如果想從上面把它拉出來，需要多大的力？§21 力的概念 重力 彈力 摩擦力1關于力的概念，下列哪些說法是正確的（ ）A力是使物體產生形變和速度的原因B一個力必定聯系著兩個物體，其中每個物體既是受力物體又是

12、施力物體C只要兩個力的大小相同，它們產生的效果一定相同D兩個物體相互作用，其相互作用力可以是不同性質的力2在生活中，我們有這樣的常識：用手握瓶，將瓶提離桌面，瓶越重，越要用力握緊瓶，這樣是為了（ ）A增加對瓶的摩擦力B增加對瓶的壓力C增加手瓶間的摩擦因數D增加手瓶間的最大靜摩擦力3關于物體的重心，下列說法中正確的是（ ）A重心就是物體上最重的一點B形狀規則的物體的重心，一定在它的幾何中心C重心是物體所受重力的作用點，故重心一定在物體上D用細軟線將物體懸掛起來，靜止時重心一定在懸線所在直線上4關于相互接觸的兩物體之間的彈力和摩擦力，下列說法正確的是（ ）A有摩擦力一定有彈力B摩擦力的大小與彈力成

13、正比C有彈力一定有摩擦力D彈力是動力，摩擦力是阻力5如圖所示，一木板B放在粗糙的水平地面上，木塊A放在B的上面，A的右端通過輕質水平彈簧與豎直墻壁連接現用水平力F向左拉B，使B以速度v向左勻速運動，這時彈簧對木塊A的拉力大小為FT則下列說法正確的是AA和 B之間滑動摩擦力的大小等于FB木塊B受到地面滑動摩擦力的大小等于FFTC若木板以2v的速度運動，木塊A受到的摩擦力大小為2FTD若作用在木板B上的水平力為2F，則地面受到的滑動摩擦力的大小仍等于FFT 6運動員用雙手握住豎直的竹竿勻速攀上和勻速下滑時，他所受到的摩擦力分別為F上和F下，那么它們的關系是（ ）AF上向上，F下向下，F上FBF上向

14、下，F下向上，F上F下CF上向上，F下向上，F上F下DF上向上，F下向下，F上F下7用一水平力F將兩鐵塊A和B緊壓在豎直墻上而靜止，如圖所示，對此，下列說法中正確的是（ ）A鐵塊B受A給它的摩擦力方向可能向上，也可能向下B鐵塊B肯定受墻給它的豎直向上的摩擦力C鐵塊A肯定對B施加豎直向上的摩擦力DB受墻的摩擦力方向可能向上，也可能向下8S1和S2表示勁度系數分別為k1和k2的兩根彈簧，k1k2；a和b表示質量分別為ma和mb的兩個小物塊，mamb。將兩彈簧與物塊按圖方式懸掛起來.現要求兩根彈簧的總長度最大，則應使（ ）AS1在上，a在上BS1在上，b在上CS2在上，a在上DS2在上，b在上9物塊

15、A、B放在光滑水平面上并用輕質彈簧相連，如圖所示。今對物塊A、B分別施以方向相反的水平力F1、F2，且F1大于F2。則彈簧的示數（ ）A一定等于F1+F2；B一定等于F1-F2；C一定大于F2小于F1；D條件不足，無法確定。ABF1F210如圖所示,甲、乙兩根相同的條形磁鐵吸在一起，置于水平木質桌面上，已知兩磁鐵間的磁力作用大小為F，每根磁鐵重為G，則磁鐵乙對磁鐵甲的彈力作用大小為 ，磁鐵乙對桌面的彈力大小為 。 11用勁度系數k=490 N/m的輕彈簧，沿水平桌面水平拉一木板使它做勻速直線運動，彈簧的長度l1=12 cm。若在木板上加上一個質量m=5 kg的鐵塊，仍用原彈簧拉住它沿水平桌面做

16、勻速運動，彈簧的長度l2=14 cm，則木板與水平桌面間的動摩擦因數為多少？12如圖所示，物體A被壓在物體B和水平地面之間，A、B的質量分別為10kg和30kg，A與B及B與地面之間的動摩擦因數都為µ=0.2。(1)要用水平力F將整體拉動，則拉力的大小至少應為多少？ (2) 若 B用水平繩子拴在墻上,則要把A向右拉動，施加的水平力F又應為多少?（g=10m/s2） 參考答案：【典型例題】例1A （大小和方向都相同的兩個力，如果作用在不同的物體上，那么所產生的作用效果可以是不同的，故A是正確的；只有在物體與水平支持物間保持平衡狀態時物體重力的大小才有可能等于它壓緊水平支持物的力的大小；

17、物體上各部分都受到重力的作用，好象集中作用于物體上的一點，該點叫物體的重心，故重心并不是物體上最重的一點，物體的重心也有可能不在物體上；D選項中若對雙方運動員而言，由于拳未擊中對方，故不存在相互作用力，但對出拳方而言，在出拳過程中，他的手臂肌肉和骨骼之間產生力的作用，其施力物體為肌肉，受力物體為骨骼。）例2 （1）乙 C （2）鐵架臺、刻度尺 （3） 4.00cm 50N/m結論為：在實驗允許的誤差范圍內，彈簧的勁度系數與彈簧長度成反比。例3當彈力方向不易確定時，可根據物理規律作合理假設。（1）根據物體平衡條件知，桿對球產生的彈力方向豎直向上，且大小等于球的重力mg。(2)選小球為研究對象，因

18、小球具有水平向右的加速度，所以彈力的方向應斜向右上方，假設小球所受彈力方向與豎直方向的夾角為(如圖所示)，根據牛頓第二定律有：Fsin=ma， Fcos=mg解得：F=m， tan=(3)由（2）知F=m=mg/cos,tan=,=a，即彈力方向沿桿向上例4解決本題的關鍵是明確每根彈簧的狀態變化。有效的辦法是明確每根彈簧的初末狀態，必要時畫出直觀圖。末態時物塊受力分析如圖所示，其中F1、F2分別是彈簧k1、k2的作用力。物塊靜止時有F1+F2=mg初態時，彈簧k(壓縮)的彈力F=mg 末態時，彈簧k(壓縮)的彈力F=mg 彈簧k2的長度變化量x2=F2/k2=(F2-F2)/k2=由式得F1=

19、mg/3初態時，彈簧k1(原長)的彈力F1=0末態時，彈簧k1(伸長)的彈力F1=mg/3彈簧k1的長度變化量x1=F1/k1=(F1-F1)/k1=mg/3k由幾何關系知所求為x1+x=mg(k1+k)/3kk2. 例5本題的關鍵是明確是靜摩擦還是動摩擦；根據平衡條件或牛頓運動定律來求靜摩擦，根據滑動摩擦力公式求動摩擦.物體受力分析如圖所示轉動較小角度時，壓力F=FN=mgcos較大，最大靜摩擦力較大，而重力沿斜面向下的分力mgsin較小，因此，鐵塊受靜摩擦力作用，由力的平衡條件知，靜摩擦力F靜=mgsin,增大，F靜增大.隨著增大，壓力F=FN=mgcos減小，最大靜摩擦力減小，而重力沿斜面向下的分力mgsin增大，因此，當角超過某一值時，鐵塊受滑動摩擦力作用，由F滑=FN知，F滑=mg