【正文】 ====================================================力知識要點(diǎn)：一、力的概念： 力是物體之間的相互作用。力的一種作用效果是使受力物體發(fā)生形變；另一種作用效果是使受力物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化，即產(chǎn)生加速度。這兩句話既提示我們研究力學(xué)問題首先要確定研究對象（突出相互作用雙方中的主體研究方向），又指出分析或量度受力可以從形變或加速度兩個方面下手，這也就成為了研究力學(xué)問題的總出發(fā)點(diǎn)。二、力的單位： 在國際單位制中，力的單位是牛頓。三、對力的概念的幾點(diǎn)理解： 力的物質(zhì)性。不論是直接接觸物體間力的作用，還是不直接接觸物體間力的作用；不論是宏觀物體間力的作用，還是微觀物體間力的作用，都離不開施力者，都離不開物質(zhì)。 力的相互性。施力者同時是受力者，作用力和反作用力大小相等，方向相反，同種性質(zhì)，分別作用在相應(yīng)的兩個物體上。并同時存在，同時消失。 力的矢量性。物體受力所產(chǎn)生的效果，不但與力的大小有關(guān)，還跟力的作用方向和作用位置有關(guān)。所以，力的大小、方向和作用點(diǎn)叫力的三要素。力的合成和分解遵從矢量平行四邊形法則。 力的作用離不開空間和時間。力的空間累積效應(yīng)往往對應(yīng)物體動能的變化；力的時間累積效應(yīng)往往對應(yīng)物體動量的變化。 在力學(xué)范圍內(nèi)，所謂形變是指物體形狀和體積的變化。所謂運(yùn)動狀態(tài)的改變是指物體速度的變化，包括速度大小或方向的變化，即產(chǎn)生加速度。四、力的種類： 力的分類方法非常多，常用的有按力的性質(zhì)命名；按力的效果命名；按力的本質(zhì)歸結(jié)。 比如：重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力、核力等等是按力的性質(zhì)命名的。張力、壓力、支持力、阻力、向心力等等是按力的效果命名的。自然界一切實在的相互作用，按本質(zhì)說，都可以歸結(jié)為四種，即：萬有引力，電磁力，強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力。高中物理課中出現(xiàn)的彈力、摩擦力、分子力從本質(zhì)上看都是微觀粒子間的電磁相互作用。核力又包括具有不同本質(zhì)的強(qiáng)相互作用和弱相互作用。五、重力： 重力的定義一般有以下兩種。（1）重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。（2）重力是宇宙中所有其他物體作用在該物體上萬有引力的合力。第一種定義方法強(qiáng)調(diào)重力是矢量，它本質(zhì)是引力但物體的重力不等于地球?qū)λ囊?。由于地球的自轉(zhuǎn)，除兩極以外，地面上其他地點(diǎn)的物體都隨地球一起，圍繞地軸做勻速圓周運(yùn)動。地球?qū)ξ矬w的萬有引力的一個分力指向地軸充當(dāng)物體繞地軸做勻速圓周運(yùn)動的向心力，另一個分力就是物體所受的重力。因此經(jīng)常說法是：重力是地球?qū)ξ矬w萬有引力的一個分力。第二種定義方法是對物體重力更為全面的定義。但因為在地球表面的物體，地球的引力要比其他物體的引力大得多，以致實際上可以把所有其他物體的引力忽略不計。在處理問題的實踐中，由于地球表面物體位置不同其繞地軸做勻速圓周運(yùn)動的向心力也不都相等但實際差別又不是很大，這樣就形成了在一般情況下。高中階段物體所受重力按等于地球萬有引力來處理。 重力的方向是豎直向下的。 重力的大小。物體的重力是隨在地球表面的位置不同而不同，由于地球赤道附近半徑大，其萬有引力就小，而圓周運(yùn)動向心力增大，所以重力隨緯度減小而減小。物體在同一地點(diǎn)的重力隨距地面高度增加而減小。重力大小可以用物體所受萬有引力大小來計算，還可以用牛頓第二定律來計算，這時重力可以寫成。重力大小在實際生活中可以用測力計測量。物體在平衡狀態(tài)下對測力計的拉力或壓力的大小就等于物體重力的大小。 真重和視重，失重與超重。有時候我們把物體所受的萬有引力作為物體的真重，而用測力計所測得的物體的重力叫物體的視重。以地球為參照物，在物體相對于地球靜止的情況下，其測力計測得的視重等于真重。如果物體在重力方向上具有加速度，物體在這一方向上受力就不平衡，使得跟物體相連的測力計上測得的視重就不等于真重。視重大于真重叫超重，視重小于真重叫失重。 重心。一個物體的各個部分都受到地球?qū)λ鼈冏饔昧Φ淖饔茫@些力的合力就是物體的重力，這些合力的作用點(diǎn)就叫物體的重心。 重心位置的特點(diǎn)：質(zhì)量分布均勻，形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心，如均勻球體的重心在它的球心。質(zhì)量不均勻物體的重心除了跟它的形狀有關(guān)外，還與質(zhì)量分布情況有關(guān)。 一個物體的重心是個固定點(diǎn)，與物體的放置位置和運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)；重心也不一定在物體上，例如質(zhì)量分布均勻的圓環(huán)的重心位于圓環(huán)的圓心處。 重心的位置可以用懸掛法測定。將物體懸掛并使其平衡，這時重力的作用點(diǎn)一定在懸線方向上，再換一個懸掛點(diǎn)，新的懸線也一定通過重心，前后兩線的交點(diǎn)就是重心的位置。六、彈力： 定義：發(fā)生形變的物體，在發(fā)生形變的同時，有恢復(fù)原狀的趨勢，因而對跟它接觸的物體要產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈力。 彈力產(chǎn)生的條件：（1）直接接觸；（2）發(fā)生彈性形變。 彈力的方向：兩個堅硬的物體之間由于壓縮或拉伸形變產(chǎn)生的彈力垂直于接觸面而和形成形變的趨勢相反即恢復(fù)原狀的趨勢。如圖1中，光滑球靜止在AOB面上，OB是水平面。由于球與AO接觸而無形變故皮有彈力產(chǎn)生，OB面產(chǎn)生形變有彈力產(chǎn)生，球受到過切點(diǎn)豎直向上的彈力N。圖2中均勻木棍放在光滑凹面上靜止，木棍受到彈力N1過B點(diǎn)與過B切線垂直，N2過A點(diǎn)垂直于木棍，均為凹面形變恢復(fù)的方向。 懸鏈、繩索等柔軟的物體只能拉伸而不能壓縮，所以它們由于形變產(chǎn)生的彈力一定沿繩或懸鏈，指向收縮方向。 直桿、可拉，可壓也可以產(chǎn)生其他方向的形變。因此直桿產(chǎn)生的彈力可以沿桿的軸向向里或向外，也可以不沿桿的軸向。例如圖3所示用繩索（質(zhì)量不計）和桿（質(zhì)量不計）分別固定一質(zhì)量為m的小球，在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動，若半徑相等，試說明在最高點(diǎn)小球速度最小值是多少？由于繩索只能拉伸在最高點(diǎn)其彈力最小值為零，重力充當(dāng)向心力。而桿連接的小球在最高點(diǎn)桿的支持力可以等于重力，小球受合力為零，速度可以得零。 彈力大小的計算：由于力的效果是使物體發(fā)生形變和使物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變，彈力的計算也可以從這兩個效果下手。 胡克定律：彈簧問題可以用此定律解決。在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力和彈簧的形變成正比?？梢詫懽鳎海街蠪表示彈簧的彈力，彈力是彈簧發(fā)生形變時對施力物體的作用力。x是彈簧的形變指伸長或縮短的長度。k叫彈簧的勁度系數(shù)，國際單位是牛/米。 一般物體的彈力可以用牛頓定律結(jié)合物體運(yùn)動狀態(tài)求出。 彈簧和繩索、桿或其他堅硬物體彈力變化情況不同。由于彈簧形變不能突變使彈簧的彈力也不能發(fā)生突變，而在高中物理中的繩索桿、堅硬物體、類似于剛體。即其形變極小而且可以發(fā)生突變，從而使得這類物體的彈力可以突變，其彈力大小和方向由物體運(yùn)動狀態(tài)去求得。例如圖4所示小球m用水平繩AO和與豎直方向或角的繩BO連接，處于平衡狀態(tài)。圖5中把BO由繩改為彈簧，其他條件相同。問繩AO剪斷瞬間小球所受合力的大小和方向？ 在圖4中小球受力如圖6。根據(jù)物體平衡條件，合力為零。剪斷AO瞬時，小球受力會發(fā)生突變，此時小球類似于單擺擺至最高點(diǎn)的情況，小球受合力方向與OB垂直指向平衡位置。在圖5中表示彈簧連接的小球在靜止?fàn)顟B(tài)與圖4分析相同，當(dāng)剪斷AO的瞬時，由于彈簧形變不能馬上消失，其彈力仍保持不變，重力也不變，因此剪斷AO瞬時m所受合力方向沿水平與AO當(dāng)初彈力向相反，大小等于平衡時AO的彈力，即合力為。如圖7所示。七、摩擦力： 定義：相互接觸的兩個物體，如果有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢，則兩物體接觸表面就會產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。 靜摩擦力和滑動摩擦力比較。 產(chǎn)生條件：兩個相互接觸物體有相對運(yùn)動趨勢時，物體間出現(xiàn)阻礙相對運(yùn)動趨勢的靜摩擦力。兩個相互接觸的物體有相對運(yùn)動時，物體間出現(xiàn)阻礙相對運(yùn)動的滑動摩擦力。 固態(tài)物體間摩擦力的方向：一定平行于接觸面。靜摩擦力一定和相對運(yùn)動趨勢方向相反，滑動摩擦力一定和相對滑動的方向相反。 摩擦力的大?。耗Σ亮Φ拇笮?，跟相互接觸物體的性質(zhì) ，及其表面的光滑程度有關(guān)，和物體的正壓力有關(guān)，一般地說和接觸面積無關(guān)。靜摩擦力大小可以從零變化到最大靜摩擦，具體大小由實際情況而定，而滑動摩擦力大小永遠(yuǎn)等于動摩因數(shù)與正壓力的乘積，即。 幾點(diǎn)注意： 要區(qū)分相對運(yùn)動方向和物體運(yùn)動方向，即摩擦力可以與物體運(yùn)動方向相同或相反。例如物體m放在傾斜的傳送帶上與傳送帶一起向斜上方共同勻速運(yùn)動，物體受到靜摩擦力方向與速度同向。如圖8。 摩擦力可以是動力也可以是阻力，它可以做正功也可以做負(fù)功。圖8中m所受的摩擦力對,m就做正功。 兩物體相對運(yùn)動時，一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和等于系統(tǒng)內(nèi)能增加量，即滑動摩擦力乘相對位移等于系統(tǒng)內(nèi)能增量。這個規(guī)律也告訴我們：作用力與反作用力的功并不一定永遠(yuǎn)相等。 判斷摩擦力的方向是難點(diǎn)，實際處理時可以假設(shè)接觸面光滑，再從相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢去判斷；也可以從力的平衡或運(yùn)動定律去判斷；或上述兩種方法兼而用之。 例如圖9所示，光滑水平面上平放物體A，A上再平放物體B，A在水平拉力F作用下沿水平面AB共同加速運(yùn)動，問B受摩擦力的方向和大??？ 設(shè)AB接觸面光滑，A在F作用下向右加速運(yùn)動，B對A有向左運(yùn)動趨勢，A要給B一個向右的靜摩擦力。設(shè)A、B質(zhì)量分別為，共同向右加速度為a。B除了受豎直方向的平衡力：重力和A對B支持力之外，一定有一個水平向右使物體產(chǎn)生加速度a的力，由題意可知這個力只能是A對B的靜摩擦力f。所以f向右且。物體的平衡知識要點(diǎn)：基礎(chǔ)知識 平衡狀態(tài)：物體受到幾個力的作用，仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，或繞固定的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)，這時我們說物體處于平衡狀態(tài)，簡稱平衡。 在力學(xué)中，平衡有兩種情況，一種是在共點(diǎn)力作用下物體的平衡；另一種是在幾個力矩作用下物體的平衡（既轉(zhuǎn)動平衡）。 要區(qū)分平衡狀態(tài)、平衡條件、平衡位置幾個概念。 平衡狀態(tài)指的是物體的運(yùn)動狀態(tài)，即靜止勻速直線運(yùn)動或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)；而平衡條件是指要使物體保持平衡狀態(tài)時作用在物體上的力和力矩要滿足的條件。至于平衡位置這個概念是指往復(fù)運(yùn)動的物體，當(dāng)該物體靜止不動的位置或物回復(fù)力為零的位置。它是研究物體振動規(guī)律時的重要概念，簡諧振動的物體在平衡位置時其合力不一定零，所以也不一定是平衡狀態(tài)。例如單擺振動到平衡位置時后合力是指向圓心的。 共點(diǎn)力的平衡 ⑴共點(diǎn)力：物體同時受幾個共面力的作用，如果這幾個力都作用在物體的同一點(diǎn)，或這幾個力的作用線都相交于同一點(diǎn)，這幾個力就叫做共點(diǎn)力。 ⑵共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是物體所受