高中物理受力分析

第一章 力知識(shí)要點(diǎn)： 1、本專題知識(shí)點(diǎn)及基本技能要求 （1）力的本質(zhì) （2）重力、物體的重心 （3）彈力、胡克定律 （4）摩擦力 （5）物體受力情況分析1、力的本質(zhì)：（1）力是物體對(duì)物體的作用。 ※脫離物體的力是不存在的，對(duì)應(yīng)一個(gè)力，有受力物體同時(shí)有施力物體。找不到施力物體的力是無(wú)中生有。（例如：脫離槍筒的子彈所謂向前的沖力，沿光滑平面勻速向前運(yùn)動(dòng)的小球受到的向前運(yùn)動(dòng)的力等）（2）力作用的相互性決定了力總是成對(duì)出現(xiàn)： ※甲乙兩物體相互作用，甲受到乙施予的作用力的同時(shí)，甲給乙一個(gè)反作用力。作用力和反作用力，大小相等、方向相反，分別作用在兩個(gè)物體上，它們總是同種性質(zhì)的力。（例如：圖中N與N均屬?gòu)椓Γ鶎凫o摩擦力） （3）力使物體發(fā)生形變，力改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度大小或速度方向改變）使物體獲得加速度。 ※這里的力指的是合外力。合外力是產(chǎn)生加速度的原因，而不是產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因。對(duì)于力的作用效果的理解，結(jié)合上定律就更明確了。（4）力是矢量。 ※矢量：既有大小又有方向的量，標(biāo)量只有大小。 力的作用效果決定于它的大小、方向和作用點(diǎn)（三要素）。大小和方向有一個(gè)不確定作用效果就無(wú)法確定，這就是既有大小又有方向的物理含意。（5）常見(jiàn)的力：根據(jù)性質(zhì)命名的力有重力、彈力、摩擦力；根據(jù)作用效果命名的力有拉力、下滑力、支持力、阻力、動(dòng)力等。2、重力，物體的重心（1）重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的力；（2）重力的大?。篏=mg，同一物體質(zhì)量一定，隨著所處地理位置的變化，重力加速度的變化略有變化。從赤道到兩極G大（變化千分之一），在極地G最大，等于地球與物體間的萬(wàn)有引力；隨著高度的變化G?。ㄗ兓f(wàn)分之一）。在有限范圍內(nèi)，在同一問(wèn)題中重力認(rèn)為是恒力，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，即使在超重、失重、完全失重的狀態(tài)下重力不變；（3）重力的方向永遠(yuǎn)豎直向下（與水平面垂直，而不是與支持面垂直）；（4）物體的重心。 物體各部分重力合力的作用點(diǎn)為物體的重心（不一定在物體上）。重心位置取決于質(zhì)量分布和形狀，質(zhì)量分布均勻的物體，重心在物體的幾何對(duì)稱中心。 確定重心的方法：懸吊法，支持法。3、彈力、胡克定律：（參看例）（1）彈力是物體接觸伴隨形變而產(chǎn)生的力。 ※彈力是接觸力 彈力產(chǎn)生的條件：接觸（并發(fā)生形變），有擠壓或拉伸作用。 常見(jiàn)的彈力：拉力，繩子的張力，壓力，支持力；（2）彈力的大小與形變程度相關(guān)。形變程度越重，彈力越大。（3）彈力的方向：彈力的方向與施力物體形變方向相反（是施力物體恢復(fù)形變的方向），與接觸面垂直。 ※ 準(zhǔn)確分析圖中A物體受到的支持力（彈力），結(jié)論：兩物體接觸發(fā)生形變，面面接觸彈力垂直面（圖1—1），點(diǎn)面接觸垂直面（圖1—2、1—3），接觸面是曲面，彈力則垂直于過(guò)接觸點(diǎn)的切面（圖1—4）。 （4）胡克定律： 內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧伸長(zhǎng)（或壓縮）的長(zhǎng)度成正比。 數(shù)學(xué)表達(dá)式：F=Kx (x長(zhǎng)度改變量：) 平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，統(tǒng)稱平衡狀態(tài)。 一組平衡力：若干個(gè)力作用在同一個(gè)物體上，物體處于平衡狀態(tài)。我們稱這若干力為一組平衡力。 互為平衡的力：一組平衡力中的任意一個(gè)力是其余所有力的平衡力。 ※一個(gè)物體沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。我們說(shuō)這個(gè)物體處于動(dòng)平衡狀態(tài)。 （1）如果它受到兩個(gè)力的作用：這兩個(gè)力是互為平衡的力。它們大小相等、方向相反。 （2）如果它受到七個(gè)力的作用：這七個(gè)力是一組平衡力、其中任意一個(gè)力是其余六個(gè)力的平衡力。 （3）如果它受到n個(gè)力的作用：這n個(gè)力是一組平衡力，其中任意一個(gè)力是其余（n－1)個(gè)力的平衡力。7、共點(diǎn)力平衡的條件及推論 共點(diǎn)力平衡的條件： ※ （1）一個(gè)物體受若干個(gè)力的作用處于平衡狀態(tài)。這若干個(gè)力是一組平衡力，合力為零，沿任何方向的合力均為零。其中的任意一個(gè)力與其余所有力的合力平衡。（即這個(gè)力與其余所有力的合力大小相等方向相反。） （2）受三個(gè)力作用物體處于平衡狀態(tài)，其中的某個(gè)力必定與另兩個(gè)力的合力等值反向。 （3）一個(gè)物體受到幾個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，這幾個(gè)力的合力一定為零。其中的一個(gè)力必定與余下的（n－1）個(gè)力的合力等值反向，撤去這個(gè)力，余下的（n－1）個(gè)的合力失去平衡力。物體的平衡狀態(tài)被打破，獲得加速度。力的合成與分解掌握內(nèi)容： 1、力的合成與分解。會(huì)用直角三角形知識(shí)及相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)求解。 2、力的分解。 3、力矩及作用效果。知識(shí)要點(diǎn)：一、力的合成： 1、定義：求幾個(gè)力的合力叫力的合成。 2、力的合成： （1）同一直線情況 （2）成角情況： ①遵循平行四邊形法則。 兩個(gè)互成角度的力的合力，可以用表示這兩個(gè)力的線段作鄰邊，作平行四邊形，平行四邊形的對(duì)角線表示合力的大小和方向。 作圖時(shí)應(yīng)注意：合力、分力作用點(diǎn)相同，虛線、實(shí)線要分清。 ②應(yīng)用方法 注意：在大小一定的情況下，合力F隨增大而減小，隨減小而增大，F(xiàn)最大值是范圍是，有可能大于任一個(gè)分力，也有可能小于任一個(gè)分力，還可能等于某一個(gè)分力的大小，求多個(gè)力的合力時(shí)，可以先求出任意兩個(gè)力的合力，再求這個(gè)合力與第三個(gè)力的合力，依此類推。二、力的分解： 求一個(gè)力的分力叫力的分解。是力的合成的逆運(yùn)算，同樣遵守平行四邊形法則。一個(gè)力的分解應(yīng)掌握下面幾種情況： 1、已知一個(gè)力（大小和方向）和它的兩個(gè)分力的方向，則兩個(gè)分力有確定的值； 2、已知一個(gè)力和它的一個(gè)分力，則另一個(gè)分力有確定的值； 3、已知一個(gè)力和它的一個(gè)分力的方向，則另一分力有無(wú)數(shù)解，且有最小值（兩分力方向垂直）； 4、一個(gè)力可以在任意方向上分解，且能分解成無(wú)數(shù)個(gè)分力； 5、一個(gè)分力和產(chǎn)生這個(gè)分力的力是同性質(zhì)力，且產(chǎn)生于同一施力物體，如圖18中，G的分力是沿斜面的分力和垂直于斜面的分力（此力不能說(shuō)成是對(duì)斜面的壓力）。 6、在實(shí)際問(wèn)題中，一個(gè)力如何分解，應(yīng)按下述步驟：①根據(jù)力F產(chǎn)生的兩個(gè)效果畫出分力的方向；②根據(jù)平行四邊形法則用作圖法求的大小，且注意標(biāo)度的選?。虎鄹鶕?jù)數(shù)學(xué)知識(shí)用計(jì)算法求出分力的大小。三、力的正交分解法： 在處理力的合成和分解的復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，有一種比較簡(jiǎn)便宜行的方法——正交分解法。 求多個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)，如果連續(xù)運(yùn)用平行四邊形法則求解，一般說(shuō)來(lái)要求解若干個(gè)斜三角形，一次又一次地求部分的合力的大小和方向，計(jì)算過(guò)程顯得十分復(fù)雜，如果采用力的正交分解法求合力，計(jì)算過(guò)程就簡(jiǎn)單多了。 正交分解法——把力沿著兩個(gè)經(jīng)選定的互相垂直的方向分解，其目的是便于運(yùn)用普通代數(shù)運(yùn)算公式來(lái)解決矢量運(yùn)算。 力的正交分解法步驟如下： 1、正確選定直角坐標(biāo)系：通常選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)軸的方向的選擇則應(yīng)根據(jù)實(shí)際問(wèn)題來(lái)確定。原則是使坐標(biāo)軸與盡可能多的力重合，即是使需要向兩坐標(biāo)軸投影分解的力盡可能少，在處理靜力學(xué)問(wèn)題時(shí)，通常選用水平方向和豎直方向上的直角坐標(biāo)，當(dāng)然在其它方向較簡(jiǎn)便時(shí)，也可選用。 2、分別將各個(gè)力投影到坐標(biāo)軸上：分別求x軸和y軸上各力的投影的合力和其中： （式中的軸上的兩個(gè)分量，其余類推。） 這樣，共點(diǎn)力的合力大小可由公式： 求出。 設(shè)力的方向與軸正方向之間夾角是。 ∴通過(guò)數(shù)學(xué)用表可知數(shù)值。 注意：如果這是處理多個(gè)力作用下物體平衡問(wèn)題的好辦法。三、課題訓(xùn)練1.若F1和F2兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為F，則有（）A.合力F一定大于任一分力B.合力的大小可能等于F1，也可能等于F2C.合力有可能小于任一分力D.合力F隨F1、F2間夾角增大而減小2.下面幾組力合力可能為零的是（）A.10N、12N、30NB.9N、2N、5NC.4N、5N、8ND.12N、4N、7N3.將一個(gè)20N的力進(jìn)行分解，其中一個(gè)分力的方向與這個(gè)力成30°角，試討論:（1）另一個(gè)分力的大小不會(huì)小于多少?（2）若另一個(gè)分力大小是，則已知方向的分力大小是多少?4.合力F與兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2之間的夾角θ的關(guān)系如圖所示（兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2大小不變），則合力F大小的變化范圍是多少?5.如圖所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩懸掛一質(zhì)量為m的小球，對(duì)小球再施加一個(gè)力，使繩和豎直方向成β角并繃緊，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，此力最小為（）A.mgsinβB.mgcosβC.mgtanβD.mgcotβ450OBAF6.如圖，在細(xì)線AB上的O點(diǎn)處用一豎直向下的力F拉線AB，使AO與水平方向成450角，BO成水平狀態(tài)，若AO能承受的最大拉力為10N，BO450OBAF怎樣分解力同步練習(xí)A卷1．將一個(gè)力F分解為兩個(gè)力F1、F2時(shí)不可能的是[]A．F1和F2都垂直于F．B．F1、F2與F都在一直線上．C．F1或F2的大小等于F．D．F1和F2的大小、方向都與F相同．2．如圖1-63所示，用細(xì)線懸掛一個(gè)均質(zhì)小球靠在光滑豎直墻上．如把線的長(zhǎng)度縮短，則球?qū)€的拉力T、對(duì)墻的壓力N的變化情況正確的是[]A．T、N都不變．B．T減小，N增大．C．T增大，N減小．D．T、N都增大．3．圖1-64中均質(zhì)球的質(zhì)量為m，各接觸處均光滑，試根據(jù)球的重力對(duì)支持物所產(chǎn)生的作用效果確定分力的方向，畫出力的平行四邊形．4．氣缸內(nèi)的可燃性氣體點(diǎn)燃后膨脹對(duì)活塞的推力F=1100N，連桿AB與豎直方向間夾角α=30°（圖1-65），這時(shí)活塞對(duì)連桿AB的推力F1=______，對(duì)氣缸壁的壓力F2=______．5．如圖1-66所示，為了用一個(gè)與豎直方向間夾角α=30°的斜向推力F，能使一塊重G=100N的物體貼著光滑的豎直墻面勻速上行，則推力F=______，此時(shí)墻面受到的壓力N=______．怎樣分解力同步練習(xí)B卷1．用兩根能承受的最大拉力相等、長(zhǎng)度不等的細(xì)線AO、BO，如圖1-67所示懸掛一個(gè)中空鐵球，球足夠大。當(dāng)在球內(nèi)不斷注入鐵砂時(shí)，則[]A．AO先被拉斷．B．BO先被拉斷．C．AO、BO同時(shí)被拉斷．D．條件不足，無(wú)法判斷．2．用一根細(xì)線，沿水平方向把電燈拉至圖1-68中實(shí)線位置A，此時(shí)CA線所受拉力T1，OA線所受拉力T2．如把電燈拉至圖中虛線位置A′，則兩線所受拉力T1、T2的大小變化情況是[]A．T1、T2都增大．B．T1增大，T2不變．C．T1、T2都減小．D．T1減小，T2不變．3．兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為F，如果它們之間的夾角θ固定不變，而其中一個(gè)力增大[]A．合力F一定增大．B．合力F的大小可能不變．C．合力F可能增大，也可能減?。瓺．當(dāng)0°＜θ＜90°時(shí)，合力一定減