高中物理比賽輔導(dǎo)力學(xué)說義

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦高中物理比賽輔導(dǎo)力學(xué)說義高中物理《比賽輔導(dǎo)》力學(xué)部分

名目

第一說：力學(xué)中的三種力

第二說：共點力作用下物體的平衡

第三說：力矩、定軸轉(zhuǎn)動物體的平衡條件、重心

第四說：普通物體的平衡、穩(wěn)度

第五說：運動的基本概念、運動的合成與分解

第六說：相對運動與相關(guān)速度

第七說：勻變速直線運動

第八說：拋物的運動

第九說：牛頓運動定律（動力學(xué)）

第十說：力和直線運動

第十一說：質(zhì)點的圓周運動、剛體的定軸轉(zhuǎn)動

第十二說：力和曲線運動

第十三說：功和功率

第十四說：動能定理

第十五說：機械能、功能關(guān)系

第十六說：動量和沖量

第十七說：動量守恒

《動量守恒》練習題

第十八說：碰撞

《碰撞》專題練習題

第十九說：動量和能量

《動量與能量》專題練習題

第二十說：機械振動

《機械振動》專題練習

第二十一：說機械波

第二十二說：駐波和多普勒效應(yīng)

第一說：力學(xué)中的三種力

【知識要點】

（一）重力

重力大小G=mg，方向豎直向下。普通來講，重力是萬有引力的一具分力，靜止在地球表面的物體，其萬有引力的另一具分力充當物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力，但向心力極小。

（二）彈力

1．彈力產(chǎn)生在直截了當接觸又發(fā)生非永遠性形變的物體之間(或發(fā)生非永遠性形變的物體一部分和另一部分之間)，兩物體間的彈力的方向和接觸面的法線方向平行，作用點在兩物體的接觸面上．

2．彈力的方向確定要依照實際事情而定．

3．彈力的大小普通事情下別能計算，只能依照平衡法或動力學(xué)辦法求得．但彈簧彈力的大小可用．f=kx(k為彈簧勁度系數(shù)，x為彈簧的拉伸或壓縮量)來計算．

在高考中，彈簧彈力的計算往往是一根彈簧，而比賽中經(jīng)常擴展到彈簧組．例如：當勁度系數(shù)分不為k1,k2,…的若干個彈簧串聯(lián)使用時．等效彈簧的勁度系數(shù)的倒數(shù)為：

n

kkk1

...111+=，

即彈簧變軟；反之．若以上彈簧并聯(lián)使用時，彈簧的勁度系數(shù)為：k=k1+…kn，即彈簧變硬．(k=k1+…kn適用于所有并聯(lián)彈簧的原長相等；彈簧原長別相等時，應(yīng)具體思考)長為0L的彈簧的勁度系數(shù)為k，則剪去一半后，剩余

2

L的彈簧的勁度系數(shù)為2k（三）摩擦力1．摩擦力

一具物體在另一物體表面有相對運動或相對運動趨勢時，產(chǎn)生的阻礙物體相對運動或相對運動趨勢的力叫摩擦力。方向沿接觸面的切線且阻礙物體間相對運動或相對運動趨勢。

2．滑動摩擦力的大小由公式f=μN計算。

3．靜摩擦力的大小是可變化的，無特定計算式，普通依照物體運動性質(zhì)和受力事情分析求解。其大小范圍在0＜f≤fm之間，式中fm為最大靜摩擦力，其值為fm=μsN，這個地方μs為最大靜摩擦因數(shù)，普通事情下μs略大于μ，在沒有特殊指明的事情下能夠以為μs=μ。

4．摩擦角

將摩擦力f和接觸面對物體的正壓力N合成一具力F，合力F稱為全反力。在滑動摩擦事情下定義tgφ=μ=f/N，則角φ為滑動摩擦角；在靜摩擦力達到臨界狀態(tài)時，定義tgφ0=μs=fm/N，則稱φ0為靜摩擦角。由于靜摩擦力f0屬于范圍0＜f≤fm，

故接觸面作用于物體的全反力F'同接觸面法線的夾角

??

?

??=-Nftg01α≤φ0，這算是推斷物體別發(fā)生滑動的條件。換句話講，只要全反力F'的作用線降在（0，φ0）范圍時，無窮大的力也別能推動木塊，這種現(xiàn)象稱為自鎖。

本節(jié)要緊內(nèi)容是力學(xué)中常見三種力的性質(zhì)。在比賽中以彈力和摩擦力尤為重要，且易出錯。彈力和摩擦力基本上被動力，其大小和方向是別確定的，總是隨物體運動性質(zhì)變化而變化。彈力中特殊注意輕繩、輕桿及胡克彈力特點；摩擦力方向總是與物體發(fā)生相對運動或相對運動趨勢方向相反。另外非常重要的一點是對于摩擦角的概念，及由摩擦角表述的物體平衡條件在比賽中應(yīng)用非常多，充分利用摩擦角及幾何知識的關(guān)系是處理有摩擦力存在平衡咨詢題的一種典型辦法?！镜湫屠}】

【例題1】如圖所示，一質(zhì)量為m的小木塊靜止在滑動摩擦因數(shù)為μ=

3

3

的水平面上，用一具與水平方向成θ角度的力F拉著小木塊做勻速直線運動，當θ角為多大時力F最?。?/p>

【例題2】如圖所示，有四塊相同的滑塊疊放起來置于水平桌面上，經(jīng)過細繩和定滑輪相互聯(lián)接起來.假如所有的接觸面間的摩擦系數(shù)均為μ，每一滑塊的質(zhì)量均為m，別計滑輪的摩擦.這么要拉動最上面一塊滑塊至少需要多大的水平拉力?假如有n塊如此的滑塊疊放起來，這么要拉動最上面的滑塊，至少需多大的拉力?

【例題3】如圖所示，一質(zhì)量為m=1㎏的小物塊P靜止在傾角為θ=30°的歪面上，用平行于歪面底邊的力F=5N推小物塊，使小物塊恰好在歪面上勻速運動，試求小物塊與歪面間的滑動摩擦因數(shù)（g取10m/s2）。

【練習】

1、如圖所示，C是水平地面，A、B是兩個長方形物塊，F(xiàn)是作用在物塊B上沿水平方向的力，物塊A和B以相同的速度作勻速直線運動，由此可知，A、B間的滑動摩擦因數(shù)μ1和B、C間滑動摩擦因數(shù)μ2有也許是：（）

A、μ1=0，μ2=0；

B、μ1=0，μ2≠0；

C、μ1≠0，μ2=0；

D、μ1≠0，μ2≠0；

2、如圖所示，水平面上固定著帶孔的兩個擋板，一平板穿過擋板的孔勻速向右運動，槽中間有一木塊置于平板上，質(zhì)量為m，已知木板左、右兩側(cè)面光滑，底面與平板之間摩擦因數(shù)為μ，當用力F沿槽方向勻速拉動物體時，拉力F與摩擦力μmg大小關(guān)系是（）

A、F＞μmg

B、F=μmg

C、F＜μmg

D、無法確定

3、每根橡皮條長均為l=3m，勁度系數(shù)為k=100N/m，現(xiàn)將三根橡皮條首尾相連成如圖所示的正三角形，并用同樣大小的對稱力拉它，現(xiàn)欲使橡皮條所圍成的面積增大一倍，則拉力F應(yīng)為多大？

4、兩本書A、B交叉疊放在一起，放在光滑水平桌面上，設(shè)每頁書的質(zhì)量為5克，兩本書均為200頁，紙與紙之間的摩擦因數(shù)為0.3，A固定別動，用水平力把B抽出來，求水平力F的最小值。

5、（90國際奧賽題）（哥倫比亞）一具彈簧墊，如圖所示，由成對的彈簧組成。所有的彈簧具有相同的勁度系數(shù)10N/m，一具重為100N的重物置于墊上致使該墊的表面位置下落了10cm，此彈簧墊共有多少根彈簧？（假設(shè)當重物放上后所有的彈簧均壓縮相同的長度）。

6、(第三屆全國預(yù)賽)如圖所示用力F推一放在水平地面上的木箱，質(zhì)量為M，木箱與地面間摩擦因數(shù)為μ咨詢：當力F與豎直成夾角?多大時，力F再大也無法推動木箱?

第二說：共點力作用下物體的平衡

（一）力的運算法則

1、力的平行四邊形定則：是所有矢量合成與分解所遵循的法則。

2、力的三角形定則：兩個矢量相加將兩個力首尾相連，連接剩余的兩個端點的線段表示合力的大小，合力的方向由第一具矢量的始端指向第二個矢量的末端（如圖1-1-1所示）；兩個矢量相減，將這兩個力的始端平移在一起，連接剩余的兩個端點的線段即為這兩個力的差矢量的大小，差矢量的方向指向被減．．矢量（如圖1-1-2所示）。

（二）平行力的合成與分解

同向平行力的合成：兩個平行力FA和FB相距AB，則合力ΣF的大小為FA+FB，作用點C滿腳FA×AC=FB×BC的關(guān)系。

反向平行力的合成：兩個大小別同的反向平行力FA和FB（FA＞FB）相距AB，則合力ΣF的大小為FA－FB同向，作用點C滿腳FA×AC=FB×BC的關(guān)系。

（三）共點力作用下物體平衡條件：這些力的合力為零，即ΣF=0。（四）三力匯交原理

若一具物體受三個非平行力作用而處于平衡狀態(tài)，則這三個力必為共點力。（五）受力分析

1、受力分析的地位：物體的受力分析是高中物理中一具至關(guān)重要的知識,它貫通高中物理的全過程，是學(xué)好力學(xué)知識的基礎(chǔ)。

2、受力分析的順序：一重二彈三摩擦（四其它），要防多畫、少畫、錯畫。

FA

ΣF

圖

1-1-3

ΣF

B圖1-1-4

F

→F1

→F2→F

→

F

1→F2

→圖1-1-1

圖1-1-2

21FFF+=

12FFF-=

3、受力分析時常用辦法：整體法、隔離法、假設(shè)法。

4、受力分析時常用的計算工具：平行四邊形定則、正交分解法、二力平衡、作用力與反作用力定律。

本節(jié)內(nèi)容重點是充分運用共點力平衡條件及推論分析和計算處于平衡態(tài)下物體受力咨詢題，比賽中還應(yīng)掌握如下內(nèi)容和辦法：①力的矢量三角形法：物體受三個共點力作用而平衡時，這三力線相交，構(gòu)成首尾相連封閉的三角形，咨詢題化為解三角形，從而使咨詢題得以簡化；②摩擦平衡咨詢題，由臨界狀態(tài)尋求突破口；③比賽中物體受力由一維向二維或三維拓展，空間力系平衡咨詢題轉(zhuǎn)化為平面力系平衡咨詢題求解。

【例題1】如右圖所示，勻質(zhì)球質(zhì)量為M、半徑為R；勻質(zhì)棒B質(zhì)量為m、長度為l。求它的重心。

【解】第一種辦法是：將它分隔成球和棒兩部分，然后用同向平行力合成的辦法找出重心C。C在AB連線上，且AC·M=BC·m；

第二種辦法是：將棒錘看成一具對稱的“啞鈴”和一具質(zhì)量為-M的球A'的合成，用反向平行力合成的辦法找出重心C，C在AB連線上，且BC·（2M+m）=CA'·M。別

難看出兩種辦法的結(jié)果基本上m

MlRMBC+?

????

+=2?！纠}2】如圖所示，一輕繩跨過兩個等高的輕定滑

輪（別計大小和摩擦），兩端分不掛上質(zhì)量為m1=4kg和m2=2kg的物體，如圖，在滑輪間繩上懸掛物體m為了使三個物體能保持平衡，則m的取值范圍多大？

（M+m）g

（2M+m）g

【例題3】如圖所示，直角歪槽間夾角為90°，對水平面的夾角