重力的计算公式:物体所受的重力跟它的质量成正比,g=
,G=mg。(g=9.8N/g)
重力与质量的区别和联系:
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质量 |
重力 |
区别 |
概念 |
物体所含物质的多少 |
由于地球吸引而使物体受到的力 |
符号 |
m |
G |
量性 |
只有大小,没有方向 |
既有大小,又有方向 |
单位 |
千克(kg) |
牛顿(N) |
与地理位置的关系 |
与位置无关 |
与位置有关 |
公式 |
m=ρV |
G=mg |
测量工具 |
天平 |
测力计 |
联系 |
重力与质量的关系是G=mg(g=9.8N/kg) |
重力加速度: 重力加速度g的方向总是竖直向下的。在同一地区的同一高度,任何物体的重力加速度都是相同的。重力加速度的数值随海拔高度增大而减小。当物体距地面高度远远小于地球半径时,g变化不大。而离地面高度较大时,重力加速度g数值显著减小,此时不能认为g为常数。
距离地面同一高度的重力加速度,也会随着纬度的升高而变大。由于重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力。物体所处的地理位置纬度越高,圆周运动轨道半径越小,需要的向心力也越小,重力将随之增大,重力加速度也变大。地理南北两极处的圆周运动轨道半径为0,需要的向心力也为0,重力等于万有引力,此时的重力加速度也达到最大。
定义:用力的示意图表示重力的大小和方向。
“重力”的图示和示意图:
力的图示和力的示意图都反映了力的三要素,力的图示精确,力的示意图简约。由于重力的方向是竖直向下的,也就是与水平面垂直,所以在画图时,或是找到竖直方向,或是找到水平方向都可以。但不少要求画出重力示意图的习题常有干扰因素出现,致使学生容易产生误解,下面我们看几个这样的例子。
例1:如图1所示,请画出在地面上滚动的足球所受重力的示意图。
解析:这是个滚动的足球,但无论球怎样滚动,它所受重力的方向并没有变,依照水平地面的方向,重力的方向应该垂直水平面向下,画出的示意图如图2所示。本题的干扰因素是“滚动”,容易让人误认为重力的方向是向前的。
例2 :在图2中画出斜面上的物体所受重力的示意图。
解析:物体在斜面上静止,它所受重力的方向仍是竖直向下的,参照水平地面的方向,画出的示意图如图4所示。本题的干扰因素是“斜面”,容易让人误认为重力的方向是与斜面平行的。
例3:小球悬挂在细绳下来回摆动,请画出小球在如图位置时所受绳子拉力F和重力G的示意图。
解析:小球被悬挂在细绳下,并且来回摆动,在如图5所示的位置时,重力的方向仍是竖直向下的,对照竖直向下的垂线,画出重力的示意图如图所示。绳子拉力F一定沿绳子的方向,二者的大小关系不明确,所以只要标上箭头就可以了。该题的干扰因素是“摆动”,容易让人误认为重力的方向是斜向下的。
例4:重为6牛的小球用细线悬挂在天花板上,用力的图示法在图7中画出它所受的重力G。
解析:该题是让画力的图示,首先明确重力作用在球上,所以选取球心作为力的作用点,然后沿着竖直方向向下作一直线,根据重力的大小是6N,选取3N为一标准长度,则在直线上截取2段,表示的就是重力的大小,最后在线段末端标上向下的箭头表示重力的方向即可,如图8所示。
本题是力的图示,画法虽然复杂了些,但题意还是非常明确的。
总之,无论是画重力的图示还是示意图,其方向都是向下的,我们不要被题意中的其他因素所干扰。
定义:用力的示意图表示摩擦力的大小和方向。
摩擦力画法的几种类型:1.第一种类型是物体在粗糙平面上受一个水平拉力,这样的话摩擦力就和物体的相对运动方向相反。
2.第二种类型是物体在粗糙平面上受一个不为水平方向的拉力,(可能斜向上或斜向下)值得一提的是这类问题的摩擦力在用滑动摩擦力公式求解的时候,要注意它的FN的情况,即我们所谓的正压力,显然这里的FN不等于重力,这里的FN等于拉力的一个分力和重力的一个合力。
3.第三种类型是物体在斜面上受里的问题,物体在斜面上静止必然受到摩擦力,静摩擦力的方向和物理的相对运动方向相反。当然如果扩展的话,还涉及到斜面上受外力的情况,摩擦力另当别论。
4.第四种类型是传送带上摩擦力问题,这种题目通常以一个物体无初速度放在一个速度是v的传送带上的情景出现,因为物体刚开始做匀加速直线运动,它的动力即摩擦力来提供。当然还有先计算它在到达传送带另一端的时候是否已经加速到了传送带的速度,这里不做说明。
5.摩擦力通过一种定滑轮和钩码联系起来,注意它的运动情况,摩擦力方向可能双解。
如: