第一讲力学的基本模型人教版

1、第一讲：力学的基本模型与被动力的受力特点第一讲：力学的基本模型与被动力的受力特点 物理模型的分类：物理模型的分类： 1 1、概念模型、概念模型: :质点与刚体、弹簧振子与单摆、理想气体、质点与刚体、弹簧振子与单摆、理想气体、点电荷等点电荷等 2 2、条件模型：例如阻力不计、条件模型：例如阻力不计 3 3、过程模型：例如匀速直线运动和匀变速直线运动等、过程模型：例如匀速直线运动和匀变速直线运动等 4 4、对象模型：如轻绳、轻杆、轻弹簧、轻滑轮之类的模型，、对象模型：如轻绳、轻杆、轻弹簧、轻滑轮之类的模型，我们把它称之为对象模型我们把它称之为对象模型。对象模型的基本特点对象模型的基本特点 1 1、

2、轻绳：、轻绳： 质量不计、形变不计、只能承受拉质量不计、形变不计、只能承受拉力不能承受压力，且拉力方向沿绳力不能承受压力，且拉力方向沿绳背离受力物背离受力物 内部张力处处相等内部张力处处相等 任一时刻绳子两端点在沿绳子方向任一时刻绳子两端点在沿绳子方向的速度大小相等体的速度大小相等体 绳子张力变化过程的时间不计绳子张力变化过程的时间不计FFAFBFCFA=FB=FC=F接上页接上页 小球小球A、B无论是用轻绳还是用轻杆无论是用轻绳还是用轻杆相连，在沿绳子或杆的方向，均有相连，在沿绳子或杆的方向，均有v1=v1/vv/二、轻杆二、轻杆 质量不计、形变不计、既能承受拉力也能承受压力，质量不计、形变

3、不计、既能承受拉力也能承受压力，小球小球A、B无论是用轻绳还是用轻杆相连，在沿绳子或无论是用轻绳还是用轻杆相连，在沿绳子或杆的方向，均有杆的方向，均有v1=v1/小球小球A、B杆的方向，有杆的方向，有v1=v1/当小球在竖直面内做圆当小球在竖直面内做圆周运动时，在最高点，周运动时，在最高点，细线不能产生支持力，细线不能产生支持力，细杆可以产生支持力细杆可以产生支持力v1vv/v2 内部弹力处处相等内部弹力处处相等 轻杆弹力变化过程的时间不计轻杆弹力变化过程的时间不计三、轻弹簧三、轻弹簧 质量不计、既能承受拉力也能承受压力，质量不计、既能承受拉力也能承受压力， 内部弹力处处相等；内部弹力处处相等

4、； 当弹簧与物体相连接时，弹簧的形变和由形变产生的当弹簧与物体相连接时，弹簧的形变和由形变产生的弹力不会发生突变弹力不会发生突变 四、被动力的分析四、被动力的分析 高中物理中遇到的力主要有：高中物理中遇到的力主要有： 重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力。重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力。 如果从力的大小、方向与研究对象所受其它力的作用如果从力的大小、方向与研究对象所受其它力的作用和运动状态是否有关的角度来考虑，这些力又可以分和运动状态是否有关的角度来考虑，这些力又可以分为主动力和被动力；为主动力和被动力； 如重力、电场力磁场力属于主动力，而弹力、摩擦力如重力、电场力磁场力属于主动力，而弹力、

5、摩擦力属于被动力属于被动力 1 1、被动力大小方向与研究对象所受的其它外力有关、被动力大小方向与研究对象所受的其它外力有关 无论是弹力还是静摩擦力，都是如此，对于滑动摩擦无论是弹力还是静摩擦力，都是如此，对于滑动摩擦力，由于它的大小与弹力的大小成正比，因此它的大力，由于它的大小与弹力的大小成正比，因此它的大小也间接地与研究对象所受的其它外力有关。小也间接地与研究对象所受的其它外力有关。例题例题1 1 所受重力为所受重力为G的木块放在木板的木块放在木板AB上，以上，以B端着地，在端着地，在A端用竖直向上的力端用竖直向上的力F使木板使木板缓缓向上倾斜缓缓向上倾斜.在木块相对静止在木板上在木块相对静

6、止在木板上的过程中的过程中 A、木块对木板的压力增大、木块对木板的压力增大 B、木块受的静摩擦增大；、木块受的静摩擦增大；C、拉力、拉力F逐渐减小逐渐减小 D、拉力、拉力F的力矩逐渐减小的力矩逐渐减小. ABGF例题例题2 2 置于水平地面上的物体受一水平作用力置于水平地面上的物体受一水平作用力F而保而保持静止，如图所示持静止，如图所示.现将作用力现将作用力F保持大小不变，保持大小不变，沿逆时针方向缓缓转过沿逆时针方向缓缓转过180，则在此过程中，则在此过程中物体对地面的正压力物体对地面的正压力N和地面给物体的摩擦力和地面给物体的摩擦力f的变化是的变化是A、N先变小后变大，先变小后变大，f 不

7、变不变 B、N不变，不变，f 先变小后变大先变小后变大C、N，f 都是先变大后变小都是先变大后变小 D、N，f 都是先变小后变大都是先变小后变大.F例题例题3 3 如图，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三如图，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即个力即F1、F2和静摩擦力作用，而且三个力的合力为和静摩擦力作用，而且三个力的合力为零，其中零，其中F110N，F22N，若撤去力，若撤去力F1，则木块在，则木块在水平方向受到的合力为（水平方向受到的合力为（ ）A、10N，方向向左，方向向左 B、6N，方向向右，方向向右C、2N，方向向左，方向向左 D、零、零F1F2若撤去的是若撤去的

8、是F2而不是而不是F1，则上述结果又为如何，则上述结果又为如何例题例题4 4： 如右图所示，位于斜面上的物块如右图所示，位于斜面上的物块M，在沿斜面，在沿斜面向上向上 的力的力F的作用下处于静止状态，则斜面作的作用下处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力为；用于物块的静摩擦力为； A方向可能沿斜面向上方向可能沿斜面向上B方向可能沿斜面向下方向可能沿斜面向下C大小可能为零大小可能为零D大小可能等于大小可能等于FMF2、被动力大小方向与研究对象所处的运动状态有关、被动力大小方向与研究对象所处的运动状态有关 被动力大小方向与研究对象所处的运动状态被动力大小方向与研究对象所处的运动状态有关，同样的接

9、触面，当研究对象的运动状有关，同样的接触面，当研究对象的运动状态不同时，有可能有弹力或静摩擦力的作用，态不同时，有可能有弹力或静摩擦力的作用，也可能没有摩擦力的作用。它的方向也可能也可能没有摩擦力的作用。它的方向也可能因运动状态的不同而不同，这一点在牛顿第因运动状态的不同而不同，这一点在牛顿第二定律的应用中我们的体会会更加深刻二定律的应用中我们的体会会更加深刻例题例题5 5 如图所示，木块在恒定拉力如图所示，木块在恒定拉力F作用下沿水平作用下沿水平向右做直线运动，且速度不断增大，则向右做直线运动，且速度不断增大，则F与与摩擦力的合力方向是摩擦力的合力方向是 A 向上偏右向上偏右 B 向上偏左向

10、上偏左 C 水平向左水平向左 D 竖直向上竖直向上Fv若上题中物体在做匀减速运动，则情况又若上题中物体在做匀减速运动，则情况又是如何？是如何？例题例题6 6 如图所示如图所示, ,一个质量为一个质量为m m的球挂在光滑车厢的竖直的球挂在光滑车厢的竖直壁上，试求下列三种情况下竖直壁对小球的弹力壁上，试求下列三种情况下竖直壁对小球的弹力和绳子对小球的拉力。和绳子对小球的拉力。（1 1）小车做匀速直线运动时）小车做匀速直线运动时（2 2）小车以一定的加速度水平向右匀加速运动时）小车以一定的加速度水平向右匀加速运动时（3 3）小车以一定的加速度水平向左匀加速运动时）小车以一定的加速度水平向左匀加速运动

11、时 分析与解答分析与解答: :当车厢做匀速直线运动时，根据受力情况可知：当车厢做匀速直线运动时，根据受力情况可知： F1=F2sin （1） F2cos=mg （2） 解得解得F1=mgtg F2=mg/cosmgF1F2xy接上页接上页当车厢向右做匀加速直线运动时当车厢向右做匀加速直线运动时根据受力情况情况可知根据受力情况情况可知F1F2sin=ma （1）F2cos-mg =0 （2）解得解得F1=mgtg+ma F2=mg/cosmgF1F2yx接上页接上页当车厢向左做匀加速直线运动时当车厢向左做匀加速直线运动时F2sinF1=ma （1）F2cos-mg =0 （2）解得解得F1=mg

12、tg-ma F2=mg/cosmgF1F2讨论：讨论： 当当agtg时，则有：时，则有：F1=0 F2=mg/cos ， =arctga/g例题例题7 7: : 如图所示，倾角为如图所示，倾角为的斜面上放一个质量为的斜面上放一个质量为M的盒子的盒子A，盒中有一个刚好与盒内壁相切的质，盒中有一个刚好与盒内壁相切的质量为量为m的球的球B，盒内光滑而底部与斜面间滑动，盒内光滑而底部与斜面间滑动摩擦系数为摩擦系数为，tg，用于斜面平行斜向下，用于斜面平行斜向下的力的力F推推A，问球与盒子的哪一壁相挤压，这一，问球与盒子的哪一壁相挤压，这一压力等于多少压力等于多少?例题例题8 8： 在港口码头常用图右所

13、示的传送带运送煤炭在港口码头常用图右所示的传送带运送煤炭等货物将物体无初速成地放上传送带的等货物将物体无初速成地放上传送带的A端，端，运动到运动到B点停止相对滑动，直到点停止相对滑动，直到D点后落下，点后落下，设设D段水平，木块的质量是段水平，木块的质量是m它与传送带之它与传送带之间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为，传送带倾斜部分与水，传送带倾斜部分与水平面的夹角是平面的夹角是，传送带匀速。则木块在，传送带匀速。则木块在AB段、段、BC段、段、CD段所受的摩擦力大小各为多段所受的摩擦力大小各为多少？少？A AB BCD分析与解：分析与解： 在在AB段，物体与传送带之间相对滑动，因此摩段，物体与传

14、送带之间相对滑动，因此摩擦力的大小为擦力的大小为f=mgcos，方向沿平行与传送带，方向沿平行与传送带向上；在向上；在BC段，物体与传送带之间相对静止，段，物体与传送带之间相对静止，物体做匀速直线运动，但物体受静摩擦力的作物体做匀速直线运动，但物体受静摩擦力的作用，其大小为用，其大小为f =mgsin，方向平行与传送带向，方向平行与传送带向上；在上；在CD段，物体在水平部分做匀速直线运动，段，物体在水平部分做匀速直线运动，因此所的摩擦力应该为零。从上面的实例我们因此所的摩擦力应该为零。从上面的实例我们可以看到，摩擦力的大小和方向与研究对象所可以看到，摩擦力的大小和方向与研究对象所处的运动状态有

15、密切的联系。处的运动状态有密切的联系。A AB BCD例题例题9 9如右图所示，如右图所示，C是水平地面，是水平地面，A、B是两个长方形是两个长方形物块，物块，F是作用在是作用在B上沿水平方向的力，试讨论上沿水平方向的力，试讨论下例几种情况下下例几种情况下A、B间的动摩擦因数间的动摩擦因数1和和B、C间的动摩擦因数间的动摩擦因数2的各种可能情况：的各种可能情况： A1=0，2=0 B1=0，20 C10，2=0 D10，20ABC物体物体AB以相同的速度向右作匀速成直线运动，以相同的速度向右作匀速成直线运动，物体物体AB以相同的加速度向右作匀加速成直线运动以相同的加速度向右作匀加速成直线运动物体物体AB以相同的加速度向右作匀减速成直线运动以相同的加速度