高考物理知識(shí)點(diǎn)：力和物體的平衡

2016-02-23 13:18:06中國(guó)教育在線

　　1.力：是物體對(duì)物體的作用，是物體發(fā)生形變和改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)的原因。力是矢量。

　　2.重力

　　(1)重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的。

　　[注意]重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生，但不能說(shuō)重力就是地球的吸引力，重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力。但在地球表面附近，可以認(rèn)為重力近似等于萬(wàn)有引力。

　　(2)重力的大小：地球表面G=mg，離地面高h(yuǎn)處G/=mg/，其中g(shù)/=[R/(R+h)]2g。

　　(3)重力的方向：豎直向下(不一定指向地心)。

　　(4)重心：物體的各部分所受重力合力的作用點(diǎn)，物體的重心不一定在物體上。

　　3.彈力

　　(1)產(chǎn)生原因：由于發(fā)生彈性形變的物體有恢復(fù)形變的趨勢(shì)而產(chǎn)生的。

　　(2)產(chǎn)生條件：①直接接觸;②有彈性形變。

　　(3)彈力的方向：與物體形變的方向相反，彈力的受力物體是引起形變的物體，施力物體是發(fā)生形變的物體。在點(diǎn)面接觸的情況下，垂直于面；在兩個(gè)曲面接觸(相當(dāng)于點(diǎn)接觸)的情況下，垂直于過(guò)接觸點(diǎn)的公切面。

　　①繩的拉力方向總是沿著繩且指向繩收縮的方向，且一根輕繩上的張力大小處處相等。

　　②輕桿既可產(chǎn)生壓力，又可產(chǎn)生拉力，且方向不一定沿桿。

　　(4)彈力的大小：一般情況下應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓定律來(lái)求解。彈簧彈力可由胡克定律來(lái)求解。

　　★胡克定律：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小和彈簧的形變量成正比，即F=kx。k為彈簧的勁度系數(shù)，它只與彈簧本身因素有關(guān)，單位是N/m。

　　4.摩擦力

　　(1)產(chǎn)生的條件：①相互接觸的物體間存在壓力;③接觸面不光滑;③接觸的物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(滑動(dòng)摩擦力)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)(靜摩擦力)，這三點(diǎn)缺一不可。

　　(2)摩擦力的方向：沿接觸面切線方向，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，與物體運(yùn)動(dòng)的方向可以相同也可以相反。

　　(3)判斷靜摩擦力方向的方法：

　　①假設(shè)法：首先假設(shè)兩物體接觸面光滑，這時(shí)若兩物體不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則說(shuō)明它們?cè)瓉?lái)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，也沒(méi)有靜摩擦力;若兩物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則說(shuō)明它們?cè)瓉?lái)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并且原來(lái)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向跟假設(shè)接觸面光滑時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相同。然后根據(jù)靜摩擦力的方向跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反確定靜摩擦力方向。

　　②平衡法：根據(jù)二力平衡條件可以判斷靜摩擦力的方向。

　　(4)大小：先判明是何種摩擦力，然后再根據(jù)各自的規(guī)律去分析求解。

　　①滑動(dòng)摩擦力大小：利用公式f=μFN進(jìn)行計(jì)算，其中FN是物體的正壓力，不一定等于物體的重力，甚至可能和重力無(wú)關(guān)。或者根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓定律來(lái)求解。

　　②靜摩擦力大小：靜摩擦力大小可在0與fmax之間變化，一般應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由平衡條件或牛頓定律來(lái)求解。

　　5.物體的受力分析

　　(1)確定所研究的物體，分析周圍物體對(duì)它產(chǎn)生的作用，不要分析該物體施于其他物體上的力，也不要把作用在其他物體上的力錯(cuò)誤地認(rèn)為通過(guò)“力的傳遞”作用在研究對(duì)象上。

　　(2)按“性質(zhì)力”的順序分析。即按重力、彈力、摩擦力、其他力順序分析，不要把“效果力”與“性質(zhì)力”混淆重復(fù)分析。

　　(3)如果有一個(gè)力的方向難以確定，可用假設(shè)法分析。先假設(shè)此力不存在，想像所研究的物體會(huì)發(fā)生怎樣的運(yùn)動(dòng)，然后審查這個(gè)力應(yīng)在什么方向，對(duì)象才能滿足給定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

　　6.力的合成與分解

　　(1)合力與分力：如果一個(gè)力作用在物體上，它產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力的分力。(2)力合成與分解的根本方法：平行四邊形定則。

　　(3)力的合成：求幾個(gè)已知力的合力，叫做力的合成。

　　共點(diǎn)的兩個(gè)力(F1和F2)合力大小F的取值范圍為：|F1-F2|≤F≤F1+F2。

　　(4)力的分解：求一個(gè)已知力的分力，叫做力的分解(力的分解與力的合成互為逆運(yùn)算)。

　　在實(shí)際問(wèn)題中，通常將已知力按力產(chǎn)生的實(shí)際作用效果分解;為方便某些問(wèn)題的研究，在很多問(wèn)題中都采用正交分解法。

　　7.共點(diǎn)力的平衡

　　(1)共點(diǎn)力：作用在物體的同一點(diǎn)，或作用線相交于一點(diǎn)的幾個(gè)力。

　　(2)平衡狀態(tài)：物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止叫平衡狀態(tài)，是加速度等于零的狀態(tài)。

　　★(3)共點(diǎn)力作用下的物體的平衡條件：物體所受的合外力為零，即∑F=0，若采用正交分解法求解平衡問(wèn)題，則平衡條件應(yīng)為：∑Fx=0，∑Fy=0。

　　(4)解決平衡問(wèn)題的常用方法：隔離法、整體法、圖解法、三角形相似法、正交分解法等等。