2.由三角形定則還可以得到一個(gè)有用的推論:如果n個(gè)力首尾相接組成一個(gè)封閉多邊形,則這n個(gè)力的合力為零。
1.矢量的合成與分解都遵循平行四邊形定則(可簡(jiǎn)化成三角形定則),右圖示。
平行四邊形定則實(shí)質(zhì)上是一種等效替換的方法。一個(gè)矢量(合矢量)的作用效果和另外幾個(gè)矢量(分矢量)共同作用的效果相同,就可以用這一個(gè)矢量代替那幾個(gè)矢量,也可以用那幾個(gè)矢量代替這一個(gè)矢量,而不改變?cè)瓉?lái)的作用效果。
3.測(cè)量物體質(zhì)量的方法:
A.天平(桿秤),原理是利用力矩平衡的方法。
B.測(cè)力計(jì)(彈簧秤),利用力的平衡的方法。然后用公式:G=mg來(lái)計(jì)算。
C.應(yīng)用牛頓第二定律(動(dòng)力學(xué)的方法),測(cè)量物體受到的合外力和物體的加速度,由公式m=ΣF/A來(lái)計(jì)算。
2.區(qū)別:
A.從初級(jí)含義上看,質(zhì)量是所含物質(zhì)的多少,是物體的固有屬性;重力是由于物體受到地球的吸引而使物體受到的力。
B.從一般含義上看,質(zhì)量是物體慣性大小的量度;重力是產(chǎn)生重力加速度的原因。
C.從哲學(xué)的角度看,質(zhì)量是物體保持原狀態(tài)的原因;重力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
D.質(zhì)量是標(biāo)量;重力是矢量。
E.質(zhì)量測(cè)量的工具是天平(注意“復(fù)稱法”測(cè)物體的質(zhì)量);重力的測(cè)量工具是測(cè)力計(jì)(彈簧秤)。
F.質(zhì)量不隨位置而變化(在不考慮相對(duì)論效應(yīng)的前提下);重力隨位置而變化(微小,在地球表面緯度數(shù)越大,同一物體的重力越大;在同一緯度物體處的高度越高,同一物體的重力越小)。
1.聯(lián)系:在物體只受重力的情況下,對(duì)物體應(yīng)用牛頓第二定律:ΣF=ma,G=mg,g=9.8/s2。重力是產(chǎn)生重力加速度的原因。
(三)按產(chǎn)生條件分
1.場(chǎng)力(非接觸力、主動(dòng)力):重力,分子力,電場(chǎng)力,磁場(chǎng)力。
場(chǎng)力產(chǎn)生的條件、力的方向、力的大小的規(guī)律分別是:
(1)重力是物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的;重力的方向總是豎直向下的;物體受到的重力跟物體的質(zhì)量成正比(在地球上同一緯度且同一高度處)。
(2)分子力是分子之間的距離小于10r0(r0是分子間的平衡距離)才有較明顯作用的微觀作用,分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的,我們平常說(shuō)的分子力是指分子間引力和斥力的合力。分子間的距離大于r0,分子力表現(xiàn)為引力;分子間的距離小于r0,分子力表現(xiàn)為斥力。事實(shí)上分子間的引力和斥力都隨分子間的距離增大而減小,只不過(guò)分子間斥力變化得快些而已。
(3)電場(chǎng)力是帶電體之間的相互作用力,電荷處在電場(chǎng)中都要受到電場(chǎng)力的作用。電荷間相互作用的規(guī)律是:同種電荷互相排斥;異種電荷互相吸引。電荷在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力等于電荷所帶的電量與該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的乘積。
(4)磁場(chǎng)力是磁極在磁場(chǎng)中受到的作用力,其本質(zhì)是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力,更確切地說(shuō):磁場(chǎng)力是運(yùn)動(dòng)電荷對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。這就是磁現(xiàn)象的電本質(zhì).高中階段研究了兩種磁場(chǎng)力,這兩種力的方向可以由左手定則來(lái)判斷:伸出左手,四指并攏,拇指和四指垂直并在同一平面內(nèi),讓磁感線垂直穿過(guò)手心,四指指向電流的方向(正電荷運(yùn)動(dòng)的方向),那么,大拇指所指的方向就是電流(運(yùn)動(dòng)電荷)受力的方向.電流受到的磁場(chǎng)力即安培力F=IBLsinθ(其中θ為電流與磁感線之間的夾角)f=qBvsinθ(其中θ為電荷的速度與磁感線之間的夾角),這里要特別注意θ=0的情況,即電流(運(yùn)動(dòng)電荷)不受磁場(chǎng)力的情況。
2.接觸力(被動(dòng)力):彈力(拉力,壓力,支持力,張力,浮力),摩擦力。
接觸力產(chǎn)生的條件、力的方向、力的大小的規(guī)律分別是:
(1)彈力
①產(chǎn)生的條件:兩個(gè)物體直接接觸,并發(fā)生彈性形變。
②彈力的方向:
。畨毫、支持力的方向總是垂直于接觸面。
ⅱ.繩對(duì)物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。
ⅲ.桿對(duì)物體的彈力不一定沿桿的方向。如果輕直桿只有兩個(gè)端點(diǎn)受力而處于平衡狀態(tài),則輕桿兩端對(duì)物體的彈力的方向一定沿桿的方向。
[例1]如圖所示,光滑但質(zhì)量分布不均的小球的球心在O,重心在P,靜止在豎直墻和桌邊之間。試畫(huà)出小球所受彈力。
解:由于彈力的方向總是垂直于接觸面,在A點(diǎn),彈力F1應(yīng)該垂直于球面所以沿半徑方向指向球心O;在B點(diǎn)彈力F2垂直于墻面,因此也沿半徑指向球心O。
注意彈力必須指向球心,而不一定指向重心。又由于F1、F2、G為共點(diǎn)力,重力的作用線必須經(jīng)過(guò)O點(diǎn),因此P和O必在同一豎直線上,P點(diǎn)可能在O的正上方(不穩(wěn)定平衡),也可能在O的正下方(穩(wěn)定平衡)。
[例2]如圖所示,重力不可忽略的均勻桿被細(xì)繩拉住而靜止,畫(huà)出桿所受彈力。
解:A端所受繩的拉力F1沿繩收縮的方向,因此沿繩向斜上方;B端所受的彈力F2垂直于水平面豎直向上。
由于此直桿的重力不可忽略,其兩端受的力可能不沿桿的方向。
桿受的水平方向合力應(yīng)該為零。由于桿的重力G豎直向下,因此桿的下端一定還受到向右的摩擦力f作用。
[例3]圖中AC為豎直墻面,AB為均勻橫梁,其重為G,處于水平位置。BC為支持橫梁的輕桿,A、 B、C三處均用鉸鏈連接。試畫(huà)出橫梁B端所受彈力的方向。
解:輕桿BC只有兩端受力,所以B端所受壓力沿桿向斜下方,其反作用力輕桿對(duì)橫梁的彈力F沿輕桿延長(zhǎng)線方向斜向上方。
③彈力的大小
對(duì)有明顯形變的彈簧、橡皮條等物體,彈力的大小可以由胡克定律計(jì)算。對(duì)沒(méi)有明顯形變的物體,如桌面、繩子等物體,彈力大小由物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同決定。
。硕煽杀硎緸(在彈性限度內(nèi)):F=kx,還可以表示成ΔF=kΔx,即彈簧彈力的改變量和彈簧形變量的改變量成正比,其中k是比例常數(shù),即彈簧的勁度系數(shù)。勁度系數(shù)是一個(gè)有單位的量,在國(guó)際單位制中,F(xiàn)的單位是N,x的單位是m,k的單位是N/m。勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)單位長(zhǎng)度時(shí)的彈力。勁度系數(shù)跟彈簧的長(zhǎng)度、彈簧的材料、彈簧絲的粗細(xì)等等都有關(guān)系。
ⅱ.“硬”彈簧,是指彈簧的k值大。彈簧絲粗的硬彈簧比彈簧絲細(xì)的軟彈簧勁度系數(shù)大。(同樣的力F作用下形變量Δx小)
ⅲ.一根彈簧剪斷成兩根后,每根勁度k都比原來(lái)的勁度大;兩根彈簧串聯(lián)后總勁度變;兩根彈簧并聯(lián)后,總勁度變大。
[例4]如圖所示,兩物體重分別為G1、G2,兩彈簧勁度分別為k1、k2,彈簧兩端與物體和地面相連。用豎直向上的力緩慢向上拉G2,最后平衡時(shí)拉力F=G1+2G2,求該過(guò)程系統(tǒng)重力勢(shì)能的增量。
解:關(guān)鍵是搞清兩個(gè)物體高度的增量Δh1和Δh2跟初、末狀態(tài)兩根彈簧的形變量Δx1、Δx2、Δx1′、Δx2′間的關(guān)系。
無(wú)拉力F時(shí):Δx1=(G1+G2)/k1,Δx2= G2/k2,(Δx1、Δx2為壓縮量)
加拉力F時(shí):Δx1′=G2/k1,Δx2′=(G1+G2)/k2,(Δx1′、Δx2′為伸長(zhǎng)量)
而Δh1=(x1+Δx1′)-(x1-Δx1)=Δx1+Δx1′,Δh2=(Δx1′+Δx2′)+(Δx1+Δx2)
系統(tǒng)重力勢(shì)能的增量ΔEp= G1Δh1+G2Δh2
整理后可得:
(2)摩擦力
①摩擦力的產(chǎn)生條件為:兩物體直接接觸、相互擠壓、接觸面粗糙、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。這四個(gè)條件缺一不可。
兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件。(沒(méi)有彈力不可能有摩擦力)
②滑動(dòng)摩擦力大小
。诮佑|力中,必須先分析彈力,再分析摩擦力。
ⅱ.只有滑動(dòng)摩擦力才能用公式F=μFN,其中的FN表示正壓力,不一定等于重力G。
[例5]如圖所示,用跟水平方向成α角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運(yùn)動(dòng),木塊和天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求木塊所受的摩擦力大小。
解:由豎直方向合力為零可得FN=Fsinα-G,因此有:f =μ(Fsinα-G)
③靜摩擦力大小
ⅰ.必須明確,靜摩擦力大小不能用滑動(dòng)摩擦定律F=μFN計(jì)算,只有當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí),其最大值一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力,既Fm=μFN。其中μ是比例常數(shù),叫做動(dòng)摩擦因數(shù)。動(dòng)摩擦因數(shù)是由制成物體的材料決定的,材料不同,兩個(gè)物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)也不同;動(dòng)摩擦因數(shù)還跟接觸面的粗糙程度有關(guān)。在相同的壓力下,動(dòng)摩擦因數(shù)越大,滑動(dòng)摩擦力就越大。動(dòng)摩擦因數(shù)是兩個(gè)力的比值,沒(méi)有單位。
ⅱ.靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定,其可能的取值范圍是0<Ff≤Fm
其最大值一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力,既fm=μN(yùn)
[例6]
求:1)f如何變化?(先靜后動(dòng))
2)是哪個(gè)圖象?(動(dòng)f≤fm)
[例6]如圖所示,A、B為兩個(gè)相同木塊,A、B間最大靜摩擦力Fm=5N,水平面光滑。拉力F至少多大,A、B才會(huì)相對(duì)滑動(dòng)?
解:A、B間剛好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí),A、B間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于一個(gè)臨界狀態(tài),既可以認(rèn)為發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),摩擦力是滑動(dòng)摩擦力,其大小等于最大靜摩擦力5N,也可以認(rèn)為還沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),因此A、B的加速度仍然相等。分別以A和整體為對(duì)象,運(yùn)用牛頓第二定律,可得拉力大小至少為F=10N。
(研究物理問(wèn)題經(jīng)常會(huì)遇到臨界狀態(tài)。物體處于臨界狀態(tài)時(shí),可以認(rèn)為同時(shí)具有兩個(gè)狀態(tài)下的所有性質(zhì)。)
④摩擦力方向
。Σ亮Φ姆较蚩偸亲璧K相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì));摩擦力的方向總是平行接觸面;和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))的方向相反。
ⅱ.摩擦力的方向和物體的運(yùn)動(dòng)方向可能成任意角度。通常情況下摩擦力方向可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相同(作為動(dòng)力),可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相反(作為阻力),可能和物體速度方向垂直(作為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力)。在特殊情況下,可能成任意角度。
[例7]小車(chē)向右做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng),物體恰好沿車(chē)后壁勻速下滑。試分析下滑過(guò)程中物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的關(guān)系。
解:物體受的滑動(dòng)摩擦力始終和小車(chē)的后壁平行,方向豎直向上,而物體的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線,相對(duì)于地面的速度方向不斷改變(豎直分速度大小保持不變,水平分速度逐漸增大),所以摩擦力方向和運(yùn)動(dòng)方向間的夾角可能取90°和180°間的任意值。
由(1)、(2)、的分析可知:無(wú)明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動(dòng)力。就是說(shuō):彈力、靜摩擦力的大小和方向都無(wú)法由公式直接計(jì)算得出,而是由物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同決定的。
(3)彈力和靜摩擦力都是被動(dòng)力。
--為平衡而生,遇平衡而隱。
[例]兩個(gè)物體A和B,質(zhì)量分別為M和m,用跨過(guò)定滑輪的輕繩相連,A靜止于水平地面上,如圖1所示.不計(jì)摩擦, A對(duì)繩的作用力的大小與地面對(duì)A的作用力的大小分別為( )
A.mg,(M-m)g; B.mg,Mg; C.(M-m)g,Mg; D.(M+m)g,(M-m)g
[例]小物塊下滑時(shí),斜面體靜止。問(wèn):
1)大物體受到的摩擦力大小、方向?
----學(xué)生討論小物體勻速下滑、加速下滑、勻速上滑。
2)兩接觸面的摩擦系數(shù)與0的關(guān)系?----摩擦系數(shù)與f、N無(wú)關(guān)
(二)按效果分
壓力、支持力、拉力、動(dòng)力、阻力、向心力、回復(fù)力 ……
(一)按性質(zhì)分
重力(萬(wàn)有引力)、彈力、摩擦力、分子力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、核力……(按現(xiàn)代物理學(xué)理論,物體間的相互作用分四類:長(zhǎng)程相互作用有引力相互作用、電磁相互作用;短程相互作用有強(qiáng)相互作用和弱相互作用。宏觀物體間只存在前兩種相互作用。)
22.下面的圖表一和圖表二,是有關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)我國(guó)不同群體通過(guò)電視獲取科技信息情況調(diào)查。請(qǐng)根據(jù)圖表反映的情況,補(bǔ)充下面文段中A、B、C處空缺的內(nèi)容(不出現(xiàn)數(shù)字),使上下文語(yǔ)文語(yǔ)意連貫。
根據(jù)2005年中國(guó)公眾科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查,對(duì)我國(guó)不同群體獲取科技信息主要渠道分析的結(jié)果顯示:女性通過(guò)電視科普節(jié)目獲取科技信息的比例高于男性;不同年齡的群體通過(guò)電視科普節(jié)目獲取的科技信息比例也有差異;_______A________其中小學(xué)以下文化程度的比例高達(dá)95.9%;家政人員是電視科普節(jié)目的觀眾主體,而高校教師的比例相對(duì)較低,可見(jiàn)______B______。上面的分析結(jié)果告訴我們,如果________C______________,電視科普節(jié)目就會(huì)更有針對(duì)性。
20.仿照下面這句話,另選一中景物進(jìn)行描寫(xiě)。要求局勢(shì)基本一致,并運(yùn)用比擬、比喻和排比的修辭手法。(5分)
層層的葉子中間,零星的點(diǎn)綴著些白花,有裊娜地開(kāi)著的,有羞澀地打著朵兒的;正如一粒粒的明珠,又如碧天里的星星,又如剛出浴的美人。
答:
答案示例:悠悠白云中,隱約地橫亙著一座座青山,有靦腆地躲進(jìn)霧靄的,有大方地露出真容的;正如一把把直指蒼穹的利劍,又如碧空中騰飛的巨龍,又如綿延不斷的綠色屏障。
(09年廣東卷)
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