考点05 力的概念及常见的三种力——备战2022年高考物理考点一遍过.doc
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1、一、力1概念(1)力是物体间的相互作用,力总是成对出现的,这一对力的性质相同。不接触的物体间也可以有力的作用,如重力、电磁力等。(2)力是矢量,其作用效果由大小、方向和作用点三个要素决定。力的作用效果是使物体产生形变或加速度。2力的分类(1)按性质分类:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力、安培力等。(2)按作用效果分类:拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、浮力、回复力等。(3)按研究对象分类:内力和外力。3力的图示和示意图(1)力的图示:力的图示中,线段的长短表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,箭尾(或箭头)表示力的作用点,线段所在的直线叫做力的作用线。(2)力的示意图:力的示意图
2、只能粗略表示力的作用点和方向,不能表示力的大小。二、重力1产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。2大小:G=mg。3g的特点(1)在地球上同一地点g值是一个不变的常数。(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。4方向:竖直向下。5重心(1)相关因素:物体的几何形状;物体的质量分布。(2)位置确定:质量分布均匀的规则物体,重心在其几何中心;对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定。三、弹力1形变:物体形状或体积的变化叫形变。2弹力(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用。(2)产生条件:物体相互接触;物体发生弹性形变。
3、3胡克定律(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F与弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。(2)表达式:F=kx。k是弹簧的劲度系数,单位为N/m;k的大小由弹簧自身性质决定。x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度。4弹力的大小、有无及方向的判断(1)弹力有无的判断方法条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况。假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定有弹力。状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。
4、替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的运动状态。(2)弹力方向的判断方法根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。(3)弹力的分析与计算首先分析物体的运动情况,然后根据物体的运动状态,利用共点力平衡的条件或牛顿第二定律求弹力。5几种典型接触弹力的方向确认:弹力弹力的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上,指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面,而指向受力物体6含弹
5、簧类弹力问题的分析与计算中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型,具有如下几个特性:(1)弹力遵循胡克定律F=kx,其中x是弹簧的形变量。(2)轻:即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零。(3)弹簧既能受拉力,也能受压力(沿着弹簧的轴线),橡皮绳只能受拉力,不能受压力。(4)由于弹簧和橡皮绳受力时,其形变较大,发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。但是,当弹簧和橡皮绳被剪断时,它们产生的弹力立即消失。7滑轮模型与死结模型问题的分析(1)跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等。(2)死结模型:如几个绳端有“结点”,即几段绳子系在一起,谓之“死结”,那么这几段绳中的张力
6、不一定相等。(3)同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得,而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向。四、摩擦力1定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。2产生条件(1)接触面粗糙;(2)接触处有挤压作用;(3)两物体间有相对运动或相对运动的趋势。3方向:与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。4大小(1)滑动摩擦力:F=FN;(2)静摩擦力:0<FfFmax。5静摩擦力方向的判断(1)假设法:静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势的方向相反,利用“假设法”可以判
7、断出物体相对运动趋势的方向。(2)状态法:根据二力平衡条件、牛顿第二定律,可以判断静摩擦力的方向。(3)利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断,此法关键是抓住“力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力的方向。6应用“状态法”解题时应注意的问题状态法是分析判断静摩擦力有无及方向、大小的常用方法,用该方法可以不必分析物体相对运动的趋势,使模糊不清的问题明朗化,复杂的问题简单化。在使用状态法处理问题时,需注意以下两点:(1)明确物体的运动状态,分析物体的受力情况,根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向。(2)静摩擦力
8、的方向与物体的运动方向没有必然关系,可能相同,也可能相反,还可能成一定的夹角。7摩擦力的突变问题当物体的受力情况发生变化时,摩擦力的大小和方向往往会发生变化,有可能会导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化。该类问题常涉及摩擦力的突变问题,在分析中很容易发生失误。在解决此类问题时应注意以下两点:(1)如题干中无特殊说明,一般认为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。(2)由于此类问题涉及的过程较为复杂,采用特殊位置法解题往往比采用过程分析法解题更为简单。8摩擦力大小的计算计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力。(1)滑动摩擦力由公式F=FN计算,应用此公式时要注意以下两点:为动摩擦因数,其大小与
9、接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力。滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小无关。(2)静摩擦力的计算它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面相互挤压力FN无直接关系,因此它具有大小、方向的可变性,变化性强是它的特点。对具体问题,要具体分析研究对象的运动状态,根据物体所处的状态(平衡、加速等),由力的平衡条件或牛顿运动定律求解。最大静摩擦力Fmax:是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力。它的数值与FN成正比,在FN不变的情况下,Fmax比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,而静摩擦力可在0Fmax间变化。
10、9摩擦力认识的三个误区(1)认为滑动摩擦力的大小与接触面积大小、物体速度大小有关;(2)不能认识到摩擦力性质、方向、大小会发生突变而产生错误;(3)认为静止的物体只能受到静摩擦力,运动的物体只能受到滑动摩擦力。10对摩擦力的进一步理解误区一:有弹力就有摩擦力,有摩擦力就有弹力。从产生摩擦力的条件可知:有弹力存在仅仅是产生摩擦力的一个条件。虽有弹力存在,但两物体间若没有“相对运动或相对运动的趋势”,则不会产生摩擦力,反之,若两物体间有摩擦力,则一定有弹力。误区二:摩擦力的大小一定与正压力成正比。若摩擦力是滑动摩擦力,根据Ff=FN可知,两物体间的滑动摩擦力确实与正压力成正比。但对静摩擦力而言,它
11、是一个被动力,随着使物体产生“相对运动趋势”的外力的变化而变化,与正压力大小无关,正压力只可影响最大静摩擦力的大小。误区三:摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反。摩擦力的方向应与“相对运动”或“相对运动趋势”的方向相反,与物体的运动方向有可能相反也有可能相同。即摩擦力可以是阻力,也可以是动力。误区四:摩擦力的方向与物体运动方向一定在同一直线上。常见的多数摩擦力的方向与物体运动方向在同一直线上,但不是所有情境下的摩擦力均如此。如图所示,一人站在扶梯上,随扶梯斜向上加速上升;人沿扶梯斜向上运动,而人所受摩擦力却是水平方向,与运动方向并不共线。故两物体间摩擦力的方向应理解为“与两物体接触面相切,和物
12、体间“相对运动”或“相对运动趋势”的方向相反,而与物体的运动方向无关。(2020·眉山市东坡区多悦高级中学校高三月考)如图所示,一个空心均匀球壳里面注满水,球的正下方有一小孔,在水由小孔缓慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会( ) A先降低后升高B一直上升C先升高后降低D一直下降【参考答案】A【详细解析】注意重心的位置与物体的质量分布和形状有关,在水从小孔不断流出的过程中,容器和水的整体的重心将先下降,当水流完后,重心又上升装满水时重心在球心处,随着水从小孔不断流出,重心位置不断下降,当水流完后,重心又上升到球心处,故重心的位置先下降后上升,故BCD错误,A正确故选A1(202
13、0·浙江省诸暨中学期中)质量为2kg的物体被一根细绳悬吊在天花板下保持静止(g取9.8N/kg)。则以下说法正确的是()A物体的各部分中,只有重心处受重力B细绳所在直线可能与天花板不垂直C物体对绳的拉力与物体重力的大小、方向均相同,所以它们是同一个力D剪断细绳后,物体不受任何力的作用【答案】B【解析】A物体的各部分都受到重力作用,重心是各部分受到重力的等效集中点,故A错误;B细绳是竖直的,若天花板不水平,则细绳所在直线与天花板不垂直,故B正确;C体对绳子拉力的施力物体是物体,而物体所受重力的施力物体是地球,虽然方向均相同,但它们不是同一个力,故C错误;D剪断细绳后,物体仍受重力的作用
14、,故D错误;故选B。(2020·安徽省高三)将一弹性绳对折,相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳,每段绳在相同的外力作用下,其伸长量为原来的一半。现有一根原长20cm的弹性细绳,其外力F与伸长量x的关系如图所示,将此细绳对折,其两端点固定于天花板同一位置,并在对折点处竖直悬系一物体,然后再缓慢放手,平衡后发现物体下降了2cm,则该物体所受重力约为()A0.8NB1.6NC3.2ND6.4N【参考答案】C【详细解析】根据题意将一弹性绳对折,相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳,每段绳在相同的外力作用下,伸长量变为原来的一半,根据胡克定律可知劲度系数变为原来的两倍。根据图像可知弹性细绳的
15、劲度系数则对折后,劲度系数变为所以物体的重力为ABD错误,C正确。故选C。1(2020·浙江省效实中学高二期中)如图所示为卡在绝壁间的“奇迹石”,距离谷底大约1000米。关于“奇迹石”受力说法正确的是()A受两侧绝壁的弹力一定是水平方向B受左侧弹力和右侧弹力一定相等C受两侧绝壁的摩擦力一定竖直向上D受两侧绝壁的作用力的合力一定竖直向上【答案】D【解析】AC两侧绝壁与“奇迹石”的接触面不一定是竖直的,则受两侧绝壁的弹力不一定是水平方向,受两侧绝壁的摩擦力不一定竖直向上,选项AC错误;B因两侧弹力不一定是水平的,则受左侧弹力和右侧弹力不一定相等,选项B错误;D两侧绝壁对“奇迹石”的作用力
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