重力与弹力

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重力

1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。

2.大小:G=mg,g是自由落体加速度。

①g与物体所处的纬度的关系:g随纬度的升高而增大;在赤道处g最小,在两极处g最大。

②g与高度的关系:g随高度的升高而减小。

3.方向:竖直向下。(竖直向下是指垂直于水平面向下,不能说成“垂直于支持面向下”“指向地心”。)

4.作用点:重心。

(1)重心的定义:一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫作物体的重心。

(2)重心是物体各部分所受重力的等效作用点,并不是只有物体的重心才受到重力作用。

(3)重心的位置除跟物体的形状有关外,还跟物体的质量分布有关。

①质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心。

②重心的位置可以在物体上,也可以在物体外。

力的表示方法

1.力的图示:用有向线段表示力。

①有向线段的长短表示力的大小;

②箭头表示力的方向;

③箭尾(或箭头)表示力的作用点。

2.力的示意图:在不需要准确标度力的大小时,通常只需画出力的作用点和方向。

力的图示与力的示意图的比较

弹力

1.接触力:在物体与物体接触时发生的相互作用力。接触力按其性质可以分为弹力和摩擦力。

2.形变:物体在力的作用下形状或体积发生改变,这种变化叫作形变。

3.弹力:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力。

产生弹力的两个条件

(1)两物体间相互接触。

(2)发生弹性形变。(有挤压)

4.常见弹力:平时所说的压力、支持力和拉力等都是弹力。

弹力的方向

1.压力和支持力的方向垂直于物体的接触面,指向受力物体。

2.绳的拉力方向沿着绳而指向绳收缩的方向。

3.弹簧的弹力方向沿着弹簧的轴线方向,被拉伸时产生拉力,被压缩时产生支撑力。

常见的弹力方向

(1)平面与平面

弹力的方向:垂直于公共接触面指向受力物体

(2)点与平面接触

弹力方向:过接触点垂直于平面指向受力物体。

(3)点与曲面接触

弹力方向:与过接触点的切面垂直,指向受力物体。

(4)曲面与曲面

弹力方向:垂直于公共切面指向受力物体。

(5)轻杆、轻绳、轻弹簧的弹力方向

轻绳:弹力方向只能沿绳收缩的方向。

轻杆:弹力方向可以沿杆的方向也可以不沿杆的方向,如下图的例子。

(左图弹力F沿杆的方向;右图F由二力平衡知方向竖直向上,不沿杆的方向)

轻弹簧:弹力方向和弹簧形变的方向相反。

弹力的有无判断

(1)条件法:根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判断发生明显形变的情况(如弹簧、橡皮条等)

(2)假设法:可以假设将与物体接触的另一物体撤去,看物体还能否保持原来的状态,若能,则无弹力;若不能,则有弹力。

(3)状态法:因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合,所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力。

(4)替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换(如将侧壁、斜面用海绵来替换,将硬杆用轻弹簧来替换等)。

胡克定律

1.弹性形变:物体在发生形变后,如果撤去作用力能够恢复原状,这种形变叫作弹性形变。

2.弹性限度:如果物体的形变过大,超过一定限度,撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度。

3.内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。

4.表达式:F=kx。

5.劲度系数:其中k为弹簧的劲度系数,单位为牛顿每米,符号是N/m。k是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。

对胡克定律F=kx的理解

1.适用范围:弹簧的形变必须在弹性限度内。

2.x的意义:是弹簧的形变量,即弹簧的伸长量(L-Lo)或压缩量(Lo — L),注意不是弹簧的长度。

3.k的意义:是弹簧的劲度系数,由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。

4.F—­x图像:是一条过原点的倾斜直线(如图所示),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。

5.推论式ΔF=kΔx:弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比。

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高中物理知识点总结

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