高中物理力学讲义及答案.doc

高一物理讲义（1）——静力学
力学中三种常见力
1、力的概念的理解
（1）力的本质
①力的物质性②力的相互性③力的矢量性④力作用的独立性
（2）力的效果
一是使物体发生形变；二是改变物体的运动状态。（即产生加速度）
①力作用的瞬时效果——产生加速度a=F/m
②力的作用在时间上的积累效果——力对物体的冲量I=Ft
③力的作用在空间上的积累效果——力对物体做的功W=Fscosα。
（3）力的三要素：大小、方向、作用点。
两个力相等的条件：力的大小相等，方向相同。
（4）力的分类
①性质力②效果力
2、对重力概念理解
（1）重力是地球对物体的万有引力的一个分力。(why?)
（2）重力加速度g
①地球表面的重力加速度在赤道上最小，两极最大。（）
②海拔越高重力加速度越小。（）
（3）重心—重力的作用点叫做物体的重心。（如何求得物体的重心？）
①质量分布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。（近似成立）
②悬挂的物体，绳子的拉力必过物体的重心，和物体的重力构成一对平衡力。
3、弹力
（1）弹力产生的条件：①相互接触②有弹性形变
（2）方向：与物体形变的方向相反，受力物体是引起形变的物体，施力物体是发生形变的物体。
（3）弹力的大小的计算
①根据平衡条件②根据动力学规律（牛顿第二定律）
③根据公式：F=kx、ΔF=KΔx
4、摩擦力
（1）摩擦力产生的条件：①接触面粗糙②有压力③有相对运动（或相对运动趋势）
（2）静摩擦力的方向——假设法
（3）静摩擦力的大小（其数值在0到最大静摩擦力之间。）
①根据平衡条件②根据动力学规律
（4）滑动摩擦力的方向
滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反是判断滑动摩擦力方向的依据。
（5）滑动摩擦力的大小
根据公式F=μN计算。
滑动摩擦力的大小与物体的运动速度、接触面的面积没有关系。
·实际上的平衡所需要的条件
一、共点力平衡
1、特征：质心无加速度。
2、条件：Σ = 0 ，或 = 0 ， = 0
二、转动平衡（了解即可）
1、特征：物体无转动加速度。
2、条件：Σ= 0 ，或ΣM+ =ΣM-
·力的合成与分解、共点力作用下物体的平衡
1、合力与分力
F
F1
F2
θ
合力与分力是等效替代关系
2、平行四边形定则
F2
F1
相关数学知识：①正弦定理：
②余弦定理：
3、合力的范围∣F1-F2∣≤F≤F1+F2
应用判断物体在受到三个力或三个以上力能否平衡问题即合力能否为零。
4、三角形法则
①矢量三角形中的等效替代关系
θ
图
②用矢量三角形求极值问题
若物体受到三个力的作用时，该三个力依次首尾相接构成三角形，则该物体所受合力为零。
若物体受到三个力的作用始终处于平衡状态，且一个力为恒力，一个力的方向不变，另一个力的变化引起的各力的变化情况，可由三角形法则判断。
5、力的分解的唯一性
将一个已知力F进行分解，其解是不唯一的。要得到唯一的解，必须另外考虑唯一性条件。常见的唯一性条件有：
（1）.已知两个不平行分力的方向，可以唯一的作出力的平行四边形，对力F进行分解，其解是唯一的。
（2）已知一个分力的大小和方向，可以唯一的作出力的平行四边形，对力F进行分解，其解是唯一的。、
6、力的分解有两解的条件：
（1）.已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小，由图9可知：
F
F1
F2
F1，
F2，
图10
当F2=Fsin时，分解是唯一的。
当Fsin<F2<F时，分解不唯一，有两解。当F2>F时，分解是唯一的。

（2）.已知两个不平行分力的大小。如图10所示，分别以F的始端、末端为圆心，以F1、F2为半径作圆，两圆有两个交点，所以F分解为F1、F2有两种情况。存在极值的几种情况。
①已知合力F和一个分力F1的方向，另一个分力F2存在最小值。
②已知合力F的方向和一个分力F1，另一个分力F2存在最小值。
7、共点力作用下物体平衡处理方法
要注意运用等效关系（合力与分力）注意运用力的几何关系。注意判断力的方向。
(1)整体法和隔离法
(2)合成与分解法
（3）正交分解法
（4）相似三角形法
（5）对称法在平衡中的应用

第一章 静力学基础
一、是非题
1．力有两种作用效果，即力可以使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。 （ ）
2．两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。 （ ）
3．作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是：两个力的作用线相同，大小相等，方向相反。 （ ）
4．作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。 （ ）
5．三力平衡定理指出：三力汇交于一点，则这三个力必然互相平衡。 （ ）
6．约束反力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。 （ ）
二、选择题
1．若作用在A点的两个大小不等的力和，沿同一直线但方向相反。则其合力可以表示为 。
① －；
② －；
③ ＋；
2．三力平衡定理是 。
① 共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点；
② 共面三力若平衡，必汇交于一点；
③ 三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。
3．在下述原理、法则、定理中，只适用于刚体的有 。
① 二力平衡原理； ② 力的平行四边形法则；
③ 加减平衡力系原理； ④ 力的可传性原理；
⑤ 作用与反作用定理。
4．图示系统只受作用而平衡。欲使支座约束力的作用线与成30°角，则斜面的倾角应为________。
① 0°； ② 30°；
③ 45°； ④ 60°。
5．二力、作用在刚体上且，则此刚体________。
①一定平衡； ② 一定不平衡；
③ 平衡与否不能判断。
三、填空题
1．二力平衡和作用反作用定律中的两个力，都是等值、反向、共线的，所不同的是

。
2．已知力沿直线AB作用，其中一个分力的作用与AB成30°角，若欲使另一个分力的大小在所有分力中为最小，则此二分力间的夹角为 度。
3．作用在刚体上的两个力等效的条件是

。
4．图示系统在A、B两处设置约束，并受力F作用而平衡。其中A为固定铰支座，今欲使其约束力的作用线在AB成b=135°角，则B处应设置何种约束
，如何设置？请举一种约束，并用图表示。

1.已知光滑球的质量为1kg，该地重力加速度为9.8。三角形木楔的两直角边边长分别
为a和b，如图所示。那么，请问球所受的挡板与三角形木楔的力分别为多少。

a

b

2.如图所示，一个重量为G的小球套在竖直放置的、半径为R的光滑大环上，另一轻质弹簧的劲度系数为k ，自由长度为L（L＜2R），一端固定在大圆环的顶点A ，另一端与小球相连。环静止平衡时位于大环上的B点。试求弹簧与竖直方向的夹角θ。

3.如图5所示，长为L 、粗细不均匀的横杆被两根轻绳水平悬挂，绳子与水平方向的夹角在图上已标示，求横杆的重心位置。

4.两根等长的细线，一端拴在同一悬点O上，另一端各系一个小球，两球的质量分别为m1和m2 ，已知两球间存在大小相等、方向相反的斥力而使两线张开一定角度，分别为45和30°，如图15所示。则m1 : m2为多少？

5.如图所示，放在斜面上的均质长方体，按实际情况分析受力，斜面的支持力会通过长方体的重心吗？

6．已知：G=100N，Q=200N，A与C间的静摩擦系数f1=1.0，C与D之间的静摩擦系数f2=0.6。试求欲拉动木块C的Pmin=？

7.半圆柱体重P，重心C到圆心O点的距离为a=4R/3π,其中R为圆柱体半径。如半圆柱体与水平面间的摩擦系数μ，求半圆柱体在A点被拉动时所偏过的角度θ。如图所示。