力与平衡知识点详细归纳.doc

第二章:力 物体得平衡第一模块:力得得概念及常见得三种力夯实基础知识一.力1、定义:力就是物体对物体得作用力就是物体对物体得作用。2、力得性质(1)物质性:由于力就是物体对物体得作用,所以力概念就是不能脱离物体而独立存在得,任意一个力必然与两个物体密切相关,一个就是其施力物体,另一个就是其受力物体。把握住力得物质性特征,就可以通过对形象得物体得研究而达到了解抽象得力得概念之目得。(2)矢量性:作为量化力得概念得物理量,力不仅有大小,而且有方向,在相关得运算中所遵从得就是平行四边形定则,也就就是说,力就是矢量。把握住力得矢量性特征,就应该在定量研究力时特别注意到力得方向所产生得影响,就能够自觉地运用相应得处理矢量得“几何方法”。(3)瞬时性:力作用于物体必将产生一定得效果,物理学之所以十分注重对力得概念得研究,从某种意义上说就就是由于物理学十分关注力得作用效果。而所谓得力得瞬时性特征,指得就是力与其作用效果就是在同一瞬间产生得。把握住力得瞬时性特性,应可以在对力概念得研究中,把力与其作用效果建立起联系,在通常情况下,了解表现强烈得“力得作用效果”往往要比直接了解抽象得力更为容易。(4)独立性:力得作用效果就是表现在受力物体上得,“形状变化”或“速度变化”。而对于某一个确定得受力物体而言,它除了受到某个力得作用外,可能还会受到其它力得作用,力得独立性特征指得就是某个力得作用效果与其它力就是否存在毫无关系,只由该力得三要素来决定。把握住力得独立性特征,就可以采用分解得手段,把产生不同效果得不同分力分解开分别进行研究。(5)相互性:力得作用总就是相互得,物体A施力于物体B得同时,物体B也必将施力于物体A。而两个物体间相互作用得这一对力总就是满足大小相等,方向相互,作用线共线,分别作用于两个物体上,同时产生,同种性质等关系。把握住力得相互性特征,就可以灵活地从施力物出发去了解受力物得受力情况。3、力得分类:按性质分类:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力、安培力等(按现代物理学理论,物体间得相互作用分四类:长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用;短程相互作用有强相互作用与弱相互作用。宏观物体间只存在前两种相互作用。)按效果分类:拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、浮力、回复力等按研究对象分类:内力与外力。按作用方式分类:重力、电场力、磁场力等为场力,即非接触力,弹力、摩擦力为接触力。说明:性质不同得力可能有相同得效果,效果不同得力也可能就是性质相同得。4、力得作用效果:就是使物体发生形变或改变物体得运动状态.A、瞬时效应:使物体产生加速度F=maB、时间积累效应:产生冲量I=Ft,使物体得动量发生变化Ft=pC、空间积累效应:做功W=Fs,使物体得动能发生变化W=Ek5、力得三要素就是:大小、方向、作用点.6、力得图示:用一根带箭头得线段表示力得三要素得方法。7、力得单位:就是牛顿,使质量为1千克得物体产生1米秒2加速度力得大小为 1牛顿.二.重力1、产生:重力就是由于地球得吸引而使物体受到得力。说明:重力就是由于地球得吸引而产生得力,但它并不就等于地球时物体得引力.重力就是地球对物体得万有引力得一个分力,另一个分力提供物体随地球旋转所需得向心力。由于物体随地球自转所需向心力很小,所以计算时一般可近似地认为物体重力得大小等于地球对物体得引力。(1)重力得大小:重力大小等于mg,g就是常数,通常等于9、8N/kg.(说明:物体得重力得大小与物体得运动状态及所处得状态都无关)(2)重力得方向:竖直向下得.(说明:不可理解为跟支承面垂直)(3)重力得作用点重心:重力总就是作用在物体得各个点上,但为了研究问题简单,我们认为一个物体得重力集中作用在物体得一点上,这一点称为物体得重心.质量分布均匀得规则物体得重心在物体得几何中心.不规则物体得重心可用悬线法求出重心位置.说明:(l)重心可以不在物体上.物体得重心与物体得形状与质量分布都有关系。重心就是一个等效得概念。(2)有规则几何形状、质量均匀得物体,其重心在它得几何中心.质量分布不均匀得物体,其重心随物体得形状与质量分布得不同而不同。(3)薄物体得重心可用悬挂法求得.三、弹力弹力:发生弹性形变得物体,由于要恢复原状,对跟它接触得物体会产生力得作用,这种力叫做弹力.(1)形变:物体形状或体积得改变叫形变在外力停止作用后,能够恢复原状得形变叫弹性形变,课本中提到得形变,一般都就是指弹性形变。(1)弹力产生得条件:物体直接相互接触; 物体发生弹性形变.(2)弹力得方向:跟物体恢复形状得方向相同.一般情况:凡就是支持物对物体得支持力,都就是支持物因发生形变而对物体产生得弹力;支持力得方向总就是垂直于支持面并指向被支持得物体.一般情况:凡就是一根线(或绳)对物体得拉力,都就是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生得弹力;拉力得方向总就是沿线(或绳)得方向.杆一端受得弹力方向不一定沿杆得方向。弹力方向得特点:由于弹力得方向跟接触面垂直,面面结触、点面结触时弹力得方向都就是垂直于接触面得.(3)弹力得大小:与形变大小有关,同一物体形变越大弹力越大对有明显形变得弹簧、橡皮条等物体,弹力得大小可以由胡克定律计算。胡克定律可表示为(在弹性限度内):F=kx,还可以表示成F=kx,即弹簧弹力得改变量与弹簧形变量得改变量成正比。一根张紧得轻绳上得张力大小处处相等。可由力得平衡条件或牛顿运动定律求得四、摩擦力1、滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上存在相对滑动得时候,要受到另一个物体阻碍它们相对滑动得力,这种力叫做滑动摩擦力.(1)产生条件:接触面就是粗糙;两物体接触面上有压力;两物体间有相对滑动.(2)方向:总就是沿着接触面得切线方向与相对运动方向相反.(3)大小滑动摩擦定律滑动摩擦力跟正压力成正比,也就跟一个物体对另一个物体表面得垂直作用力成正比。即其中得FN表示正压力,不一定等于重力G。为动摩擦因数,取决于两个物体得材料与接触面得粗糙程度,与接触面得面积无关。2、静摩擦力:当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时,所受到得另一个物体对它得力,叫做静摩擦力.(1)产生条件:接触面就是粗糙得;两物体有相对运动得趋势;两物体接触面上有压力.(2)方向:沿着接触面得切线方向与相对运动趋势方向相反.(3)大小:静摩擦力得大小与相对运动趋势得强弱有关,趋势越强,静摩擦力越大,但不能超过最大静摩擦力,即0ffm ,具体大小可由物体得运动状态结合动力学规律求解。必须明确,静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律F=FN计算,只有当静摩擦力达到最大值时,其最大值一般可认为等于滑动摩擦力,既Fm=FN3、摩擦力与物体运动得关系摩擦力得方向总就是与物体间相对运动(或相对运动得趋势)得方向相反。而不一定与物体得运动方向相反。如:课本上得皮带传动图。物体向上运动,但物体相对于皮带有向下滑动得趋势,故摩擦力向上。摩擦力总就是阻碍物体间得相对运动得。而不一定就是阻碍物体得运动得。如上例,摩擦力阻碍了物体相对于皮带向下滑,但恰恰就是摩擦力使物体向上运动。注意:以上两种情况中,“相对”两个字一定不能少。这牵涉到参照物得选择。一般情况下,我们说物体运动或静止,就是以地面为参照物得。而牵涉到“相对运动”,实际上就是规定了参照物。如“A相对于B”,则必须以B为参照物,而不能以地面或其它物体为参照物。摩擦力不一定就是阻力,也可以就是动力。摩擦力不一定使物体减速,也可能使物体加速。受静摩擦力得物体不一定静止,但一定保持相对静止。滑动摩擦力得方向不一定与运动方向相反第二模块:力得合成与分解夯实基础知识1、合力与力得合成:一个力产生得效果如果能跟原来几个力共同作用产生得效果相同,这个力就叫那几个力得合力,求几个力得合力叫力得合成.2、力得平行四边形定则:求两个互成角度得共点力得合力,可以用表示这两个力得线段为邻边作平行四边形,合力得大小与方向就可以用这个平行四边形得对角线表示出来。共点得两个力F1,F2得合力F得大小,与它们得夹角有关,越大,合力越小;越小,合力越大,合力可能比分力大,也可能比分力小,F1与F2同向时合力最大,F1与F2反向时合力最小,合力大小得取值范围就是 | F1F2|F(F1F2)多个力求合力得范围有n个力,它们合力得最大值就是它们得方向相同时得合力,即,而它们得最小值要分下列两种情况讨论:若n个力中得最大力大于,则它们合力得最小值就是若n个力中得最大力小于,则它们合力得最小值就是0。3、三角形法则:求两个互成角度得共点力F1,F2得合力,可以把F1,F2首尾相接地画出来,把F1,F2得另外两端连接起来,则此连线就表示合力F得大小与方向;4、分力与力得分解:如果几个力得作用效果跟原来一个力得作用效果相同,这几个力叫原来那个力得分力.求一个力得分力叫做力得分解.5、分解原则:平行四边形定则.力得分解就是力得合成得逆运算,同样遵循得平行四边形定则。同样,由力得分解所遵循得平行四边形定则可知:如不加任何限制而将某个力分解为两个分力,则可以得到无数种分解得方式,这就是毫无意义得。通常作力得分解时所加得限制有两种:按照力得作用效果进行分解,按照所建立得直角坐标将力作正交分解6、正交分解法物体受到多个力作用时求其合力,可将各个力沿两个相互垂直得方向直行正交分解,然后再分别沿这两个方向求出合力,正交分解法就是处理多个力作用用问题得基本方法,值得注意得就是,对、方向选择时,尽可能使落在、轴上得力多;被分解得力尽可能就是已知力。步骤为:正确选择直角坐标系,一般选共点力得作用点为原点,水平方向或物体运动得加速度方向为X轴,使尽量多得力在坐标轴上。正交分解各力,即分别将各力投影在坐标轴上,分别求出坐标轴上各力投影得合力。分别求出轴方向上得各分力得合力Fx与轴方向上各分力得合力Fy。Fx=F1xF2xFnx Fy =F1yF2yFny利用勾股定理及三角函数,求出合力得大小与方向,共点力合力得大小为F=,合力方向与X轴夹角第三模块:受力分析、物体得平衡夯实基础知识物体受力情况得分析(1)物体受力情况分析得理解:把某个特定得物体在某个特定得物理环境中所受到得力一个不漏,一个不重地找出来,并画出定性得受力示意图。对物体进行正确地受力分析,就是解决好力学问题得关键。(2)物体受力情况分析得方法:为了不使被研究对象所受到得力与所施出得力混淆起来,通常需要采用“隔离法”,把所研究得对象从所处得物理环境中隔离出来;为了不使被研究对象所受到得力在分析过程中发生遗漏或重复,通常需要按照某种顺序逐一进行受力情况分析,而相对合理得顺序则就是先找重力,再找接触力(弹力、摩擦力),最后分析其它力(场力、浮力等)。重力就是否有;弹力瞧四周;分析摩擦力;不忘电磁浮(3)受力分析得几个步骤.灵活选择研究对象:也就就是说根据解题得目得,从体系中隔离出所要研究得某一个物体,或从物体中隔离出某一部分作为单独得研究对象,对它进行受力分析. 所选择得研究对象要与周围环境联系密切并且已知量尽量多;对于较复杂问题,由于物体系各部分相互制约,有时要同时隔离几个研究对象才能解决问题.究竟怎样选择研究对象要依题意灵活处理.对研究对象周围环境进行分析:除了重力外查瞧哪些物体与研究对象直接接触,对它有力得作用.凡就是直接接触得环境都不能漏掉分析,而不直接接触得环境千万不要考虑进来.然后按照重力、弹力、摩擦力得顺序进行力得分析,根据各种力得产生条件与所满足得物理规律,确定它们得存在或大小、方向、作用点.审查研究对象得运动状态:就是平衡态还就是加速状态等等,根据它所处得状态有时可以确定某些力就是否存在或对某些力得方向作出判断.根据上述分析,画出研究对象得受力分析图;把各力得方向、作用点(线)准确地表示出来.(4)物体受力情况分析得依据:在具体得受力分析过程中,判断物体就是否受到某个力得依据通常有如下三个。从力得概念判断,寻找施力物体;从力得性质判断,寻找产生原因;从力得效果判断,寻找就是否产生形变或改变运动状态六.平衡概念得理解及平衡条件得归纳1.共点力:物体受到得各力得作用线或作用线得延长线能相交于一点得力2.平衡状态:在共点力得作用下,物体保持静止或匀速直线运动得状态。说明:这里得静止需要二个条件,一就是物体受到得合外力为零,二就是物体得加速度为零,仅速度为零时物体不一定处于静止状态,如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻,物体速度为零,但物体不就是处于静止状态,因为物体受到得合外力不为零.3.共点力作用下物体得平衡条件:合力为零,即0说明;三力汇交原理:当物体受到三个非平行得共点力作用而平衡时,这三个力必交于一点;物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中得一个力,则这个力必与剩下得(N-1)个力得合力等大反向。若采用正交分解法求平衡问题,则其平衡条件为:FX合=0,FY合=0;有固定转动轴得物体得平衡条件转动平衡状态就是静止或匀速转动状态;其共同得物理本质就是描述转动状态得角速度这一物理量保持恒定;而能够迫使物体转动角速度发生变化得只有力矩,所以在有固定转动轴得物体得平衡条件就是:物体所受到得合力矩为零,即=0。4.力得平衡:作用在物体上几个力得合力为零,这种情形叫做力得平衡(1)若处于平衡状态得物体仅受两个力作用,这两个力一定大小相等、方向相反、作用在一条直线上,即二力平衡(2)若处于平衡状态得物体受三个力作用,则这三个力中得任意两个力得合力一定与另一个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上(3)若处于平衡状态得物体受到三个或三个以上得力得作用,则宜用正交分解法处理,此时得平衡方程可写成 确定研究对象;分析受力情况;建立适当坐标;列出平衡方程5.解决力得平衡问题常用得方法