高三物理复习-第一讲 重力、弹力、摩擦力

第一章力【知识内容及高考要求】1、(B)力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因。

力是矢量，力的合成与分解。

2、(B)力矩。

3、(B)重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力。

重心。

4、(B)形变和弹力。

胡克定律。

5、(B)静摩擦，最大静摩擦力。

滑动摩擦，动摩擦因数。

6、(B)牛顿第三定律。

7、(B)物体受力分析，受力图。

8、(B)已知作用力共点时物体的平衡。

说明：(1)关于力的合成与分解在计算方面，只要求会用直角三角形的知识求解。

(2)不要求知道静摩擦系数。

【内容概要及考查特点】本章内容是力学的基础知识。

力的概念是贯穿于力学乃至整个物理学的重要概念。

对物体进行受力分析是解决力学问题的基础和关键。

力在合成与分解时所遵守的平行四边形定则，也是所有矢量与分解时都遵守的普遍法则。

力学中的三种常见的力，尤其是摩擦力是历年高考必考的内容，对物体进行受力分析在九七年前的考试说明中被列为C级知识点，在历年高考试题中反复考查。

现在虽然取消了C 级要求，但它仍是高考的热点。

关于力矩问题，九三年取消了对力矩平衡的要求，但对力矩的计算仍然要求。

在近几年高考中，更常把本章的知识与后面的知识(如牛顿定律、动量、功和能、气体的压强、电磁学等)结合起来进行考查。

【知识点析及素质训练】一、力·重力·弹力知识点析力1、概念：力是物体对物体的作用。

(1)同时存在受力物体和施力物体。

(2)力学中的研究对象是受力物体。

2、作用效果：使物体发生形变或改变物体的运动状态(即使物体产物加速度)。

(1)即使很小的力作用在物体上，也会使物体发生形变，只不过有时形变很小，不能直接观察到(这一点对于理解弹力很有帮助)。

(2)力是使物体运动状态发生改变的原因，而不是维持物体运动状态的原因。

(3)物体的运动状态的改变指速度的大小、方向之一或同时发生变化。

3、矢量性：既有大小又有方向。

(1)大小：弹簧秤称量，单位是牛顿(N)。

(2)方向：力作用的方向。

(3)力的图示法表示力的三要素——大小、方向、作用点。

注意：物理量有两类，矢量和标量。

标量只有大小没有方向。

两类物理量的最主要的区别是它们的运算法则，标量的运算法则是代数加减法，而矢量的运算法则是平行四边形定则。

力的矢量性是力概念的一大难点。

4、分类(1)按性质分，可分为万有引力(重力)、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。

(2)按效果分，可分为压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。

(3)按作用方式分，可分为场力和接触力。

万有引力(重力)、电磁力均属于场力，弹力、摩擦力均属于接触力。

(4)按研究对象分，可分为外力和内力。

·重力1、产生原因：由于地球对物体的吸引而产生的。

2、大小同一地点重力的大小与质量成正比，即G=mg 。

重力源于地球对物体的万有引力。

严格而言，重力一般不等于地球对物体的万有引力。

重力是地球对物体万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力是提供物体随地球一同绕地轴转动所需要的向心力。

从赤道到两极，该向心力θωcos R m f 2=(其中m 为物体的质量，ω为地球自转角速度，R 为地球的半径，θ为纬度角)逐渐减小，故物体的重力逐渐增大到两极时，θ=90°，f=0，重力等于万有引力。

在处理实际问题时，我们注意到由于此原因引起的重力变化不大，因物体在地球上不同纬度随地球自转所需向心力大小不同，故同一物本在地球上不同纬度处重力大小不同，不过由于此原因引起的重力不从心变化不大，一般情况下可以近似认为：2R mM G mg ==。

重力的大小不但跟物体的质量有关，还与物体所处的位置、高度有关。

超重、失重是物体的视重发生变化，是支持物体对物体的支持力大于或小于物体重力的现象。

物体受到的重力并没有发生改变。

3、方向：竖直向下，除了在赤道和极地附近，一般不通过地心。

4、作用点：重心。

重心是重力的等效作用点，通常可以认为重力就作用在这一点，物体的重心不一定在物体上。

5、区分重力与质量不同的物理概念·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)接触：(2)有弹性形变。

3、方向：和物体形变的方向相反，或者说和使物体发生形变的外力方向相反。

(1)绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向。

(2)压力或支持力的方向总是垂直于支持面且指向被压或者被支持的物体。

正确判断弹力的方向时首先要搞清物体产生形变的方向，形变恢复的方向。

例如：将物体通过一根质量可以忽略不计的轻绳挂在天花板上。

分析天花板、轻质绳及重物的受力情况图1-1(a)所示。

天花板受绳的拉力：由于绳子发生了拉伸的形变，绳的上端有收缩的趋势，对天花板要产生向下的拉力F 板绳如图1-1(b)所示。

绳板 F 绳物F 板绳 F 物绳图1-1(a) (b) (c) (d)重物受到绳的拉力：绳的下端也有向上收缩的趋势，对重物产生向上的拉力F 绳物如图1-1(c)，重物在重力G 和F 绳物的共同作用下处于平衡状态。

绳的受力情况：天花板受到向下的拉力后发生了形变如图1-1（a ）上部虚线所示，于是天花板有向上恢复形变的趋势，对绳产生了向下的弹力。

弹力的判断：a 找接触点或接触面：b 判断接触处有无挤压，相互接触的物体间是否存在挤压或有无弹力作用，可利用假设法。

例如：如图1-2所示，静止在光滑水平面上的均匀圆球A 紧靠着挡板MN ，这里圆球只受到重力G 与水平面对它的支持力N 的作用。

球与挡板虽然接触，但没有弹力。

因为，假设MN 对球有向右的弹力，则球将会向右加速而不会静止，所以，MN 对球不会有弹力。

4、大小：(1)由于弹力是被动力，所以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。

(2)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=kx 。

注意：①公式中x 为弹簧的形变量，即弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长，或弹簧的原长减去弹簧缩短后的长度，切不可 把X 认为是弹簧的长度。

②K 为弹簧的劲度系数，它只是与弹簧本身因素有关，单位是牛/米（N/m ）正确认识和理解胡克定律的物理内涵胡克定律的适用范围是在弹簧的弹性限度内，弹簧产生的弹力与弹簧的形变量成正比，其中，形变量是指弹簧形变时的长度与弹簧自由长度的差值。

弹簧的串联和并联劲度系数分别为k 1、、k 2的两根轻质弹簧串联，当弹簧系统受到拉力F 时，每根弹簧伸长分别为△x 1和△x 2而系统的总伸长量△x 1+△x 2,则对每根弹簧而言:F 1=K 1△x ，F 2=k 2△+x 2，对每根弹簧而言：F 1=K 串(△x 1+△x 2)串联后的两根弹簧系统的劲度系数：212121)/(k k k k x x F k +=∆+∆=串联后的两根弹簧系统的劲数变小。

n 根完全相同的弹簧并联使用，同理可以证明：k 并=nk.【例题析思】[例析1]下列关于力的叙述正确的有：A 、力是物体对物体的作用，总是成对出现的。

B 、只有相互接触的物体，才有力的作用。

C 、两物体相互作用不一定要直接接触。

D 、直接接触的物体间一定有力的相互作用。

[析与解]力是物体间的相互作用，必定是成对出现的，有力相互作用的两物体不一定直接接触，直接接触的物体不一定有力的相互作用，由此可断定A 、C 选项是正确的。

[思考1]下列关于力的作用效果的叙述中正确的是：A 、物体的运动状态发生改变，则物体必定受到力的作用。

B 、物体运动状态没有发生改变，物体也可能受到力的作用。

C 、力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还同力的作用点有关。

D 、力作用在物体上，必是同时出现形变和运动状态的改变。

[提示]力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态但两者不一定是同时发生的。

力的作用效果由力的三个要素决定。

故选项AC 正确[例析2] 关于物体的重心说法正确的是（ ）A 、重心就是物体内最重的一点；B 、重心是物体各部分受重力的合力的作用点；图1-2C 、任何有规则形状的物体,它的重心必在其几何中心;D 、重心是物体受重力的作用点,以重心总是在物体上,不可能在物体外；[析与解]根据重心是重力的作用位置可知选项B 是正确的,物体的重心可能在物体内, 也可以在物体外；比如跳高运动员在越过栏杆身体曲[思考2]关于重力的说法正确的是（ ）A 、重力的方向总是指向地心；B 、重力的大小可以用弹簧秤和杆秤直接测量；C 、物体重力的大小等于它压在水平支持物上的力；D 、重力的施力物体是地球。

[提示]抓住重力产生的来源可以得出正确的说法应是D 。

[例析3]如图1-3(a)所示，劲度系数为k 2轻质弹簧，竖直放在桌面上，上面压一质量为m 的物块，另一劲度系数为k 1的轻质弹簧竖直地放在物块上面，其下端与物块上表面连接在一起。

要想使物块在静止时，下面弹簧承受的压力大小为物重2/3，应将上面弹簧的上端A 竖直向上提高的距离是多少？[析与解]由于拉A 时，上下两段弹簧都要发生形变，所以题目给出的物理过程比较复杂。

解决这种题目最有效的办法是研究每根弹簧的初末状态并画出直观图，清楚认识变化过程。

对图1-3(b)中弹簧2的形变过程，设长为x 20初态时它的形变量为△x 2，末态时承受压力为2mg/3，其形变量为△x 2′，分析初末状态，物体应上升△x 2-△x 2′对图1-3(c)中弹簧1的形变过程，设原长为x 10(即初态)。

受到拉力后要承担的压力为物重的1/3，其形变量为△x 1，则综合可知A 点上升量为：d=△x 1+△x 1-△x 2′。

①末态时对物块受力分析如图3(d)，依物块的平衡条件得：F+F 2′=mg 。

初态时，弹簧2产生的弹力 F 2=mg=k 2△x 2。

末态时，弹簧2产生的弹力 F 2′==mg 32k 2△x 2′末态时，弹簧1产生的弹力 11131x k mg F ∆==。

联立上述各式得：21213)(k k k k mg d +=从前面分析可知，复杂的物理过程实质上是一些简单场景的有机结合，通过“分析⇔作图”，把一个复杂的过程分解为各个小过程，并明确各小过程对应状态，画过程变化图及状态图等。

然后找出各状态或过程符合规律，难题也是就不再难了。

经常进行这方面的训练，思维能力就能得到提高。

另外，本题中“下面弹簧承受的压力大小为物重的2/3”这句话中，如果没有说明是压力，就需要进行讨论。

[思考3]如图1-4所示，A 、B 是两个相同的轻弹簧原长都是L 0=10cm ，劲度系数k=500N/m ，m A(a) (b) (c) (d) 图1-3如果图中悬挂的两个物体质量均为m ，现测得两个弹簧的总长为26cm 。

则（ ）A 、m=3kgB 、m=2kgC 、m=1.5kgD 、m=1kg[提示]设A 、B 两弹簧分别伸长X A 、X B ，由胡克定律有： kg g x x k m mgx x k mgg m m kx mgg m kx B A B A B A A B B 13)(3)(2)(=+==+∴=+=== 选D 。