第三節(jié)重力-彈力-摩擦力

五、摩擦力第三節(jié)

重力彈力摩擦力四、彈力一、力二、力的圖示三、重力

一、力通過長期實踐，人們認識到：物體運動狀態(tài)的改變或物體形狀的改變，都是由于物體間相互作用的結果。于是人們歸納出，力是物體間的相互作用。寫字時，手要對筆施力，才能抓牢筆桿書寫；同時，筆桿對我們的手也施加了力，三個手指都被筆桿擠變了形。踢足球時，足球受到腳對它施加的力，向前滾去；同時，腳也會受到足球對它施加的力，腳趾可能會感到疼痛。如果一個物體的運動狀態(tài)或形狀發(fā)生了改變，我們就可以推斷，該物體受到了力的作用。力的大小可以用彈簧秤測量。力的SI單位是N（牛）。力是矢量，既有大小，又有方向。力的作用效果不僅與力的大小、方向有關，還跟力作用在物體上的作用點有關。因此，要把一個力準確地表達出來，就要表明力的這三個要素。人們常用有向線段表示力。線段是按一定標度畫出的，它的長短表示力的大小，它的箭頭指向表示力的方向，箭尾表示力的作用點。這種表示力的方法，叫作力的圖示。例如，一個大小為100N，與水平方向的夾角為30°的拉力的圖示，如左圖所示。

二、力的圖示有時只需畫出力的示意圖，即只畫出力的作用點和方向，表示物體在這個方向上受到了力，如右圖

所示。重力的方向總是豎直向下的，并可認為是作用在物體的重心上，如右圖所示。人們通常把處于地面附近的物體受到的地球引力叫作重力，用G

表示。物體所受重力G

與物體質量m

的關系是

三、重力英國物理學家牛頓發(fā)現(xiàn)，宇宙中所有的物體之間都具有相互吸引的力的作用，這種力叫作萬有引力。萬有引力的大小跟兩個物體的質量成正比，跟兩個物體的距離的平方成反比。

G=mg式中g是重力加速度。

四、彈力發(fā)生形變后的物體由于要恢復原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。例如，彈簧受力后會縮短或伸長，于是會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用，如右圖所示。

英國物理學家胡克發(fā)現(xiàn)，在彈性范圍內，彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比，即F=kx式中的k被稱為彈簧的勁度系數(shù)，單位是N/m（牛/米），不同彈簧的勁度系數(shù)一般是不同的，這個規(guī)律叫作胡克定律。

如果物體的形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后，物體就不能恢復原來的形狀，這個限度叫作彈性限度。有時物體的形變很小，不易觀察。例如，一本放在水平桌面上的書與桌面間相互擠壓，書和桌面都發(fā)生微小的形變。由于書的形變，它對桌面產(chǎn)生向下的彈力，這就是書對桌面的壓力F1；由于桌面的形變，它對書產(chǎn)生向上的彈力，這就是桌面對書的支持力F2。壓力和支持力都是彈力，方向都垂直于物體的接觸面，如左圖所示。力也是一種彈力。如右圖所示的水桶受到的繩的拉力沿著繩，指向繩收縮的方向。

五、摩擦力例如，用一個較小的力推箱子，箱子沒有被推動。根據(jù)物體平衡條件可知，此時一定有一個力與推力大小相等，方向相反，從而抵消了推力的作用。這個力就是地面對箱子的靜摩擦力，常用Ff

來表示。靜摩擦力有一個最大限度，這個限度叫作最大靜摩擦力。當推力大于最大靜摩擦力時，箱子就不能再保持靜止，而要滑動了。摩擦是一種常見的現(xiàn)象。兩個相互接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢時，就會產(chǎn)生阻礙相對運動的力，這種力叫作摩擦力。當一個物體在另一物體表面滑動時，總會受到另一物體對它產(chǎn)生的阻礙它運動的力，這種力叫作滑動摩擦力?；瑒幽Σ亮Φ姆较蚩偸茄刂佑|面，并且跟物體的相對運動方向相反，如下圖所示。實驗表明：滑動摩擦力Ff的大小跟外力無關，只跟接觸面間的正壓力FN的大小成正比，可用下式來表示：式中的μ是比例常數(shù)，稱為動摩擦因數(shù)。它的數(shù)值與接觸面的材料及粗糙程度等因素有關。Ff=μFN幾種材料間的動摩擦因數(shù)材料動摩擦因數(shù)材料動摩擦因數(shù)鋼—鋼0.25鋼—冰0.02木—木0.30木頭—冰0.03木—金屬0.20橡膠輪胎—路面0.7～0.9皮革—鑄鐵0.28還有一種摩擦力叫作滾動摩擦力。滾動摩擦力是一個物體在另一個物體表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦力。當壓力相同時，滾動摩擦力比滑動摩擦力小很多。如右圖所示的是生產(chǎn)中常見的滾動軸承。摩擦力有時會給生產(chǎn)、生活帶來不便。例如：自行車上的各個軸承間如果長時間不添加潤滑油，人在蹬騎時會感到非常費力；各種機器運行時傳動部件間都有摩擦力，會多消耗能量、降低效率，甚至會損壞零件、縮短機器壽命。因此，人們常常給機器添加潤滑油來減小摩擦力，保護機器，提高工作效率。摩擦力真的沒有用處嗎？不是的，其實在生活中人們是離不開摩擦力的。例如：汽車在公路上啟動，依靠的就是橡膠輪胎和路面間的摩擦力；火車在鐵路上開動和制動，依靠的也是鋼鐵車輪與鋼軌間的摩擦力。如果沒有摩擦力，我們會寸步難行。走路、拿鋼筆、用橡皮、戴帽子……都需要摩擦力?？梢哉f離開了摩擦力，我們就無法生活。人在行走時，主要受重力、支持力和摩擦力三個力的作用。人在地面上行走時，由于腳與地面間的摩擦力較大，因此人可以自如地控制自己的重心，在跨步行走時，使重心保持在兩腳之間而不滑到；若到了冰面上，人的腳與冰面之間的摩擦力很小，人在跨大步時很難控制自身重心的移動，所以只能小步前進，因此就顯得步履蹣跚。練習1-3

1.畫出下圖中所示的幾個力的圖示：（1）馬對車的拉力1000N；（2）鐵錘對釘子的打擊力300N；（3）電線對電燈的拉力8N。答：受力圖如下所示：

2.用兩根繩子把一個物體掛起來，如左圖所示，物體受幾個力的作用？請畫出物體受力的示意圖。答：物體受力的示意圖如右圖所示。

3.一個物體在斜面上保持靜止，如右圖所示，物體受幾個力的作用？請畫出物體受力的示意圖。

4.一輛馬拉雪撬的貨物總質量是5.0×103kg，雪撬與水平冰面間的動摩擦因數(shù)是0.03，馬要在水平方向上用多大的力才能拉著雪撬勻速前進？答：

1.5×103N

。

5.科學探究：圍繞鞋與地面的摩擦力這個話題，研究人們常穿的各種鞋，如皮鞋、運動鞋、旅游鞋、休閑鞋