第三 相互作用
§3.1重力、弹力、摩擦力复习学案
【学习目标】
1、知道重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力及重心的概念。
2、理解弹力的产生条和方向的判断，及弹簧的弹力的大小计算。
3、理解摩擦力的产生条和方向的判断，及摩擦的大小计算。
【自主学习】
阅读本理解和完善下列知识要点
一、力的概念
1．力是 。
2．力的物质性是指 。
3．力的相互性是 ，施力物体必然是受力物体，力总是成对的。
4．力的矢量性是指 ，形象描述力用 。
5．力的作用效果是 或 。
6．力可以按其 和 分类。
举例说明：
二、重力
1．概念:
2．产生条:
3．大小: G = mg (g为重力加速度，它的数值在地球上的 最大， 最小；在同一地理位置，离地面越高，g值 。一般情况下，在地球表面附近我们认为重力是恒力。
4．方向: 。
5．作用点—重心：质量均匀分布、有规则形状的物体重心在物体的 ，物体的重心 物体上（填一定或不一定）。
质量分布不均或形状不规则的薄板形物体的重心可采用 粗略确定。
三、弹力
1．概念:
2．产生条（1） ；
（2） 。
3．大小：（1）与形变有关，一般用平衡条或动力学规律求出。
（2）弹簧弹力大小胡克定律： f = kx
式中的k被称为 ，它的单位是 ，它由 决定；式中的x是弹簧的 。
4．方向：与形变方向相反。
（1）轻绳只能产生拉力，方向沿绳子且指向 的方向；
（2）坚硬物体的面与面，点与面接触时，弹力方向 接触面（若是曲面则是指其切面），且指向被压或被支持的物体。
（3）球面与球面之间的弹力沿
，且指向 。
（四）、摩擦力
1．产生条：（1）两物体接触面 ；②两物体间存在 ；
（2）接触物体间有相对运动（ 摩擦力）或相对运动趋势（ 摩擦力）。
2．方向：（1）滑动摩擦力的方向沿接触面和 相反，与物体运动方向 相同。
（2）静摩擦力方向沿接触面与物体的 相反。可以根据平衡条或牛顿运动定律判断。
3．大小：
（1）滑动摩擦力的大小: f = μN 式中的N是指 ，不一定等于物体的重力；式中的μ被称为动摩擦因数，它的数值由 决定。
（2）静摩擦力的大小: 0< f静 ≤ fm 除最大静摩擦力以外的静摩擦力大小与正压力 关，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，与正压力成 比；静摩擦力的大小应根据平衡条或牛顿运动定律进行计算。
【典型例题】
【例1】如图所示，光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。
【例2】 如图所示，重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止，试画出杆所受的弹力。
【例3】如图所示，两物体重力分别为G1、G2，两弹簧劲度系数分别为k1、k2，弹簧两端与物体和地面相连。用竖直向上的力缓慢向上拉G2，最后平衡时拉力F=G1+2G2，求该过程系统重力势能的增量。
解析：关键是搞清两个物体高度的增量Δh1和Δh2跟初、末状态两根弹簧的形变量Δx1、Δx2、Δx1/、Δx2/间的关系。
无拉力F时 Δx1=(G1+G2)/k1，Δx2= G2/k2，（Δx1、Δx2为压缩量）
加拉力F时 Δx1/=G2/k1，Δx2/= (G1+G2) /k2，（Δx1/、Δx2/为伸长量）
而Δh1=Δx1+Δx1/，Δh2=(Δx1/+Δx2/)+(Δx1+Δx2)
系统重力势能的增量ΔEp= G1Δh1+G2Δh2
整理后可得：
【例4】如图所示，用跟水平方向成α角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右运动，木块和天花板间的动摩擦因数为μ，求木块所受的摩擦力大小。
解析：由竖直方向合力为零可得FN=Fsinα-G，因此有：f =μ(Fsinα-G)
【例5】 如图所示，A、B为两个相同木块，A、B间最大静摩擦力Fm=5N，水平面光滑。拉力F至少多大，A、B才会相对滑动？
解析：A、B间刚好发生相对滑动时，A、B间的相对运动状态处于一个临界状态，既可以认为发生了相对滑动，摩擦力是滑动摩擦力，其大小等于最大静摩擦力5N，也可以认为还没有发生相对滑动，因此A、B的加速度仍然相等。分别以A和整体为对象，运用牛顿第二定律，可得拉力大小至少为F=10N
点评：研究物理问题经常会遇到临界状态。物体处于临界状态时，可以认为同时具有两个状态下的所有性质。
【例6】 小车向右做初速为零的匀加速运动，物体恰好沿车后壁匀速下滑。试分析下滑过程中物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系。
解析：物体受的滑动摩擦力始终和小车的后壁平行，方向竖直向上，而物体相对于地面的速度方向不断改变（竖直分速度大小保持不变，水平分速度逐渐增大），所以摩擦力方向和运动方向间的夹角可能取90°和180°间的任意值。
点评：由上面的分析可知：无明显形变的弹力和静摩擦力都是被动力。就是说：弹力、静摩擦力的大小和方向都无法由公式直接计算得出，而是由物体的受力情况和运动情况共同决定的。
【针对训练】
1．下列关于力的说法， 正确的是( )
A．两个物体一接触就会产生弹力
B．物体的重心不一定在物体上
C．滑动摩擦力的方向和物体运动方向相反
D．悬挂在天花板上的轻质弹簧在挂上重2N的物体后伸长2cm静止， 那么这根弹簧伸长1cm后静止时， 它的两端各受到1N的拉力
2．如图所示，在粗糙的水平面上叠放着物体A和B，A和B间的接触面也是粗糙的，如果用水平拉力F拉A，但A、B仍保持静止，则下面的说法中正确的是（ ）。
A．物体A与地面间的静摩擦力的大小等于F
B．物体A与地面的静摩擦力的大小等于零
C．物体A与B间的静摩擦力的大小等于F
D．物体A与B间的静摩擦力的大小等于零
3．关于两物体之间的弹力和摩擦力，下列说法中正确的是( )
A．有摩擦力一定有弹力
B．摩擦力的大小与弹力成正比
C．有弹力一定有摩擦力
D．弹力是动力，摩擦力是阻力
4．如上图所示，用水平力F将物体压在竖直墙壁上，保持静止状态，物体所受的摩擦力的大小( )
A．随F的增大而增大 B．随F的减少而减少
C．等于重力的大小 D．可能大于重力
5．用手握着一个玻璃杯，处于静止状态。如果将手握得更紧，手对玻璃杯的静摩擦力将 ，如果手的握力不变，而向杯中倒入一些水（杯仍处于静止状态），手对杯的静摩擦力将 。
6．一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到两个拉力作用，拉力的大小如图所示，物体处于静止状态，（1）若只撤去10N的拉力，则物体能否保持静止状态？ ；（2）若只撤去2N的力，物体能否保持静止状态？ 。
7．如图所示，在μ=0.2的粗糙水平面上，有一质量为10kg的物体以一定的速度向右运动，同时还有一水平向左的力F作用于物体上，其大小为10N，则物体受到的摩擦力大小为______，方向为_______．(g取10N/kg)
8．如图所示，重20N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为10N水平向右的力F作用，物体所受摩擦力的大小为 ，方向为 。
【学后反思】
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参考答案
1．BD
2．AD
3．A
4．C
5．不变；变大
6．最大静摩擦力fm≥8N，若只撤去10N的拉力，则物体能保持静止；若只撤去2N的力，物体可能保持静止也可能产生滑动。
7．20N，水平向左
8．2N，水平向右
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