宋艳云
一、力的基础知识
1.力是物体之间的相互作用。自然界中存在四种相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。
2.力不能离开物体而独立存在,有力就有施力物体和受力物体,受力物体同时也是施力物体,施力物体同时也是受力物体。
3.力是矢量,有大小和方向,力的运算规律遵循平行四边形定则(或三角形定则)。
4.力的作用效果是改变物体的运动状态,使物体发生形变。
5.力的表示方法:力的图示和力的示意图。力的图示是从力的作用点沿力的方向画出的有刻度的有向线段,表示出力的大小、方向和作用点;力的示意图是受力分析时作出的表示物体受到某一力的有向线段。
二、五种性质力
(一)万有引力和万有引力定律
1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间的距离r的平方成反比。
2.公式:F=Gm1m2/r2 ,其中G=6.67x10-11 N·m2/kg2 ,叫引力常量。
3.适用条件
4.牛顿发现万有引力定律,卡文迪许利用扭秤实验测出引力常量G。
5.重力
产生条件、大小、方向、重心。
(二)弹力
1.定义:發生弹性形变的物体,由于要恢复原状,会对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
2.产生条件:物体相互直接接触,并且发生弹性形变。
3.方向:弹力的方向总是与施力物体弹性形变的方向相反。
4.大小:弹力大小与物体的形变有关。
(三)摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫摩擦力。
2.产生条件
3.方向
(1)静摩擦力的方向总是沿着接触面,与物体相对运动趋势的方向相反。
(2)滑动摩擦力的方向总是沿着接触面,与物体相对运动的方向相反。
4.大小
5.作用效果
6.摩擦力与弹力的联系
(1)物体间有摩擦力一定存在弹力,物体间有弹力不一定存在摩擦力。
(2)摩擦力的方向与弹力的方向垂直。
(3)对物体受力分析时,先画出重力,在找出与物体接触的接触面,画出弹力,再分析是否存在摩擦力。
(四)电场力
1.库伦力和库仑定律
2.静电力
(五)磁场力
1.安培力
2.洛伦兹力
三、两种效果力
(一)向心力
1.定义:做匀速圆周运动的物体一定受到指向圆心的合力,这个合力叫做向心力。
2.大小:F=mv2/r,m为物体的质量,v为物体的速度,r为圆周运动的半径。
3.导出公式:F=ma=mv2/r=mω2r=4π2mr/T2=mvω=4π2mrf2
4.方向:向心力的方向时刻指向圆心,从不同的角度指向圆心,方向时刻在变,向心力一定是变力。
5.向心力是根据力的作用效果命名的,凡是产生向心加速度的力,不管属于哪种性质,都是向心力。对物体受力分析时,按性质力分析。
6.做匀速圆周运动的物体所受合力全部提供向心力;做变速圆周运动的物体所受合力的一部分提供向心力,另一部分在切线方向上改变线速度的大小。
(二)回复力
1.定义:使振动物体返回平衡位置的力。
2.特征
(1)回复力是以效果命名的力,方向时刻指向平衡位置。
(2)回复力是振动物体在振动方向上的合外力。
(3)回复力可能是几个力的合力,可能是某一个力,还可能是某一个力的分力,因而回复力不一定等于物体的合外力。
3.简谐运动的回复力大小:F=-Kx,K为常数,x为振动物体离开平衡位置的位移。即简谐运动所受回复力大小总是与位移的大小成正比,方向与位移的方向相反。
4.回复力的方向总是指向平衡位置,是方向和大小都在变化的变力。
四、建立物理模型提高学生分析问题、解决问题的能力
(一)直线运动模型分为以下三种
1.物体在水平面上的运动,如车的启动加速、匀速和减速运动。
2.物体在斜面上的运动,可沿斜面向上运动,也可沿斜面向下运动。
3.物体在竖直方向上的运动,如起重机吊起物体在竖直方向的运动、自由落体运动、竖直上抛运动。
(二)曲线运动模型分为两种
1.平抛运动、带电粒子垂直进入匀强电场做类平抛运动、斜抛运动。
2.圆周运动、水平面上的圆周运动、竖直面上的圆周运动、天体运动、带电粒子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动、带电粒子在电场中做圆周运动。
(三)简谐运动模型有两种:弹簧振子和单摆
使学生们熟练掌握以上物理模型的受力特点,分析出力、加速度、速度、位移和时间五个物理量之间的关系。任何一个复杂的物体运动都是由物理模型复合而成的。掌握了物理模型,解题时可达到事半功倍的效果。
(四)分析物理问题的一般方法
1.确定研究对象,根据题中的信息,找出已知条件,同时注意物体所处的状态,即是静止的还是运动的。
2.对物体进行受力分析。按性质力对物体受力分析的顺序:一画重力;二围绕物体看一周,看看有几处与物体接触,找到与物体接触的接触面,先画弹力再画摩擦力;三看物体是否带电,若物体带电,周围空间存在电场、磁场,在画出电场力、磁场力。(在研究带电粒子在电磁场中运动问题时,注意是否忽略粒子的重力。)
3.根据物体的受力情况和已知条件确定物体的运动状态。若物体处于平衡状态,应用物体所受合外力为零求解;若物体运动,先判断出物体是做直线运动还是做曲线运动,在选用牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒和运动学公式求解;若物体的运动由直线运动和曲线运动组成,可应用物理模型分段求解,在运用动能定理和机械能守恒定律时,也可以全过程列方程求解。
4.规范学生书写计算题的步骤,一行书写一个内容,先列方程,然后联立方程求解,计算时注意物理量的单位。