力的基础知识是整个力学的基础,对概念规律和方法的理解和运用,决定了今后能否学好学懂物理,三种基本力是力学基础中的基础,学好力的知识,就是学好了高一物理。
1、力
定义:物体与物体的相互作用,我们称之为力。
理解要点:
(1)力是不能离开物体而单独存在的,一个物体受力同时也必有一个失利者,有利的作用时必须清楚哪一个物体是施力者,哪一个物体是受力者。
(2)力是矢量,力是一个有大小、有方向的物理量,今后所学到的每一种力的理解都要从它的大小方向,两个方面来学习。
(3)力作用在物体上产生的效果有两个:使物体发生形变或者运动状态发生改变,高中物理中物体发生形变的问题,主要出现在弹力发生时,我们主要研究的问题是物体的状态发生改变的情况。
(4)力的单位在国际单位制中是:牛顿,用英文字母N来表示。
(5)力的命名主要有两种方式:用力的性质来命名,或者用力的效果来命名。
(6)两个物体之间产生力的时候,可以相互接触,也可以不相互接触。
(7)一般我们都从4个方面学习理解和掌握每一种力:力产生的原因;力的大小计算;方向的确定;作用点。
2、重力
重力产生的原因:重力是由于地球上的物体受到地球的吸引作用而产生的力。
重力的大小:重力G=mg
重力在水平面上处于静止状态时,水平面的支持力与重力大小相等;
用绳竖直挂着物体,物体处于静止状态时拉力与重力大小相等。
重力的大小可以用弹簧秤测出。
重力的方向:重力总是竖直向下的。
重力的作用点:重力的作用点作用在物体的重心上。
理解要点:
(1)重力的本质是万有引力,它的大小和方向都是由万有引力所决定的。
(2)测量物体重力大小的方法中,物体的状态必须是静止状态,若物体不是处于静止状态,情况就发生变化了。
(3)重力的大小实际还与物体所处的位置有关,位置不同实际重力大小会有不同。
(4)重力是一种彻体力,即物体的各个的部分都会受到重力的作用,重心概念的引入是为了研究问题的方便而引入的一种等效方法。
(5)重心的位置一般由作用效果来确定,其方法是:
若物体形状规则,并且质量均匀,则物体的几何重心就是物体的重心;
若几何形状不规则或质量不均匀,可以用“悬挂法”来确定物体的重心。
一个物体的重心根据实际问题可以选一个,也可以等效的选多个。
3、弹力:
弹力产生的原因:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状会对跟它接触的物体产生力的作用,这种力就是弹力。
弹力的大小:一般会有具体情况来确定。
如弹簧发生形变时,在弹性范围内,弹力的大小与弹簧压缩量或伸长量之间的关系为胡克定律:F=kx 其中k叫弹簧的劲度系数,单位是牛顿/米,是一个与弹簧的材料、形状等有关的量,k的大小描述了弹簧的”软硬”程度,
弹力的方向:弹力的方向总是与物体发生形变的方向相反。
①压力是物体对于支持力的弹力,方向是垂直支持面而指向支持物体;
②支持力是支持物对被支持物的弹力,方向总是垂直于支持面指向被支持的物体;
③绳的拉力是绳对所拉物体的弹力,方向是沿着绳指向绳收缩的方向;
④轻杆产生的弹力,既可以产生压力,也可以产生拉力,而且方向不一定沿着杆子;
⑤如果两个物体是点与面接触,弹力的方向一般在垂直于面的方向上;
⑥如果两个物体是点与点接触,则弹力的方向在垂直于两点原来的所属面的公共面的法线上。
弹力的作用点:弹力作用点在接触部位
理解要点:
(1)弹力的本质是物体内部分子作用力的外部表现。
(2)在分析弹力的时候,要先分清楚谁是实力者,谁是受力者。
(3)弹力是否产生的两个条件同时具备:物体相互接触和相互挤压
(4)当难以直接进行判断时,我们可以采用假设法,即先假设弹力存在,再结合物体的具体运动状态看假设的前提是否和物体当前的状态相符合;或者我们可以采用隔离法进行分析,即将与研究对象相接触的物体一一拿走,看所研究的对象的运动状态是否发生变化。
(5)物体形状的变化叫形变,若撤去外力不仅能够恢复原状,这样的形变叫弹性形变,当形变超过某一限度撤去,外力形状不能完全恢复,这个限度叫弹性限度,物体能够产生弹力,都是发生在物体的弹性限度以内。
(6)在实际问题中确定弹力的方向时有时要参照物体所述的具体情况而定。
(7)确定弹力大小的具体情况,就是根据物体的运动状态,通过物体的平衡状态条件或者是牛顿第二定律来确定弹力的大小
4、摩擦力
摩擦力产生的原因:两个相互接触的物体之间,当一个物体在另一个物体表面上做相对滑动,或有滑动趋势时产生的力。
摩擦力可以分成两种:有相对滑动时产生的摩擦力是滑动摩擦力,有相对滑动趋势时产生的摩擦力,叫静摩擦力。
摩擦力的大小:滑动摩擦力的大小f=μN,其中f是滑动摩擦力,N是正压力,μ滑动摩擦系数,它的大小与物体的材料以及接触面的粗糙程度有关;
静摩擦力的大小没有确定值,但在0和一个最大值之间,具体的数字与外界条件有关和物体的运动状态有关,最大值叫最大静摩擦力。
摩擦力的方向:摩擦力的方向总是跟接触面相切,并跟物体的相对滑动或相对滑动趋势方向相反,
摩擦力的作用点:作用点在接触面上
理解要点:
(1)摩擦力的实质是电磁作用的外在表现。
(2)无论是在判断有无摩擦力,还是在判断摩擦力的大小时,都要用到“相对滑动或相对滑动趋势”,其中的“相对”是指“相互”施加摩擦力的两个物体之间而言,与其他物体无关。
(3)摩擦力的有无判断,需要以下三个条件同时成立则摩擦力存在,缺一不可:
①相互接触并挤压;
②表面不光滑;
③有相对滑动或相对滑动的趋势。
(4)在判断物体有无相对滑动趋势时,可以先假设没有滑动趋势,这样就没有了静摩擦力,如果这时物体的状态与原来是一样的,则没有运动趋势,假设是正确的,否则就是有运动趋势。
(5)静摩擦力的大小,与物体所受的其他外力有关或者是与物体的运动状态有关,所以计算大小的时候也是要根据物体所处的运动状态,由平衡条件或者牛顿第二定律来求解。
(6)在某些条件下摩擦力可以忽略不计,如两个物体面儿接触光滑,则可认为没有摩擦力。
(7)摩擦力并不一定阻碍物体的运动,有时正是能够使物体产生运动的原因,例如随着皮带转动的物体。
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