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1、力、物体的平衡力、物体的平衡1力、重力和弹力力、重力和弹力第二章一、力的概念一、力的概念1.力力是是对对的的作作用用，物物体体间间力力的作用是的作用是的的.2.力力的的作作用用效效果果：改改变变物物体体或或使物体使物体.3.力的三要素是力的三要素是、.物体物体物体物体相互相互运动状态运动状态发生形变发生形变大小大小方向方向作用点作用点二、重力的概念二、重力的概念1.重重力力是是由由于于地地球球的的而而使使物物体体受受到到的的力力，但但并并不不是是地地球球对对物物体体的的万万有有引引力力，在在忽忽略地球自转时方可认为重力等于万有引力略地球自转时方可认为重力等于万有引力.2.重重力力的的大大小小与
2、与成成正正比比，公公式式，式中，式中g的大小与的大小与有关有关.3.重重力力的的方方向向总总是是(不不一一定定指指向向地心地心).4.物物体体所所受受重重力力的的作作用用点点叫叫物物体体的的重重心心，它它不不一一定定在在物物体体上上，对对于于规规则则匀匀质质物物体体它它在在物物体的体的.吸引吸引质量质量G=mg高度、纬度高度、纬度竖直向下竖直向下几何中心几何中心三、弹力三、弹力1.弹力的产生条件：弹力的产生条件：；弹弹力力是是施施加给加给的力的力.2.弹弹力力的的方方向向总总是是与与施施力力物物体体要要恢恢复复形形 变变 的的 方方 向向；轻轻 绳绳 的的 拉拉 力力 总总 是是；轻轻杆杆的的
3、弹弹力力沿沿杆杆方方向向；压压力力、支支 持持 力力 的的 方方 向向 总总 与与 垂垂 直直 并并 指指 向向 .接触并发生接触并发生弹性形变弹性形变产生形变的物体产生形变的物体与它接触的物体与它接触的物体相同相同沿绳指向绳收缩的方向沿绳指向绳收缩的方向不一定不一定接触面接触面被压或被支持被压或被支持的物体的物体3.弹力的大小与施力物体发生弹力的大小与施力物体发生的的有关，弹簧的弹力在弹有关，弹簧的弹力在弹性限度内其大小与性限度内其大小与成正成正比，即比，即;其他弹力大小往其他弹力大小往往根据往根据或或间接求解间接求解.形变形变形变量形变量F=kx平衡条件平衡条件牛顿运动定律牛顿运动定律对重
4、力的理解对重力的理解 设设想想地地球球是是质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体，同同一一个个物物体体分分别别位位于于赤赤道道、北北极极和和北北纬纬60上上某某一一位位置置时时，物物体体所所受受万万有有引引力力和和重重力力依依次次是是F1、F2、F3和和G1、G2、G3，试比较它们的大小关系，试比较它们的大小关系.由由题题设设可可知知同同一一个个物物体体在在地地球球不不同同位位置置时时到到球球心心的的距距离离一一样样，由由万万有有引引力力定定律律公公式式可可知知在在各各个个位位置置所所受受的的万万有有引引力力大大小小是是一一样样的的，而而重重力力是是万万有有引引力力的的一一个个分分力力，另另一一
5、分分力力为为物物体体随随地地球球自自转转而而绕绕地地轴轴转转动动的的向向心心力力，由由F向向m2r可可知知：随随纬纬度度的的增增大大所所需需向向心心力力变变小小，结结合合力力的的平平行行四四边边形形定定则则可可知知纬纬度度越越高高另另一一分分力力重重力力就就越越大大，到到达达两两极极处处向向心心力力为为零零，重重力力大小与万有引力大小相等大小与万有引力大小相等.理理解解重重力力与与万万有有引引力力的的关关系系是是本本题题关关键键，同同时时对对于于“赤赤道道”“南南北北极极”“纬纬度度”等地理常识要有一定的了解等地理常识要有一定的了解.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.将将物物体体从从
6、某某地地运运往往同同地地的的一一座座高高山山山山顶上时物体的质量会变小顶上时物体的质量会变小B.将将物物体体从从某某地地运运往往同同地地的的一一座座高高山山山山顶上时物体的重力会变小顶上时物体的重力会变小C.一一物物体体形形状状改改变变后后，其其重重心心一一定定会会随随着改变着改变D.一物体形状改变后，其重心一定不变一物体形状改变后，其重心一定不变 高高度度越越高高，万万有有引引力力越越小小，随随地地球球自自转转的的向向心心力力越越大大，重重力力越越小小，但但质质量量不不变变，所所以以A错错误误，B正正确确；重重心心位位置置与与物物体体质质量量的的分分布布以以及及物物体体的的形形状状有有关关，
7、物物体体形形状状改改变变后后重重心心可可能能跟跟着着改改变变也也可可不不变变，所所以以C、D错误错误对弹力有无、大小、方向的判断对弹力有无、大小、方向的判断如如图图216所所示示，固固定定在在小小车车上上支支架架的的斜斜杆杆与与竖竖直直杆杆的的夹夹角角为为，在在斜斜杆杆下下端端固固定定有有质质量量为为m的的小小球球，下下列列关关于于杆杆对对球球的的作作用用力力F的的判判断断中中，正正确确的是的是()图图216A.小车静止时，杆对球没有弹力小车静止时，杆对球没有弹力B.小小车车静静止止时时，方方向向沿杆向上沿杆向上C.小小车车向向右右以以加加速速度度a运运动动时时，F=ma/sinD.小车向右以
8、加速度小车向右以加速度a运动时，运动时，物物体体的的微微小小形形变变有有时时很很难难用用肉肉眼眼观观察察，这这时时可可以以用用假假设设法法来来判判断断弹弹力力的的有有无无，小小车车静静止止时时，由由物物体体的的平平衡衡条条件件知知杆杆对对球球的的作作用用力力方方向向竖竖直直向向上上，且且大大小等于球的重力小等于球的重力mg，选项，选项AB错错.小小车车向向右右以以加加速速度度a运运动动，设设小小球球受受杆杆的的作作用用力力方方向向与与竖竖直直方方向向的的夹夹角角为为，如如图图所所示示.根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律有有：Fsin=ma，即即：F=ma/sin，显显然然角角只只与与a与与g的的
9、比比值值有有关关，与与角角无无关关；同同时时从从图图中中可可知知F的的竖竖直直分分量量大大小小等等于于小小球球重重力力mg，F水水平平分分量量要要提提供供加加速速度度a，即即大大小小为为ma，由由勾勾股股定定理理可可知知：，选选项项C错，错，D正确正确.对对于于弹弹力力有有无无，常常用用假假设设法法进进行行判判断断；对对于于弹弹力力的的大大小小与与方方向向，若若是是平平衡衡状状态态常常用用平平衡衡条条件件进进行行判判断断，若若是是非非平平衡衡状状态态，则则常常用用牛牛顿顿运运动动定定律律来来进进行行判判断断；若若是是弹弹簧簧的的弹弹力力还还可可用用胡胡克克定律定律F=kx计算计算.(2009上
10、海金山区上海金山区)如图如图217所示，所示，100个个大小相同、质量均为大小相同、质量均为m且无摩擦的球，静止且无摩擦的球，静止放置于两个相互垂直且光滑的平面上，平面放置于两个相互垂直且光滑的平面上，平面AB与水平面夹角为与水平面夹角为30，则第，则第2个小球共受到个小球共受到 个力的作用，第个力的作用，第2个小球对第个小球对第3个小球的作用个小球的作用力大小为力大小为 .四四49mg图图217第第2个小球受重力、第个小球受重力、第3个小球对它沿斜个小球对它沿斜面向下的压力、第面向下的压力、第1个小球对它沿斜面向个小球对它沿斜面向上的支持力，斜面对它的垂直板的支持上的支持力，斜面对它的垂直板
11、的支持力，共四个力，其中力，共四个力，其中2、3小球间相互作小球间相互作用力为用力为98mgsin30=49mg.如如图图218所所示示，四四个个完完全全相相同同的的轻轻弹弹簧簧都都处处于于水水平平位位置置，它它们们的的右右端端受受到到大大小小均均为为F的的拉拉力力作作用用，而而左左端端的的情情况各不相同：况各不相同：中弹簧的左端固定在墙上；中弹簧的左端固定在墙上；中弹簧的左端受大小也为中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；的拉力作用；中中弹弹簧簧左左端端拴拴一一小小物物块块，物物块块在在光光滑滑水水平桌面上滑动；平桌面上滑动；中中弹弹簧簧左左端端拴拴一一物物块块，物物块块在在有有摩摩擦擦的的水
12、水平平桌桌面面上上滑滑动动；若若认认为为弹弹簧簧的的质质量量都都为为零零，以以l1、l2、l3、l4依依次次表表示示四四个个弹弹簧簧的的伸伸长长量量，则则有有()A.l1l2B.l3l4C.l3l1D.l2=l4图图218弹弹簧簧弹弹力力即即为为弹弹簧簧内内部部张张力力大大小小.怎怎样样确确定定弹弹簧簧内内部部某某处处张张力力大大小小呢呢？我我们们可可以以选选取取弹弹簧簧中中某某一一段段，分分析析其其受力情况即可顺利得出受力情况即可顺利得出.如如图图(甲甲)所所示示,取取弹弹簧簧的的AB段段，AB段段受受力力情情况况如如图图(乙乙)所所示示，由由F-T=ma知知，当当a=0时时FT，可可知知在
13、在图图217中中四四种种情情况况下下弹弹簧簧内内部部张张力力都都为为T=F，再再根根据据胡胡克克定定律律知知四四种种选选项项情情况况下下弹弹簧簧形形变变量量都都相等，选项相等，选项D正确正确.解决本题有两个关键之处：解决本题有两个关键之处：一一是是弹弹簧簧读读数数到到底底显显示示什什么么位位置置作作用力？用力？二二是是弹弹簧簧内内部部张张力力怎怎样样求求解解？要要求求解解弹弹簧簧内内部部弹弹力力，当当然然要要隔隔离离其其中中一一部部分弹簧，运用隔离法分析之分弹簧，运用隔离法分析之.如如图图218所所示示，a、b为为两两根根相相连连的的轻轻质质弹弹簧簧，它它 们们 的的 劲劲 度度 系系 数数 分分 别别 为为ka=1103N/m,kb=2103N/m;原原长长分分别别为为La=6cm,Lb=4cm.在在下下端端挂挂一一物物体体G，物物体体受受到到的的重重力力为为10N,平衡时平衡时()图图218A.弹弹簧簧a下下端端受受到到的的拉拉力力为为4N,b下下端受到的拉力为端受到的拉力为6NB.弹弹簧簧a下下端端受受到到的的拉拉力力为为10N,b下下端受到的拉力为端受到的拉力为10NC.弹弹簧簧a的的长长度度变变为为7cm,b的的长长度度变变为为5.5cmD.弹弹簧簧a的的长长度度变变为为6.4cm,b的的长长度度变为变为4.3cm