软瓷生产线第二章 相互作用
2.1 力、重力和弹力
基础知识梳理
一、力的基本概念
2．力的性质：(1)物质性；(2)相互性；(3)矢量性．
3．力的作用效果：(1)改变物体的运动状态；(2)使物体发生形变． 4．力的三要素：大小、形状、作用点
二、重力
1．重力：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力．G＝mg，方向：竖直向下 2．重力加速度g的特点：
(1)在地球上同一地点，对不同的物体，g值相同；
(2)g值随着纬度的增大而增大； (3)g值随着高度的增大而减小；
3．重心：重力的等效作用点
(1)影响重心位置的因素：①物体的几何形状；②物体的质量分布．
(2)形状规则且质量分布均匀的物体，重心在其几何中心处；
三、弹力
1．弹力：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．
(1)产生的两个必要条件：①接触；② ．
(2)弹力的方向：弹力的方向总是与物体形变的方向 ．
2．胡克定律
(1)内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧的 成正比． (2)表达式：F＝kx．
①k是弹簧的劲度系数， k的大小由弹簧自身的性质决定．
国际单位为N/m，常用单位为N/cm；1N/cm=100N/m
②x是弹簧的形变量，不是弹簧形变以后的长度．
要点小结：高中物理常见的弹力模型
形变种类 | 常见模型 | 方向特点 |
明显形变 ①形变较大， 肉眼可以直接看出 ②弹力 突变 | 轻弹簧 | 弹力一定沿着弹簧的方向 既可以产生沿弹簧向外的支持力(当弹簧被压缩时)，也可以产生沿弹簧向内的拉力(当弹簧被拉伸时) |
轻橡皮绳 | 只能被拉伸，不能被压缩， 即只能产生沿橡皮绳向内的拉力 (与弹簧被拉伸时类似) |
微小形变 ①形变很小， 肉眼不可直接看出 ②弹力 突变 | 刚性面 | 一定与接触面垂直 |
轻绳 | 只能产生沿着绳子向内的拉力 |
轻杆 | 可转动杆 | 弹力一定沿着杆，既可向内，也可向外 |
不可转动杆 | 弹力不一定沿着杆的方向 |
| | | |
轻弹簧、轻橡皮绳、轻绳、轻杆等轻质模型，对其两端的物体产生的力一定等大反向
四、静摩擦力
1．概念：两个相互接触的物体，有相对运动趋势时在接触面上产生的摩擦力．
2．产生条件：(1)接触并挤压(要求有弹力)； (2)接触面粗糙；(3)有相对运动的趋势．
3．作用效果：总是阻碍物体之间的相对运动的趋势．
4．方向：沿接触面的方向，且总是与两物体之间的相对运动趋势方向相反
(1)静摩擦力的方向一定与与两物体之间的相对运动趋势方向相反，但与物体的运动方向没有必然联系，既可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反；
(2)静摩擦力的方向具有 ，即随外力方向的变化而变化
5．大小：静摩擦力的大小具有 ，即随外力大小的变化而变化，大小介于零和最大静摩擦力之间．
静摩擦力的大小和方向都是可变的，具有不确定性，通常需要通过受力分析，根据物体的运动状态去确定
6．最大静摩擦力：静摩擦力的最大值，通常记为Ffmax．
最大静摩擦力是静摩擦力的最大值(临界值)，当物体之间的静摩擦力达到最大静摩擦力时，也就意味着两物体之间即将从 的状态转变为 的状态
五、滑动摩擦力
1．概念：两个相互接触的物体发生相对运动时在接触面上产生的摩擦力．
2．产生条件：(1)接触并挤压(要求有弹力)； (2)接触面粗糙；(3)相对运动．
3．作用效果：总是阻碍物体之间的相对运动．
4．方向：沿接触面的方向，并跟物体相对运动方向相反．
5．大小：滑动摩擦力大小与压力成正比，即：Ff＝ ．
典型题分类定做三洋注塑机射咀头
★【用假设法及状态法分析不确定的力】
1．不确定的力：微小形变产生的弹力、静摩擦力，都是无法用肉眼直接看出来的，因此在具体的实际情景中，这些力是否存在以及大小、方向的判断，都不能主观随意猜测，而是要进行科学地排除、推测
2．判断这些力的问题，通常需要对物体进行受力分析，根据物体的运动状态去确定
若物体静止或匀速直线运动，则用平衡条件去判断(合力为零)；
若物体有加速度，则用牛顿第二定律去判断(合力的方向应与加速度方向相同)
对于一些不确定的力，我们可以先假设存在(当然也可以假设它不存在)，然后看物体的受力情况与运动状态是否相符
例1．(2010安徽)L形木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示．若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力．则木板P的受力个数为( )
洗手器
A．3 B．4 C．5 D．6
例2．如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在水平地面上，另一端与斜面体P连接，P与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻所受到的外力个数有可能为 ( )
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
例3．如图所示，用平行于斜面体A的斜面的轻弹簧将物块P拴接在挡板B上，在物块P上施加沿斜面向上的推力F，整个系统处于静止状态．下列说法正确的是( )
A．物块P与斜面之间一定存在摩擦力 B．弹簧的弹力一定沿斜面向下
C．地面对斜面体A的摩擦力水平向左 D．若增大推力，则弹簧弹力一定减小
例4．如图所示，A、B两物体叠放在一起，由静止释放后沿光滑斜面下滑，且始终保持相对静止，B上表面水平，则物体B的受力示意图是( )
例5．(2013新课标Ⅱ)如图，在固定斜面上的一物块受到一外力的作用，F平行于斜面上．若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2＞0)．由此可求出( )
A．物块的质量 B．斜面的倾角
C．物块与斜面间的最大静摩擦力 D．物块对斜面的正压力
例6．如图所示，固定在水平地面上的物体P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮，一端系有质量为m＝4 kg的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ＝60°，绳的另一端水平连接物块3，三个物块重均为50 N，作用在物块2的水平力F＝电路板的制作20 N，整个系统平衡，g＝10 m/s2，则以下正确的是( )
A．1和2之间的摩擦力是20 N B．2和3之间的摩擦力是20 N
C．3与桌面间摩擦力为20 N D．物块3受6个力作用
★【弹簧的弹力—胡克定律】
例7．如图所示，质量为2m的物体A经一轻质弹簧与地面上的质量为3m的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮，一端连物体A，另一端连一质量为m的物体C，物体A、B、C都处于静止状态．已知重力加速度为g，忽略一切摩擦．
(1)求物体B对地面的压力；
(2)把物体C的质量改为5m，这时C缓慢下降，经过一段时间系统达到新的平衡状态，这时B仍没离开地面，且C玻璃毛细管只受重力和绳的拉力作用，求此过程中物体A上升的高度．
例8．如图所示，两木块质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块m1压在弹簧k1上(但不拴接)，两弹簧与下面木块m2相连，下面弹簧k2竖直固定在水平地面上，整个系统处于静止状态．现缓慢向上提上面的木块m1，直到它刚离开上面弹簧k1，求在此过程中：上面木块m1移动的距离．
例9．三个质量均为1 kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接，如图所示，其中a放在光滑水平桌面上．开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止状态．现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，g取10 m/s2.该过程p弹簧的左端向左移动的距离是( )
A．4 cm B．6 cm C．8 cm D．10 cm
★【死杆活杆、死结活结的分析】
例10．如图所示，两个质量均为m的物体分别挂在支架上的B点(如图甲所示)和跨过滑轮的轻绳BC上(如图乙所示铲雪机)，图甲中轻杆AB可绕A点转动，图乙中水平轻杆一端A插在墙壁内，已知θ＝30°，则两种情况中BC绳上的拉力和AB杆对B点的弹力分别为多少？
例11．在如图所示的四幅图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链相连接．下列说法正确的是( )
A．图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、乙
B．图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、丙、丁
C．图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丙
D．图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丁
★【滑动摩擦力的分析计算】
例12．如图所示，A、B两物体叠放在水平地面上，已知A、B的质量分别为mA＝10 kg，mB＝20 kg，A、B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ＝0.5.一轻绳一端系住物体A，另一端系于墙上，绳与竖直方向的夹角为37°，今欲用外力将物体B匀速向右拉出，求所加水平拉力F的大小，并画出A、B的受力分析图．(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
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