重力弹力摩擦力的分析与计算精品文稿.ppt
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1、重力弹力摩擦力的分析与计算第1页,本讲稿共26页一、知识导航一、知识导航.力:力是物体对物体的作用力:力是物体对物体的作用(1)(1)力的物质性:力的作用离不开物体的存在,有力的物质性:力的作用离不开物体的存在,有受力物体必有施力物体。因此,在对物体进行受力受力物体必有施力物体。因此,在对物体进行受力分析时,必须明确分析时,必须明确 和和 。(2)(2)力的作用是相互性:根据牛顿第三定律,两个力的作用是相互性:根据牛顿第三定律,两个相互作用的物体之间的作用力和反作用力总是大小相互作用的物体之间的作用力和反作用力总是大小 ,方向,方向,作用在,作用在 上。上。(3)(3)力的矢量性:力是矢量,既
2、有力的矢量性:力是矢量,既有 ,又有,又有 ,服从,服从 法则,不能简单地进法则,不能简单地进行代数相加。行代数相加。施力物体施力物体受力物体受力物体相等相等相反相反同一条直线同一条直线大小大小平行四边形平行四边形方向方向第2页,本讲稿共26页(4)(4)力的作用效果:使物体产生形变或使物体力的作用效果:使物体产生形变或使物体 。(5)(5)力的三要素:力的三要素:、和和 。力的三要素可用力的图示直观地表示出来。力的三要素可用力的图示直观地表示出来。要注意力的图示与力的示意图的区别。要注意力的图示与力的示意图的区别。(6)(6)力的分类:力的分类方法通常按力的性质分力的分类:力的分类方法通常按
3、力的性质分类或按力的作用效果进行分类。类或按力的作用效果进行分类。按力的按力的 分:重力、弹力、摩擦力、分子力、分:重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力、万有引力。电场力、磁场力、核力、万有引力。按力的按力的 分:推力、拉力、压力、支持分:推力、拉力、压力、支持力、引力、斥力、向心力、回复力。力、引力、斥力、向心力、回复力。运动状态发生改变运动状态发生改变 大小大小 方向方向 作用点作用点 性质性质作用效果作用效果第3页,本讲稿共26页.重力:物体受到的重力,是由于地球的吸引重力:物体受到的重力,是由于地球的吸引而产生的而产生的(1)(1)重力的大小:重力的大小:同一地点重力的大小
4、与同一地点重力的大小与 成正比,成正比,G=G=。重力的大小不但跟物体的质量有关,还与物体所重力的大小不但跟物体的质量有关,还与物体所处的处的、有关。有关。质量质量 (2)(2)重力的方向:重力的方向:向下,除了在赤道和极地向下,除了在赤道和极地附近,一般不通过地心。附近,一般不通过地心。mgmg纬度纬度高度高度 (3)(3)重力的作用点:重力的作用点:。重心是重力的等效作。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。物体用点,通常可以认为重力就作用在这一点。物体的重心的重心 在物体上。在物体上。竖直竖直 重心重心 不一定不一定 第4页,本讲稿共26页(1)(1)弹力产生的条件弹力
5、产生的条件:;。.弹力:发生形变的物体,由于有恢复原形的趋势,对跟它接弹力:发生形变的物体,由于有恢复原形的趋势,对跟它接触的物体产生的力。触的物体产生的力。直接接触直接接触 有弹性形变有弹性形变 (2)(2)弹力的方向:弹力的方向:线的拉力沿着线线的拉力沿着线 趋势的方向;趋势的方向;面与面、点与面接触的弹力垂直于面(若是曲面则垂直于接触面与面、点与面接触的弹力垂直于面(若是曲面则垂直于接触点的公切面)指向点的公切面)指向 。(3)(3)弹力的大小:弹力的大小:对于弹性形变的弹簧产生的弹力对于弹性形变的弹簧产生的弹力(胡克定律胡克定律).).其中其中叫劲度系数,它与叫劲度系数,它与 、有关,
6、有关,是相对于弹簧原长时的压缩量或伸长量,不是是相对于弹簧原长时的压缩量或伸长量,不是指任意两次弹簧长度的差值。指任意两次弹簧长度的差值。形变不明显的弹力要根据力的平衡条件用其他力(多为重力)形变不明显的弹力要根据力的平衡条件用其他力(多为重力)的大小结合三角函数值确定。的大小结合三角函数值确定。收缩收缩被压或被支持的物体被压或被支持的物体 kxkxk k弹簧的粗细弹簧的粗细 长短长短 材料材料 x x第5页,本讲稿共26页.摩擦力:两个相互接触且挤压的物体有相对运动或相对运动摩擦力:两个相互接触且挤压的物体有相对运动或相对运动趋势时,物体之间产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。趋势时,物体之
7、间产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。(1)(1)摩擦力产生的条件:摩擦力产生的条件:;。两物体相接触两物体相接触 (2)(2)摩擦力的方向:与接触面摩擦力的方向:与接触面,与相对运动或相对运,与相对运动或相对运动趋势的方向动趋势的方向。接触面粗糙接触面粗糙 物体间存在正压力物体间存在正压力物体有相对运动物体有相对运动(或有相对运动的趋势或有相对运动的趋势)(3)(3)摩擦力的大小:摩擦力的大小:滑动摩擦力的大小:滑动摩擦力的大小:f f 。其中。其中 是指正压力,不一定等是指正压力,不一定等于重力,于重力,叫动摩擦因数,它的大小是由叫动摩擦因数,它的大小是由 .和和 共同决定的,与接触面的面
8、积无关。共同决定的,与接触面的面积无关。静摩擦力大小可以变化,要根据力的平衡条件确定;但一静摩擦力大小可以变化,要根据力的平衡条件确定;但一定压力下存在一个最大值,实际存在的静摩擦力的大小,取定压力下存在一个最大值,实际存在的静摩擦力的大小,取值范围为值范围为 。平行平行 相反相反 N N N N 接触面接触面 材料材料 粗糙程度粗糙程度 0 0f fN N 第6页,本讲稿共26页二、疑难剖析二、疑难剖析.重力与万有引力的联系和区别重力与万有引力的联系和区别重力源于地球对物体的万有引力,严格而言,重力一般不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
9、物体万有引力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。但如果要求不高时,可以同绕地轴转动所需要的向心力。但如果要求不高时,可以近似认为。近似认为。.对重心的理解对重心的理解重心是引力对物体上各处作用的集中表现,是等效作用点重心是引力对物体上各处作用的集中表现,是等效作用点重心可以在物体的几何中心上,也可以在物体之外。要根重心可以在物体的几何中心上,也可以在物体之外。要根据质量分布及几何形状而定据质量分布及几何形状而定通常受力分析时定在物体的几何中心上通常受力分
10、析时定在物体的几何中心上第7页,本讲稿共26页项目项目轻绳轻绳轻杆轻杆弹簧弹簧形变情况形变情况 伸长忽略不计伸长忽略不计 认为长度不变认为长度不变可伸长可缩短可伸长可缩短施力与受施力与受力情况力情况只能受拉力或只能受拉力或施出拉力施出拉力能受拉或受压,能受拉或受压,可施出拉力或可施出拉力或压力,也可与压力,也可与杆成一定角度杆成一定角度的力的力能受拉或受压,能受拉或受压,可施出拉力或可施出拉力或压力压力力的方向力的方向始终沿绳始终沿绳不一定沿杆不一定沿杆沿弹簧轴向沿弹簧轴向力的变化力的变化可发生突变可发生突变同绳同绳只能发生渐变只能发生渐变而弹力大小的确定,除弹簧外,大多要利用牛顿运动定而弹力
11、大小的确定,除弹簧外,大多要利用牛顿运动定律确定。律确定。关于弹力的分析关于弹力的分析第8页,本讲稿共26页4.4.对摩擦力的进一步理解对摩擦力的进一步理解 主动轮带动皮带:主动轮带动皮带:皮带又带动从动轮:皮带又带动从动轮:在静摩擦力的问题中,某物体由于有超前运动的在静摩擦力的问题中,某物体由于有超前运动的趋势而会使另一物体产生对自己的静摩擦力来趋势而会使另一物体产生对自己的静摩擦力来“咬住咬住”自己带他一起运动;某物体由于有落后运自己带他一起运动;某物体由于有落后运动的趋势而会使另一物体产生对自己的静摩擦力动的趋势而会使另一物体产生对自己的静摩擦力来来“牵着牵着”自已跟他一起运动。自已跟他
12、一起运动。v v0 0光滑光滑B Bfff fa aaa第9页,本讲稿共26页三、题型探究三、题型探究题型一对弹力有无的判断题型一对弹力有无的判断例例.如图所示,一质量为如图所示,一质量为m m的球静止于水平板的球静止于水平板和斜板的夹角之间,求斜板和斜板的夹角之间,求斜板B B对球的弹力。对球的弹力。点评:本题通过假设的方法来判断弹力的存在点评:本题通过假设的方法来判断弹力的存在性,可以假设有弹力,然后根据假设情况分析性,可以假设有弹力,然后根据假设情况分析发现与题意存在矛盾,从而确立答案。这是物发现与题意存在矛盾,从而确立答案。这是物理一种研究方法理一种研究方法第10页,本讲稿共26页方法
13、总结:方法总结:弹力产生于接触的物体之间,但相互弹力产生于接触的物体之间,但相互接触的物体不一定有弹力,只有在物体形变时才接触的物体不一定有弹力,只有在物体形变时才会有弹力。一般地,会有弹力。一般地,“支持面支持面”的形变有时较难的形变有时较难觉察,有时要通过反证法和运动定律分析。觉察,有时要通过反证法和运动定律分析。方法一:假设接触处研究对象受到弹力作用,并方法一:假设接触处研究对象受到弹力作用,并假定此处弹力的方向,再观察研究对象能否处于假定此处弹力的方向,再观察研究对象能否处于题设状态题设状态(平衡或加速运动平衡或加速运动)。若属于运动状态变。若属于运动状态变化的情形,可以利用牛顿第二定
14、律确定弹力的大化的情形,可以利用牛顿第二定律确定弹力的大小和方向。小和方向。方法二:假设将与研究对象接触的物体解除接触,方法二:假设将与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的运动状态是否改变,若运动状态判断研究对象的运动状态是否改变,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定存在弹力。此处一定存在弹力。第11页,本讲稿共26页题型二对弹力方向的探究题型二对弹力方向的探究例例.如图所示,小车上固定着一根弯成如图所示,小车上固定着一根弯成角的角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为曲杆,杆的另一端固定一个质量为m m的小球,试的小球,试分析
15、下列情况下杆对球的弹力方向。分析下列情况下杆对球的弹力方向。小车处于静止状态;小车处于静止状态;小车以加速度小车以加速度a a水平向右运动水平向右运动点评:本题所确定的杆对小球的弹力的大小和方点评:本题所确定的杆对小球的弹力的大小和方向都和小车的加速度有关,加速度越大,弹力越向都和小车的加速度有关,加速度越大,弹力越大,大,角也越大角也越大由此经典题我们得到启示为:弹力也不是一成不由此经典题我们得到启示为:弹力也不是一成不变的,它与物体的运动状态有关变的,它与物体的运动状态有关第12页,本讲稿共26页方法总结方法总结分析接触面的弹力方向时,要牢牢把握与接分析接触面的弹力方向时,要牢牢把握与接触
16、面垂直这个关键,不要受接触面的运动的影触面垂直这个关键,不要受接触面的运动的影响。响。杆对球的弹力方向与球的运动状态有关,并杆对球的弹力方向与球的运动状态有关,并不一定沿着杆的方向,这与绳所产生的弹力有不一定沿着杆的方向,这与绳所产生的弹力有很大区别。另外,在不能准确确定弹力的大小很大区别。另外,在不能准确确定弹力的大小和方向时,要利用牛顿运动定律解决。和方向时,要利用牛顿运动定律解决。第13页,本讲稿共26页题型三对弹簧弹力双向问题的探究题型三对弹簧弹力双向问题的探究例例.如图所示,一轻质弹簧一端固定在地面上,如图所示,一轻质弹簧一端固定在地面上,一端连接重为一端连接重为1515的木块,的上
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