A 生活中常见的力

导学

在本章中你将知道：

常见的力有哪几种？

什么是弹力？

互成角度的两个力怎样合成？

一个力怎样分解？

作用于一点的几个力怎样才能平衡？

位于杭州湾北部海域的东海大桥宛如一道亮丽的彩虹，横跨在上海南汇与洋山深水港之间，成为一条维系陆地与集装箱码头的纽带。它是全球最长的跨海大桥，也是将上海建成举世瞩目的航运中心的主体工程之一。

该桥历经3年建造，是中国建桥史上又一座丰碑。它共有桩基8712根，桥墩822个，用去混凝土1.5×10⁶t，钢材5×10⁵t。它全长32.5 km，呈S形结构。

大桥的设计和建造过程中运用了许多力学原理。其中就包含力和力的平衡的原理。本章我们将学习有关力和力的平衡的最基础的内容。

惊险刺激的攀岩运动能充分满足人们回归自然、挑战自我的愿望。图2-3所示的是两名运动员系带安全装备，正在勇敢地攀登陡峭的山壁的情景。运动员在攀爬过程中要克服自身的重力，运用拉力、蹬力、压力、摩擦力等。这些都是生活中常见的力，这些力是否可以归类？各有什么特点？这正是本节要学习的内容。

大家谈

根据已经学过的知识谈谈你对“力”的认识。

什么是力？怎样用力的图示表示一个力？

一个足球被脚踢了一下，在发生作用时足球产生了形变，且从静止开始运动，于是我们就说足球受到了作用力。这里足球是受力物体，脚是施力物体。当然脚也受到了作用力，所以我们说力是物体间的相互作用。

1．力（force）

力是物体对物体的作用。

可以从被作用物体是否发生形变或运动状态是否变化判断物体是否受到力。

力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。

在初中学习中知道力有三个要素，即大小、方向和作用点。力既有大小又有方向，所以力是一个矢量。

可以用带箭头的线段来表示力，线段是按一定的比例（标度）画出的，它的长短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭尾表示力的作用点。这种方法叫做力的图示。

自主活动

图2-4中，足球受到水平方向67N的作用力，请用力的图示将它表示出来。（标度取1cm表示10N）

什么是重力？什么是重心？

大家知道，地面附近的物体都受到地球的吸引，因而都受到重力作用。重力的大小跟物体的质量成正比。如果重力用G表示，质量用m表示，那么G＝mg，式中的g就是前面学过的自由落体加速度，g一般取9.8m/s²。

重力的方向总是竖直向下的。

物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看可以认为物体各部分的重力集中在一点，这一点叫做重心。如图2-5所示，万吨巨轮的质量达上百吨的船艏，只要吊住它的重心处，就能方便地将其运送、安装。

2．重力（gravity）和重心（center of gravity）

物体在地面附近收到地球吸引而产生的力叫做重力。

重力的方向竖直向下，大小与质量成正比，即

G＝mg

物体各部分所受重力可看作集中于某一点，这一点叫做重心。

形状规则、质量分布均匀的物体，重心就在它的几何中心，如图2-6所示。

质量分布不均匀的物体，重心与质量的分布有关，如图2-7所示。

常见的力中除重力之外还有另一种力。如图2-8所示，一辆小车陷入泥潭中，人们正设法将它拉出来。他们在车轮下垫上了木板，有人在拉，有人在推，也有人在向上提。这里所涉及的力有推力、拉力和压力。它们都具有同一性质，属于弹力。

弹力是怎样产生的？

弹力与形变直接相关，让我们先了解形变后再认识弹力。下面做一个用弹簧和橡皮泥作对比的实验，见图2-9。

有的物体弹性形变很明显，如弹簧，还有如图2-10中所示的撑竿跳高用的撑杆；有的并不明显，如桌面受压时，它的形变很难察觉。

3．形变（deformation）和弹力（elastic force）

（1）形变。

物体形状的变化叫做形变，物体受力会发生形变。

如果撤去力后物体能恢复原状，则这样的形变叫做弹性形变，如弹簧的形变等。

如果撤去力后，物体不能恢复原状，则这样的形变叫做范性形变，如橡皮泥的形变等。

我们可借助于激光笔和平面镜来研究微小的形变。图2-11中，小桌P是研究对象，要研究它的表面受重物M作用时是否发生形变。

A是固定在支架上的激光笔，它能射出一束红色激光，B是粘贴在桌面上的小平面镜，C是固定在支架上的另一块平面镜，光束从A至B至C再至B，最后射到天花板上的D点。

现在在B旁边放上一个重物M，观察D点怎样移动。

可以发现D点将移到Dʹ点，这是因为重物M使桌面产生微小形变，平面镜B因桌面形变而发生微小的转动，通过光的多次反射将微小的转动显示出来了，也就是将桌面的微小形变给“放大”了。

发生弹性形变的物体，对引起形变的物体产生力的作用，这种作用力叫做弹力。前面所说的推力、压力、拉力和支持力等，从性质上说都属于弹力，只是根据力所产生的效果不同，将它们赋以不同的名称。弹性形变越大，弹力越大。但物体的弹性形变是有限度的，超过这个限度，撤去力作用后，物体不再复原，这个限度叫做弹性限度。

（2）弹力。

发生了弹性形变的物体，由于要恢复原状，对引起形变的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。

弹力是一种普遍存在的力，通常人们所说的拉力、压力、推力、支持力都属于弹力。

点击

形变的形式

如图2-12所示，形变按形式主要可分为：

（a）拉伸形变；（b）压缩形变；（c）弯曲形变；（d）剪切形变；（e）扭转形变。

如何确定弹力的作用点和方向？

弹力的作用点可以从相互作用物体直接接触的、使物体发生形变的位置去确定。弹力的方向可以从发生弹性形变的物体恢复原状的方向上去确定。

图2-13所示为两种典型的弹力的画法。图2-13（a）中，绳子发生形变产生了弹力，受弹力作用的物体是水桶，作用点是P，弹力的方向指向绳子恢复原状的方向。

一般地说，物体所受绳的弹力的方向，总是沿着绳且指向绳的收缩方向。

图2-13（b）中，地面发生形变产生弹力，受弹力作用的物体是车轮，作用点是P，弹力的方向垂直于地面向上，即指向地面恢复原状的方向。

一般地说，有支持面的物体所受弹力的方向，总是垂直于支持面并指向被支持物体。

（3）弹力的作用点和方向。

弹力的作用点在物体与物体接触的点或表面上。

弹力的方向总是指向形变物体恢复到原状的方向。

自主活动

图2-14中，A物体所受的弹力作用点在哪里？方向如何？请画在原图上，并说明这些弹力是什么物体形变产生的？

拓展联想

弹力的大小

实验表明，弹力的大小与形变成正比。对弹簧来说，形变量为x，则弹力F＝kx。比例常数k为弹簧的劲度系数（简称劲度），它的单位是N/m。不同的弹簧k值不同，通常k值的大小不同，表明弹簧的“硬”与“软”的程度不同。

什么是摩擦力？它有哪几类？

在初中学习中已经知道，两个相互接触的物体，当它们发生相对运动时存在一种阻碍运动的力，叫做滑动摩擦力。滑动摩擦力的大小与两物体间的压力以及接触面的粗糙程度有关。

有时，我们推一个物体，虽然被推物体并没有被推动，但有相对运动的趋势，如图2-16所示。这时也存在摩擦力，这种摩擦力叫做静摩擦力。

摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反。摩擦力的作用点在两物体的接触表面处。

4．摩擦力（friction force）

一个物体在另一个物体表面上相对运动或有相对运动趋势时受到阻碍相对运动的力叫做摩擦力。

发布时间：2015/9/18 下午9:28:34  阅读次数：3065