第三章 相互作用与力的平衡
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在本章中我们将：
1．认识和理解位移、速度、加速度等物理量。
2．经历质点模型的建构过程，初步学会测量物体的瞬时速度。
3．学习用文字、关系式、图像描述简单的实际运动。
如果物体的形状规则，它的重心一定在几何中心吗？物体的重心一定在物体上吗？你有什么办法找到物体的重心？
重心可以不在物体上
“悬挂法“确定重心
人站立在教室地板上，我们并没有观察到地板形变，人与地板间却有弹力存在。物体发生形变是否就一定存在弹力？弹力是否一定引起形变？
通常所说的绳子的拉力、桌面的支持力、重物对地面的压力都属于弹力。
生活经验可知，弹力与形变直接相关
弹性形变：撤去力后能恢复原状的形变
弹性形变
非弹性形变
把一支激光笔A固定在支架上，激光束分别经过平面镜B和C的反射后射到天花板，形成一个光斑。现在桌面上放一重物M，观察光斑D位置的变化。
观察微小形变
如图所示，质量均匀分布的木棒一端被竖直的弹性绳悬吊，另一端搁在水平地面上。木棒除了受到重力外还受到几个弹力的作用？说说这些弹力的施力物体，并画出木棒所受弹力的示意图。
如图所示，将薄板曲端垫高后把一个水球放在板上。可以看到板和球都发生了形变，球和板之间有相互作用的弹力。在图上作出这对弹力的示意图，并说明它们分别是哪个物体发生形变产生的。
在我国古代钟楼中会悬挂大钟，每天用钟声来报时。大钟被悬挂在钟楼的横梁上，请分析钟所受弹力的方向，以及这个弹力是由哪个物体形变产生的。
如图所示，有四个球处于静止状态，O为球的球心，图（a）、（b）、（c）中球的球心与重心C重合，图（d）中球心O与重心C不重合。画出四个球所受弹力的示意图，并标出弹力的方向和作用点。
提出问题
弹簧弹力的大小与弹簧的形变量有什么关系
实验原理
重物所受重力与弹簧的弹力大小相等
实验方案
分别测量悬挂不同重物时弹簧的形变量并记录相应重物所受到的重力
实验装置
如右图
数据收集
| 实验序号 | 钩码重力 | 弹簧长度 | 弹簧形变量 |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| 4 |
数据分析
（sliding friction force）
（static friction force）
实例分析
父亲轻轻地沿水平方向推箱子，箱子仍相对于地面静止。
大小：
方向：
作用点：
将木块放在水平长木板上，用力传感器（测量力的大小）沿着水平方向拉木块。开始阶段木块是静止的。当拉力达到某一数值时，木块将开始运动。开始移动前，木块在水平方向上处于二力平衡的状态，因此力传感器所采集的力的大小数据就等于静摩擦力的大小。逐渐增大拉力，描述你所看到的现象。
| 材料 | 动摩擦因数 |
|---|---|
| 木—金属 | 0.20 |
| 木—木 | 0.30 |
| 钢—钢 | 0.25 |
| 钢—冰 | 0.02 |
| 木头—冰 | 0.03 |
| 橡胶轮胎—路面（干） | 0.71 |
如图所示，某人沿粗糙水平地面用水平向右的力推着木箱沿直线向右匀速运动，人在此过程中没有出现脚底打滑的现象。分别分析地面对木箱和人的摩擦力的方向。
一物体放在水平传送带上随传送带一起匀速运动
物体在运动方向上一定受到力的作用吗？
一物体放在倾斜传送带上随传送带一起匀速运动
运动的物体可能受到静摩擦力作用吗？
静摩擦力的方向可能与物体运动方向相同吗？
静止的物体可能受到滑动摩擦力作用吗？
此手不动
A
物体A用绳连接在墙上，拖动下面的木板，判断A所受的摩擦力方向。
滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同吗？
A
物体A放置在木板上，拖动下面的木板，且木板的速度 \(v_1\) 大于A的速度 \(v_2\)。判断A所受的摩擦力方向。
如图所示，用水平方向的力 \( F \) 将重为 \( G \) 的木块压在竖直的墙壁上，开始时木块保持静止。
（1）增大压住木块的水平力 \( F \) ，木块所受的摩擦力将如何变化？
（2）减小压住木块的水平力 \( F \) ，木块所受的摩擦力将如何变化？
用大拇指和食指捏着一个装有半瓶水的开口向上的瓶子，保持静止。
（1）此时瓶子受到了哪些力的作用？
（2）不断地向瓶子里加水，直至瓶子充满水，整个过程中瓶子没有下滑。在此过程中，瓶子受到的各个力的大小是如何变化的？
如图所示，三个物体均受到同一平面内三个力的作用。判断其中哪些属于共点力。
大人单手就能提起
两个小孩同时用力提起水桶
100 N
100 N
= 200 N？
小猩猩用单臂或双臂都能将自己悬挂
图钉
图钉
图钉
O
\(F_1\)=2.4 N，\(F_2\)=1.8 N
O
\(F_1\)=2.4 N，\(F_2\)=1.8 N
\(F\)=3.6 N
O
\(F_2\)=1.8 N
1 N
\(F_1\)=2.4 N
\(F\)=3.6 N
\(F\)‘=3.5 N
某同学从花园里的 A 点出发，沿着小路先到达 B 点，再到达终点 C，求全过程位移 \(x_{AC}\)
\(x_{AC}\)
\(x_{BC}\)
\(x_{AB}\)
\(x_{AC}\)
\(x_{BC}\)
\(x_{AB}\)
\(x_{AC}\)
弹簧原长 \(x_0\) = _____m
实验序号
1
…
2
钩码的质量
\(m/\rm{kg}\)
钩码受到的重力
\(G/\rm{N}\)
弹簧的形变量
\(x/\rm{m}\)
悬挂钩码后弹簧的长度
\(x_1/\rm{m}\)
0.05
0.10
5
10
3
1
2
0.49
0.98
…
…
实验序号
\(F_1 / \rm{N}\)
\(F_1\)与\(F_2\)夹角\(\theta\)
\(F_2 / \rm{N}\)
\(F / \rm{N}\)
\(F ʹ\)与\(F\)夹角\(\theta ʹ\)
\(F ʹ/ \rm{N}\)
1
3
2
力的合成：已知分力求合力
力的分解：已知合力求分力
克服阻力前进的效果
把轮胎上提的效果
如图所示，光滑斜面上物体受到的重力 \(G\) 被分解为 \(F_1\)、\(F_2\) 两个力。判断下列说法是否正确，并简述理由。
（1） \(F_1\) 是斜面作用在物体上使物体下滑的力，\(F_2\) 是物体对斜面的压力。
（2）物体受到 \(G\)、\(F_N\) 、\(F_1\) 、\(F_2\) 四个力作用。
（3）物体只受重力 \(G\) 和弹力 \(F_N\) 的作用。
（4）力 \(F_N\) 、\(F_1\) 、\(F_2\) 三个力的作用效果和 \(G\)、\(F_N\) 两个力的作用效果相同。
如图所示，用三个平行于桌面的弹簧测力计拉一个小环 O，使环静止。记录三个力的大小和方向，过 O 点画出力的图示。验证这三个力的合力是否为零。
\(37\degree\)
解方程组得：
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