第一章 力 物体的平衡河北师大附中 李喜昌一一. .力的基本力的基本性质性质2.2.力的矢量性和独立性。力的矢量性和独立性。力既有大小，也有方向，力是力既有大小，也有方向，力是 一个矢量。一个矢量。力的合成和分解满足平行四边形定则。力的合成和分解满足平行四边形定则。每个力各每个力各 产生各的效果（产生加速度或使物体发生形变），与其它力产生各的效果（产生加速度或使物体发生形变），与其它力 是否存在无关。是否存在无关。（1 1）按）按力的性质分力的性质分万有引力万有引力( (重力重力) )、弹力、摩擦力、弹力、摩擦力、分分 子力、子力、电场力、磁场力、电场力、磁场力、核力等。核力等。 （2 2）按）按力的作用效果分力的作用效果分拉力、支持力、压力、张力、动拉力、支持力、压力、张力、动 力、阻力、向心力、回复力、浮力、介质阻力等。力、阻力、向心力、回复力、浮力、介质阻力等。1.1.力的物质性和相互性。力的物质性和相互性。力是物体和物体的相互作用。力是物体和物体的相互作用。 力的作用离不开物体的存在，施力物体同时也是受力物体。力的作用离不开物体的存在，施力物体同时也是受力物体。 物体之间的作用力满足牛顿第三定律。物体之间的作用力满足牛顿第三定律。3.3. 力的两种常见的分类方法。力的两种常见的分类方法。受力分析只分析受力分析只分析研究对象研究对象所所受到受到的的性质力性质力，而不分析效果力，而不分析效果力 。二二. .高中物理几种常见的力高中物理几种常见的力种类种类产生条件产生条件方向方向大小大小特点特点有质量的两个有质量的两个 物体之间物体之间重心（重心重心（重心 不一定在物不一定在物 体上）体上）沿两物体中心沿两物体中心 连线向里连线向里万有万有 引力引力重重 力力物体在地球物体在地球 表面及附近表面及附近总是竖直向下总是竖直向下跟水平面垂直跟水平面垂直1.1.普遍性普遍性 2 2. .相互相互性性 3 3. .宏观性宏观性重力与万有引力：重力与万有引力：重力与万有引力的关重力与万有引力的关 系如图所示，重力是万有引力的一个分系如图所示，重力是万有引力的一个分 力，力，万有引力的另一个分力提供物体随万有引力的另一个分力提供物体随 地球自转的地球自转的向心力。向心力。. .F F向向F F引引GO O种类种类产生条件产生条件方向方向大小大小特点特点只要电荷在电只要电荷在电 场中就会受到场中就会受到 电场力电场力正（负）电正（负）电 荷受到电场荷受到电场 力的方向与力的方向与 电场方向相电场方向相 同（反）同（反）电场力做功电场力做功 与路径无关与路径无关 ，电场力做，电场力做 功等于电势功等于电势 能的减少量能的减少量电电 场场 力力磁磁 场场 力力洛洛 伦伦 兹兹 力力安安 培培 力力通电导线在磁通电导线在磁 场中，并且电场中，并且电 流方向和磁场流方向和磁场 方向不平行。方向不平行。运动电荷在磁运动电荷在磁 场中，并且运场中，并且运 动方向和磁场动方向和磁场 方向不平行。方向不平行。左手定则。左手定则。安安 培力的方向总培力的方向总 是垂直电流方是垂直电流方 向和磁场方向向和磁场方向 决定的平面。决定的平面。 左手定则。左手定则。洛伦洛伦 兹力的方向总是兹力的方向总是 垂直电荷速度方垂直电荷速度方 向和磁场方向决向和磁场方向决 定的平面。定的平面。洛伦洛伦 兹力永远不做功兹力永远不做功 。1.1.匀强匀强磁场磁场 2.B2.B、I I垂直垂直 3.L3.L为有效长度为有效长度1.1.匀强磁场匀强磁场 2.B2.B、v v垂直垂直安培力是洛安培力是洛 伦兹力的宏伦兹力的宏 观表现，洛观表现，洛 伦兹力是安伦兹力是安 培力的微观培力的微观 本质。本质。两者两者 大小为倍数大小为倍数 关系，方向关系，方向 相同相同种类种类产生条件产生条件方向方向大小大小特点特点1. 1. 两个物体两个物体 直接接触， 直接接触， 2.2.发生弹性形发生弹性形 变。变。2.2.轻绳：沿绳且离轻绳：沿绳且离 开受力物体开受力物体1.1.弹簧的弹弹簧的弹 力力F=kx F=kx 2 2. .牛顿定律牛顿定律 或平衡条件或平衡条件 计算计算弹弹 力力3.3.轻杆：杆对物体轻杆：杆对物体 的弹力不一定沿杆的弹力不一定沿杆 的方向的方向1.1.接触面：接触面：垂直于垂直于 接触面，跟形变方接触面，跟形变方 向相反向相反弹力和静摩弹力和静摩 擦力是被动擦力是被动 力，它们由力，它们由 主动力和物主动力和物 体的运动状体的运动状 态（加速度态（加速度 ）共同决定）共同决定 。通常用平。通常用平 衡条件或牛衡条件或牛 顿运动定律顿运动定律 判断方向和判断方向和 求解大小。求解大小。摩摩 擦擦 力力滑滑 动动 摩摩 擦擦 力力静静 摩摩 擦擦 力力1.1.接触接触 面粗糙面粗糙 2.2.相互相互 接触接触 3.3.发生发生 弹性形弹性形 变变有相有相 对运对运 动趋动趋 势势有相有相 对运对运 动动1.1.与与 弹力弹力 方向方向 垂直垂直 2.2.与与 接触接触 面相面相 切切与相对与相对 运动方运动方 向相反向相反与相对与相对 运动趋运动趋 势方向势方向 相反相反两个有关两个有关 两个无关两个无关牛顿定律或牛顿定律或 平衡条件计平衡条件计 算算0gsin，可得可得Ff= ma-mgsin0 物体受到的摩擦力沿斜面向下，大小为物体受到的摩擦力沿斜面向下，大小为ma-mgsin。利用牛顿第二定律，根据力产生的效果分析静摩擦力的大小和方向。例例9 9（0808年广东省重点中学月考卷年广东省重点中学月考卷）如图所示，在绕竖直轴匀）如图所示，在绕竖直轴匀 速转动的水平圆盘盘面上，离轴心速转动的水平圆盘盘面上，离轴心r=20cmr=20cm处放置一小物块处放置一小物块A A， 其质量为其质量为mm2kg2kg，A A与盘面间相互作用的静摩擦力的最大值为与盘面间相互作用的静摩擦力的最大值为 其重力的其重力的0 05 5倍，试求（倍，试求（1 1）当圆盘转动的角速度）当圆盘转动的角速度 2rad/s2rad/s时时 ，物块与圆盘间的摩擦力的大小和方向。（，物块与圆盘间的摩擦力的大小和方向。（2 2）欲使）欲使A A与盘面与盘面 间不发生相对滑动，圆盘转动的最大角速度。（取间不发生相对滑动，圆盘转动的最大角速度。（取g=10m/sg=10m/s2 2）A解：（解：（1 1）当圆盘转动的角速度为）当圆盘转动的角速度为 2rad/s2rad/s时，根据时，根据 牛顿第二定律，物块与圆盘间的摩擦力牛顿第二定律，物块与圆盘间的摩擦力（2 2）欲使）欲使A A与转盘不发生相对滑动，物体与转盘与转盘不发生相对滑动，物体与转盘之间的摩擦力小于最大静摩擦力，即之间的摩擦力小于最大静摩擦力，即因此欲使因此欲使A A与盘面间不发生相对滑动，与盘面间不发生相对滑动， 则圆盘转动的最大角速度为则圆盘转动的最大角速度为5rad/s5rad/s 利用牛顿第二定律，根据力产生的效果分析静摩擦力的大小和方向。物块做匀速圆周运动，加速度指向圆心；物块所受的合外力为圆盘对它的物块做匀速圆周运动，加速度指向圆心；物块所受的合外力为圆盘对它的 静摩擦力；根据牛顿第二定律，静摩擦力的方向指向圆心，提供向心力。静摩擦力；根据牛顿第二定律，静摩擦力的方向指向圆心，提供向心力。例例1010 （0606年北京卷年北京卷）木块）木块A A、 B B分别重分别重50 N50 N和和60 N60 N，它们与，它们与 水平地面之间的动摩擦因数均为水平地面之间的动摩擦因数均为0 02525，一弹簧（压缩量，一弹簧（压缩量 2cm2cm）被夹在）被夹在A A、B B之间，之间，A A、B B静止不动。现用静止不动。现用F=1 NF=1 N的水平的水平 拉力作用在木块拉力作用在木块B B上如图所示力上如图所示力F F作用后（作用后（ ） A A木块木块A A所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是12125 N 5 N B B木块木块A A所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是11115 N5 N C C木块木块B B所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是9 N 9 N D D木块木块B B所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是7 N7 NC CBFA摩擦力的方向满足的规律相似：摩擦力的方向满足的规律相似：跟接触面相切，跟接触面相切，跟弹力的方向垂跟弹力的方向垂 直直，跟相对运动或运动趋势的方向相反，跟相对运动或运动趋势的方向相反，而与物体的运动方向可能相而与物体的运动方向可能相 同、相反、垂直或成某一角度，同、相反、垂直或成某一角度，所以摩擦力可能是动力，也可能是阻力所以摩擦力可能是动力，也可能是阻力 。因此摩擦力对物体可能做正功，也可能做负功，还可能不做功。因此摩擦力对物体可能做正功，也可能做负功，还可能不做功。题型六：题型六： 静摩擦力和滑动摩擦力的综合运用静摩擦力和滑动摩擦力的综合运用 1 1. .先看种类先看种类 滑动摩擦力滑动摩擦力和静摩擦力产生的条件的不同之处，是存在着和静摩擦力产生的条件的不同之处，是存在着“ “相对运动相对运动” ”，还，还 是是“ “相对运动趋势相对运动趋势” ”，就要看研究对象与接触物体的速度（大小或方向），就要看研究对象与接触物体的速度（大小或方向）“ “ 不同不同” ”还是还是“ “相同相同” ”。滑动摩擦力和静摩擦力计算方法不同：滑动摩擦力和静摩擦力计算方法不同：滑动摩擦力的大小既可以根据滑动摩擦力的大小既可以根据 F=F= FNFN（注意公式中的（注意公式中的FNFN是指两接触面的正压力，它并不总等于重力）是指两接触面的正压力，它并不总等于重力） 公式直接求解，也可以结合物体的运动状态根据平衡条件或动力学规律公式直接求解，也可以结合物体的运动状态根据平衡条件或动力学规律 求解。求解。而静摩擦力是一种被动力，大小可以在零到最大静摩擦力之间变而静摩擦力是一种被动力，大小可以在零到最大静摩擦力之间变 化，它由主动力和物体的运动状态共同决定，只能结合运动状态根据平化，它由主动力和物体的运动状态共同决定，只能结合运动状态根据平 衡条件或动力学规律求解衡条件或动力学规律求解。2.2.再看规律再看规律 （1 1）共性。）共性。（2 2）个性。）个性。动静摩擦，首先分清；状态求静，公式求动； 压力大小，定要分明；若论方向，相对为要。例例1 1 （9494年全国考题年全国考题）如图）如图1 1所示，所示，C C是水平地面，是水平地面，A A、B B是两是两 个长方形物块，个长方形物块，F F是作用在物块上沿水平方向的力，物体是作用在物块上沿水平方向的力，物体A A和和 B B以相同的速度作匀速直綫运动，由此可知，以相同的速度作匀速直綫运动，由此可知，A A、B B间的动摩间的动摩 擦因数擦因数 1 1和和B B、C C间的动摩擦因数间的动摩擦因数 2 2有可能是（ ）有可能是（ ） A A 1 1=0=0， 2 2=0 =0 B B 1 1=0=0， 2 2 0 0C C 1 1 0 0， 2 2=0 =0 D D 1 1 0 0， 2 2 0 0FABB DB D例例2 2如图所示，物块如图所示，物块MM通过与斜面平行的细绳与小物块通过与斜面平行的细绳与小物块mm相相 连，斜面的倾角连，斜面的倾角 。讨论物块对斜面的摩擦力的大小，则一定。讨论物块对斜面的摩擦力的大小，则一定 有（有（ ）