北师大版物理《第七章运动和力》知识点归纳。
一、力的定义:力是物体之间的相互作用。(1)力具有物质性:
力不能离开物体而存在。说明:①对某一物体而言,可能有一个或多个施力物体。
②并非先有施力物体,后有受力物体。
2)力具有相互性:一个力总是关联着两个物体,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体。
说明:①相互作用的物体可以直接接触,也可以不接触。
力的大小用测力计测量。
3)力具有矢量性:力不仅有大小,也有方向。
4)力的作用效果:使物体的形状发生改变;使物体的运动状态发生变化。(5)力的种类:
根据力的性质命名:如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。②根据效果命名:如压力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等。
说明:根据效果命名的,不同名称的力,性质可以相同;同一名称的力,性质可以不同。二、重力。
定义:由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力。说明:①地球附近的物体都受到重力作用。
重力是由地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的吸引力。③重力的施力物体是地球。
在两极时重力等于物体所受的万有引力,在其它位置时不相等。(1)重力的大小:g=mg
说明:①在地球表面上不同的地方同一物体的重力大小不同的,纬度越高,同一物体的重力越大,因而同一物体在两极比在赤道重力大。
一个物体的重力不受运动状态的影响,与是否还受其它力也无关系。③在处理物理问题时,一般认为在地球附近的任何地方重力的大小不变。(2)重力的方向:竖直向下(即垂直于水平面)
说明:①在两极与在赤道上的物体,所受重力的方向指向地心。②重力的方向不受其它作用力的影响,与运动状态也没有关系。(3)重心:物体所受重力的作用点。
重心的确定:①质量分布均匀。物体的重心只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体,它的重心就在几何中心上。
质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。③薄板形物体的重心,可用悬挂法确定。说明:①物体的重心可在物体上,也可在物体外。
重心的位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。
引入重心概念后,研究具体物体时,就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示,于是原来的物体就可以用一个有质量的点来代替。三、弹力。
1)形变:物体的形状或体积的改变,叫做形变。
说明:①任何物体都能发生形变,不过有的形变比较明显,有的形变及其微小。②弹性形变:撤去外力后能恢复原状的形变,叫做弹性形变,简称形变。
2)弹力:发生形变的物体由于要恢复原状对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。说明:①弹力产生的条件:接触;弹性形变。
弹力是一种接触力,必存在于接触的物体间,作用点为接触点。③弹力必须产生在同时形变的两物体间。④弹力与弹性形变同时产生同时消失。
3)弹力的方向:与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。几种典型的产生弹力的理想模型:
轻绳的拉力(张力)方向沿绳收缩的方向。注意杆的不同。
点与平面接触,弹力方向垂直于平面;点与曲面接触,弹力方向垂直于曲面接触点所在切面。③平面与平面接触,弹力方向垂直于平面,且指向受力物体;球面与球面接触,弹力方向沿两球球心连线方向,且指向受力物体。
4)大小:弹簧在弹性限度内遵循胡克定律f=kx,k是劲度系数,表示弹簧本身的一种属性,k仅与弹簧的材料、粗细、长度有关,而与运动状态、所处位置无关。其他物体的弹力应根据运动情况,利用平衡条件或运动学规律计算。
四、摩擦力。
1)滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上相当于另一个物体滑动的时候,要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力。说明:①摩擦力的产生是由于物体表面不光滑造成的。
摩擦力具有相互性。
滑动摩擦力的产生条件:a.两个物体相互接触;b.两物体发生形变;c.两物体发生了相对滑动;d.接触面不光滑。
滑动摩擦力的方向:总跟接触面相切,并跟物体的相对运动方向相反。
说明:①“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”
滑动摩擦力可能起动力作用,也可能起阻力作用。ⅲ滑动摩擦力的大小:f=μfn
说明:①fn两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力。应具体分析。②μ与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关,无单位。③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。
效果:总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动。
2)滚动摩擦:一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦,滚动摩擦比滑动摩擦要小得多。(3)静摩擦力:
两相对静止的相接触的物体间,由于存在相对运动的趋势而产生的摩擦力。说明:静摩擦力的作用具有相互性。
静摩擦力的产生条件:a.两物体相接触;b.相接触面不光滑;c.两物体有形变;d.两物体有相对运动趋势。
静摩擦力的方向:总跟接触面相切,并总跟物体的相对运动趋势相反。说明:①运动的物体可以受到静摩擦力的作用。
静摩擦力的方向可以与运动方向相同,可以相反,还可以成任一夹角θ。③静摩擦力可以是阻力也可以是动力。
静摩擦力的大小:两物体间的静摩擦力的取值范围0<f≤fm,其中fm为两个物体间的最大静摩擦力。静摩擦力的大小应根据实际运动情况,利用平衡条件或牛顿运动定律进行计算。
说明:①静摩擦力是被动力,其作用是与使物体产生运动趋势的力相平衡,在取值范围内是根据物体的“需要”取值,所以与正压力无关。
最大静摩擦力大小决定于正压力与最大静摩擦因数(选学)fm=μsfn。ⅳ效果:总是阻碍物体间的相对运动的趋势。
五、编外*力的合成。
求几个共点力的合力,叫做力的合成。
1)力是矢量,其合成与分解都遵循平行四边形定则。(2)一条直线上两力合成,在规定正方向后,可利用代数运算。(3)互成角度共点力互成的分析。
两个力合力的取值范围是|f1-f2|≤f≤f1+f2
共点的三个力,如果任意两个力的合力最小值小于或等于第三个力,那么这三个共点力的合力可能等于零。
同时作用在同一物体上的共点力才能合成(同时性和同体性)。④合力可能比分力大,也可能比分力小,也可能等于某一个分力。力的分解。
求一个已知力的分力叫做力的分解。
1)力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则。
2)已知两分力求合力有唯一解,而求一个力的两个分力,如不限制条件有无数组解。要得到唯一确定的解应附加一些条件:
已知合力和两分力的方向,可求得两分力的大小。
已知合力和一个分力的大小、方向,可求得另一分力的大小和方向。
已知合力、一个分力f1的大小与另一分力f2的方向,求f1的方向和f2的大小:若f1=fsinθ或f1≥f有一组解若f>f1>fsinθ有两组解若f<fsinθ无解。
3)在实际问题中,一般根据力的作用效果或处理问题的方便需要进行分解。(4)力分解的解题思路。
力分解问题的关键是根据力的作用效果画出力的平行四边形,接着就转化为一个根据已知边角关系求解的几何问题。必须注意:把一个力分解成两个力,仅是一种等效替代关系,不能认为在这两个分力方向上有两个施力物体。
二、力的正交分解法。
在处理力的合成和分解的复杂问题上的一种简便的方法:正交分解法。
正交分解法:是把力沿着两个选定的互相垂直的方向分解,其目的是便于运用普通代数运算公式来解决矢量的运算。力的正交分解法步骤如下:
1)正确选定直角坐标系。通常选共点力的作用点为坐标原点,坐标轴方向的选择则应根据实际情况来确定,原则是使坐标轴与尽可能多的力重合,即是使需要向两坐标轴分解的力尽可能少。(2)分别将各个力投影到坐标轴上。
分别求x轴和y轴上各力的投影合力fx和fy,其中:fx=f1x+f2x+f3x+……fy=f1y+f2y+f3y+……
注意:如果f合=0,可推出fx=0,fy=0,这是处理多个作用下物体平衡物体的好办法,以后会常常用到。(仅供参考)
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