三种常见的力
解读力学中三种基本的力
解读力学中三种基本的力一、重力1、由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。
计算公式为：G=mg；方向竖直向下。
2、重心：物体所受重力的等效作用点。
物体衷心的位置与物体的的形状以及质量分布有关。
质量分布均匀且有规则几何形状的物体的重心就在其几何中心上，不过需要注意的是，物体的重心不一定在物体上，可以在物体之外，比如圆环的重心就在圆环之外。
3、重力是由于地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的，但重力并不等同于该力，它仅仅是万有引力的一个分力，因此，同一物体在地球上不同纬度处的重力大小是不同的，虽然它们的差别很小。
二、弹力1、产生的条件：两个物体直接接触且产生弹性形变。
2、方向：弹力的方向与物体的形变方向相反，具体情形有（1）：轻绳只能产生拉力，方向沿着绳子且指向绳子收缩的方向；（2）：轻杆产生的弹力，既可以产生压力，也可以产生拉力，而且方向不一定沿着杆子；（3）：弹簧产生的压力或者拉力的方向沿着轴线的方向；（4）：压力和支持力方向总垂直于接触面，指向受力物体。
3、弹力的大小（1）：弹簧的弹力根据虎克定律F=kx来计算；（2）：一般物体受到的非弹簧类弹力的大小，应该根据其具体的运动状态，利用平衡条件或者动力学规律进行解答。
4、弹力的判断对于两个接触的物体之间是否存在着弹力作用的判断，是我们学习过程中的一个难点，特别是对于那些微小形变的情形，所以分析弹力是否产生时要注意两个条件：接触而且要相互挤压发生弹性形变。
当难以直接进行判断时，我们可以采用假设法，即先假设弹力存在，再结合物体的具体运动状态看假设的前提是否和物体当前的状态相符合；或者我们可以采用隔离法进行分析，即将与研究对象相接触的物体一一拿走，看所研究的对象的运动状态是否发生变化。
例1、如图1所示，静止在光滑水平面上的均匀圆球A，紧贴着挡板MN，这时圆球是否受到挡板的弹力作用？解析1、假设法。
假设挡板对球的弹力为N/，方向斜向上，同时球还受到重力和地面的支持力作用，在水平方向N/的分力向右，会产生向右的加速度，但事实上，球处于静止状态，所以挡板对球没有弹力的作用。
三种常见的力
规律方法
【例4】如图所示中的球和棒均光滑，试分析它们受到 的弹力。
A
D
C 乙
B
甲
丙
规律方法
【例5】如图所示，小车上固定着一根弯成α角的轻杆， 杆的另一端固定一个质量为m的小球，试分析下列情况下 杆对球的弹力的大小和方向： ①小车静止； α ②小车以加速度a水平向右加速运动. ③小车以加速度a水平向左加速运动？
解析： 由于车与人相对静止，则两者加速度相同，即a=2F/ （M+m），若车对人的摩擦力向右，人对车的摩擦力向左， 则对人：F-f=ma，对车：F+f=Ma，必须M>m。则D正确；若 车对人的摩擦力向左，人对车的摩擦力向右，则对人： F+f=ma，对车：F-f=Ma，必须M<m。则C正确；
m M M m C、 m M F，方向向左；D m M F，方向向右
规律方法
【例8】如图所示，水平面上两物体 ml、m2经一细绳相 连，在水平力F的作用下处于静止状态，则连结两物体 绳中的张力可能为（ ） A．零；B．F/2； C．F；D．大于F
解析：当m2与平面间的摩擦力与F平衡时，绳中的张力为 零，所以A对；当m2与平面间的最大静摩擦力等于F/2时， 则绳中张力为F/2，所以B对，当m2与平面间没有摩擦力时， 则绳中张力为F，所以C对，绳中张力不会大于F，因而D 错． 答案：ABC
2009---2010
高考复习
第一章
力 物体的平衡
第一单元 力 三种常见的力
基础知识
一、力
1、定义： 力是物体对物体的作用 2、力的性质
①力的物质性：力不能离开物体单独存在。
②力的相互性：力的作用是相互的。
③力的矢量性：力是矢量，既有大小也有方向。 ④力的独立性：一个力作用于物体上产生的效果与这 个物体是否同时受其它力作用无关。
力的概念、四种基本相互作用;三种常见力：重力、弹力、摩擦力
力的概念、四种基本相互作用；三种常见力：重力、弹力、摩擦力一、力的概念：1、力：物体间接相互作用。
2、力的作用效果：使物体发生形变或使物体的运动状态发生变化（产生加速度）3、力的性质：（1）物质性：力是物体对物体的作用，一个物体要受到力的作用，一定是另一个物体对它施加这种作用，力是不能离开物体而存在的。
即没有物体（受力物和施力物），就谈不上力的作用（2）力的作用的相互性：任何两个物体之间的作用总是相互的，施力物同时也是受力物。
（3）力的矢量性，力不仅有大小，还有方向，力是矢量，其去处遵守矢量运算法则—平等四边形定则。
（4）力的独立性，一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体同时受其他力的作用无关，这就是力的独立性作用原理。
说明：物体间的相互作用并不一定要相互接触。
4、力的三要素：大小、方向盘、作用点。
5、力的测量：用测力计测量（最常用的测力计是测力计）6、力的单位：在SI制中，力的主单位是“牛顿”简称：牛，代号：N.7、力的分类：（1）根据力的性质分为：重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。
（2）根据力的效果可分为：拉力、张力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。
说明：根据效果命名的不同名称的力的力，性质可相同；同一性质的力，其作用效果可能不同。
如上抛一小球，在球上升的过程中，重力是阻力，而小球越过最高点下落时，重力以成为动力，而将小球和地球看成一个系统时，重力以成为内力。
8、力的表示法：（1）力的图示：用一条有向线段可完整地把力的三要素地表达出来，带有的线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点。
（2）力的示意图：不需要画出力的标度，只要用一箭头的线段示意出力的方向。
说明：①用力的图示法表示力时，标度的选取是任意的，实际问题中可根据实际力的在大小作恰当的选择，尽量使画出的力既容易分度，以使整个图面匀称、美观，不仅画出力的作用点和方向，还是要将线的长短按标度严格画出。
在力学中常见的力
在力学中常见的力在力学中常见的力主要有摩擦力、重力、弹力、拉力等。
这里的介绍如下：1、摩擦力：阻碍物体相对运动趋势的力叫做摩擦力。
摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反。
摩擦力分为静摩擦力、滚动摩擦、滑动摩擦三种。
摩擦力与我们的生活紧密相连，有对我们利益的摩擦力，也有与我们有害的摩擦力。
比如我们在地上行走，汽车在公路上奔驰等，都是对我们有利的摩擦力；发动机气缸之间的运动产生的摩擦力，轴承转动产生的摩擦力，这是对我们生产生活不利的摩擦力。
2、重力：物体由于地球的吸引而受到的力叫重力，所以重力的施力物体是地球。
就是由于有重力的存在，我们才能看到的很多奇妙的自然现象和自然景观。
比如我们看到美丽壮观的瀑布，高耸入云的建筑物，奔流不息的河流，水力发电等，都是利用重力的作用。
但是当我们发射火箭和卫星时，重力对我们来说，不是一件好事，需要我们的科研人员想办法脱离地球的引力，再能将火箭和卫星发射到预定的轨道。
3、弹力：物体受外力作用发生形变后，若撤去外力，物体能恢复到原来形状的力，叫作弹力。
弹力的方向跟使物体产生形变的外力的方向相反。
例如，我们在一块木板上放一重物，被压弯的木板要恢复原状，产生向上的弹力，这就是它对重物的支持力。
我们用弹簧的弹力制作成了弹簧秤，将一袋水果挂在弹簧上，水果把弹簧拉长，被拉长的弹簧要恢复原状，产生向上的弹力，这就是它对物体的拉力，把拉力显示出来就是这一袋水果的重量。
小时候我们用橡皮制作成弹弓，利用橡皮拉伸后产生的弹力，能够把石子等物体弹出去，而可以用来打猎。
不过有的形变比较明显，能直接见到；而有的形变相当微小，必须用仪器才能觉察出来。
4、拉力：拉力是弹力的一种，在弹性限度以内，物体受外力的作用而产生的形变与所受的外力成正比。
形变随力作用的方向不同而异，使物体延伸的力称拉力。
而从力的作用对象来看，拉力可能是内力，也可能是外力。
比如，我们用来锻炼臂力的拉力器，两节火车厢利用拉力连在一起，水果利用拉力挂满枝头等等，都是由于拉力的作用。
2.3几种常见力
需要分析或解方程求得。
绳子张力，挤压力，摩擦力；
一、重力（万有引力类）
重力有独立自主的大小和方向，
它从不受其它力或运动状态的影响,
受力分析时很容易确定它的大小和方向。
二、弹性力
当两个物体相互接触而挤压时，要发生形变。
物体因形变而产生的 物体有恢复原来形状的本性。
2.3 几种常见的力
按力性质分: 重力, 弹力, 摩擦力
一、重力（万有引力类）
二、弹性力
三、摩擦力
力按作用表现
主动力: 这类力有独立自主的大小和方向，
从不受其它力或运动状态的影响,
受力分析时很容易确定它的大小和方向。
--------重力，弹簧弹力，静电场力
被动力--------这类力其大小或方向一定受
静摩擦力的方向与相对滑动的趋势方向相反
静摩擦力：大小在 0到最大值之间； 具体要视物体运动状态而定。
最大静摩擦力：
f 0 max 0 N
2、滑动摩擦力（f 表示）
由相对滑动产生，方向与相对运动的方向相反。 大小等于滑动摩擦系数乘正压力.
f N
练习：对A物体所处状态进行受力分析
1、弹簧弹性力 2、 绳子张力
3、 压力
4、支持力
1、弹簧弹力
O
x
Fx kx
2、绳子张力T
由拉伸变形产生，方向在拉伸方向。
绳子拉物体
物体拉绳子
3、压力
由挤压变形产生， 方向与接触面垂直。
4、支撑力N
由1、静摩擦力（f0表示)
两个相互接触的物体间有 相对滑动的趋势但尚未相对滑动。
2-2 力学中常见的三种力
0 为静摩擦系数，其值取决于两物体的材料及表面情况
通常
0
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2-2 力学中常见的三种力
思考:1、当力由F变为2F时，物体
第二章 质点动力学 F m
保持静止，物体与墙面之间的静
摩擦力为多少？
2、A与B一起作运减速直线运动， A与B间的最大 静摩擦系数为 ，则A作用于B的静摩擦力为
2
2
重力：忽略地球自转的影响，地球对地面附近物 体的万有引力就是重力。
P mg ,
Gm E -2 g 2 9.80m s R
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2-2 力学中常见的三种力
二、弹性力
第二章 质点动力学
相互接触的物体因挤压或拉伸而产生形变，形变物体内部 产生的反抗这种形变的力称为弹性力 （压力，张力，弹簧弹性力等） 弹簧的弹性力：
A、mB g , 与x轴正向相反 B、mB g , 与x轴正向相同 C、mB a, 与x轴正向相同 D、mB a, 与x轴正向相反
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2-2 力学中常见的三种力
基本的自然力(了解)
1、引力（或万有引力）
第二章 质点动力学
f
Gm1m2 r
2
引力常量G 6.671011 N m2 / kg 2
2、电磁力（电力和磁力统称电磁力）
f
kq1q2 r2
3、强力：存在于质子、中子、介子等强子之间的作用力
4、弱力： 大多数的粒子（某些反应中才显示它的重要性如 衰变 ）
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2-2 力学中常见的三种力
一、万有引力（重力）
1-5力学中常见的力
是静摩擦系数, 由两个物体表面状况和材料性质等
因素所决定, 通常由实验测得。
13
一个物体在另一个物体表面上滑动时,接触面 上产生的摩擦力, 称为滑动摩擦力。 F= FN , 为滑动摩擦系数，由接触面的状况和 材料性质所决定。对于给定物体， 要比 0 略小,
滑动摩擦力一般小于最大静摩擦力。
v
2
mv
2
就是发射卫星所需速度，即第一宇宙速度。
5
二、弹性力(Elastic force )
形变物体，由于力图恢复原状，对与它接触的 物体产生的作用力。如压力、张力、拉力、支持 力、弹簧的弹力。从物质的微观结构看, 弹性力起 源于构成物质的微粒之间的电磁力。
弹性力是一种接触力, 其方向永远垂直于过两 物体接触点的切面。 物体受力要发生形变, 当把力撤除后, 物体若 完全恢复到原来的形状，称为弹性形变。
料和形状有关。负号表示弹性力与形变方向相反。
桌面发生形变产生作用于物体的弹性力, 方向垂
直于桌面向上, 称为支撑力； 绳子发生形变产生作 用于物体的弹性力, 方向沿着绳子向上, 称为张力。
9
例3:光滑桌上有一均匀细绳, 质量m、长度 l, 一端 系质量为M的物体, 另一端施加一水平拉力F。求 (1) 细绳作用于物体上的力, (2) 绳上各处的张力。 解: (1) 根据题意, 取物体和绳子为隔离体,分析其
如果作用于物体的力超过一定限度, 物体就不 能完全恢复原状了, 这个限度称为弹性限度。
8
弹簧未形变时物体的位 置, 称为平衡位置（O
k
m
o
x
x
点）。 弹性限度内弹性力与弹簧的形变量(拉伸量或压缩 量)成正比, F=k x。k是弹簧的劲度系数,表示使弹簧
生活中常见的力
一、重力1、重力是由于地球对物体的吸引而产生的。
注意：重力是由于地球的吸引而产生，但不能说重力就是地球的吸引力，重力是万有引力的一个分力。
但在地球表面附近，可以认为重力近似等于万有引力2、重力的大小:地球表面G=mg ，离地面高h 处G ’=mg ’，其中g ’=[R/（R+h ）]2g3、重力的方向:竖直向下（不一定指向地心）。
4、重心:物体的各部分所受重力合力的作用点，物体的重心不一定在物体上.二、 弹力1、产生原因:由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的.2、产生条件:①直接接触；②有弹性形变.3、弹力的方向:与物体形变的方向相反，弹力的受力物体是引起形变的物体，施力物体是发生形变的物体。
4、弹力的大小:一般情况下应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求解.弹簧弹力可由胡克定律来求解.★胡克定律:在弹性限度内，弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比，即F=k △x,k 为弹簧的劲度系数，它只与弹簧本身因素有关，△x 为形变量，单位是N/m.三、摩擦力1、产生的条件:①相互接触的物体间存在压力；②接触面不光滑;③接触的物体之间有相对运动（滑动摩擦力）或相对运动的趋势（静摩擦力），这三点缺一不可.2、摩擦力的方向：沿接触面切线方向，与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，与物体运动生活中常见的力7的方向可以相同也可以相反.3、判断静摩擦力方向的方法:①假设法:首先假设两物体接触面光滑，这时若两物体不发生相对运动，则说明它们原来没有相对运动趋势，也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动，则说明它们原来有相对运动趋势，并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.②平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向.4、大小:先判明是何种摩擦力，然后再根据各自的规律去分析求解.①滑动摩擦力大小:利用公式f=μF N进行计算，其中F N是物体的正压力，不一定等于物体的重力，甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求②静摩擦力大小:静摩擦力大小可在0与f max 之间变化，一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.【例题1】下述各力中，不是根据力的性质命名的有（）A．重力B．拉力C．弹力D．摩擦力【例题2】关于物体的重心，下列说法正确的是（）A．形状规则的物体的重心，一定在它的几何中心上B．形状不规则的物体的重心，不可能在它的几何中心上C．物体的重心一定在物体上D．用悬挂法寻找物体的重心，当物体静止时，细线的方向一定通过重心【例题3】关于弹力方向的有关说法正确的是（）A．放在水平桌面上的物体受弹力方向是竖直向下的B．放在斜面上的物体受斜面弹力方向是竖直向上的C．将物体用绳吊在天花板上，绳受物体的弹力方向是向上的D．弹力的方向垂直于接触面或接触点的切线，指向受力物体【例题4】一弹簧的两端各用10N的外力向外拉伸，弹簧伸长了6cm，现将其中的一端固定于墙上，另一端用5N的外力来拉伸它，则弹簧的伸长量应为（）A．6cm B．3cm C．1.5cm D．0.75cm【例题5】重100N的物体，静止在粗糙的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当物体受到一个大小为10N，方向水平向右的拉力作用后，水平面对物体的摩擦力大小和方向是（）A．10N，水平向左B．10N，水平向右C．20N，水平向左D．20N，水平向右【例题6】在公式G=mg中，在地球表面处g=9.8N/kg，在月球表面处g′=1.63N/g。
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擦力与滑动摩擦力大小视为相等。
求下列情况中物体受到的摩擦力： (1)当给物体施加一个水平向左、大小为=10 N 的拉力时； (2)当给物体施加一个水平向左、大小为=30 N 的拉力时。
课后练习
1. 画出图1中物体A 的受力分析图。
图1
2. 关于弹力，下列说法正确的是（ ） A. 只要两个物体接触就一定产生弹力
B. 木块放在桌面上要受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的
C. 拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于细竹竿发生形变而产生的
D. 绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向 3. 关于静摩擦力的方法，下列错误的有（ ）
A. 两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力的作用
B. 受静摩擦力作用的物体一定是静止的
C. 静摩擦力一定是阻力
D. 在压力一定的条件下，静摩擦力的大小是可以变化的，但有一个限度 4. 关于滑动摩擦力，以下说法正确的是（ ） A. 滑动摩擦力不可能是动力
B. 滑动摩擦力总是和物体的运动方向相反
=μ
C. 滑动摩擦力总是阻碍着物体间的相对运动
D. 滑动摩擦力跟物体的重力成正比
5. 如图所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于静止状态，则小球受到的力是（ ） A. 重力、绳的拉力 B. 重力、绳的拉力、斜面的弹力 C. 重力、斜面的弹力 D. 绳的拉力、斜面的弹力
6. 如图3所示，三根质量和形状都相同的光滑圆柱体，它们的重力位置不同，搁在两墙之间（为了方便，将它们画在同一截面图上，重心位置分别用1，2，3标出），设N 1，N 2，N 3分别为三根圆柱体对墙的压力，则（ ）
A. 321N N N ==
B. 321N N N <<
C. 321N N N >>
D. 231N N N >=
7. 运动员用双手握住竖直的竹杆匀速攀上和匀速滑下。
他所受的摩擦力分别是1f 和
2f ，那么（ ）
A. 1f 向下，2f 向上，且21f f =
B. 1f 向下，2f 向上，且21f f >
C. 1f 向上，2f 向上，且21f f =
D. 1f 向上，2f 向上，且21f f >
8. a 、b 、c 为三个质量相同的木块、叠放于水平桌面上。
水平恒力F 作用于木块b ，三木块以共同速度v 沿水平桌面匀速移动，如图5所示，则在运动过程中（ ）
A. b 作用于a 的静摩擦力为零
B. b 作用于a 的静摩擦力为F/3
C. b 作用于c 的静摩擦力为2F/3
D. b 作用于c 的静摩擦力为F
9. 重物A 与B 用跨过滑轮的细绳相连，滑轮挂在弹簧秤下，如图8所示。
若A 重20N ，B 重5N ，滑轮重3N 。
则弹簧秤的读数是 N 。
重力、弹力、摩擦力 典型例题
参考答案：
【例1】D 【例2】C
【例3】C 解析：物体无论是处于超重或失重状态，其重力不变，只是视重发生了变化，物体的重力随在地球上的纬度变化而变化，所以 A 错．
【例4】AC 解析：实际上，一个物体的各个部分都受到重力，重心的说法是从宏观上研究重力对物体的作用效果时而引入的一个概念，重心是指一个点（重力的作用点）。
由此可知，重心的具体位置应该由物体的形状和质量分布情况决定，也就是说只要物体的形状和质量分布情况不变，重心与物体的空间位置关系就保持不变。
重心可能在物体外，也可能在物体内，对具有规则集合形状质量均匀分布的物体，重心在物体的几何。