高中物理《相互作用》专题知识点及习题

《相互作用》专题知识点

【重力认识中的几个问题】

一、产生原因

重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，地面上物体所受重力的施力物体是地球．在地球吸引物体的同时，物体对地球也有吸引力．

二、重力的大小和方向

重力的大小G=mg，方向竖直向下．

注意：重力的大小与物体运动状态无关，但与地理位置有关，一般同一物体重力随高度增加而减小，随纬度增加而增大，在两极处重力最大．

三、重力的测量

测量工具：弹簧秤或台秤

测量原理：根据二力平衡知识，物体静止或匀速运动时受到的竖直悬挂物的拉力或水平支持物的支持力在数值上与物体的重力相等．

注意：弹簧秤或台秤测量的是对称的拉力或压力（即弹力），因此重力的测量属于间接测量．

四、物体重心的确定

定义：物体的任何部分都受到重力作用，从效果上看，我们可以认为物体各部分受到重力的作用集中于一点，这一点叫物体的重心，是物体重力的作用点．

物体的重心与物体的形状与质量的分布有关，物体的重心可以在物体上，也可以不在物体上．例如质量分布均匀的圆环其重心就不在圆环上．

①对质量分布均匀、几何形状规则的物体，其重心在几何中心．

②对质量分布不均匀、形状不规则的物体的重心可以用实验的办法来确定，例如对薄板状的物体可以用悬挂法来确定，其原理是二力平衡．

例关于重心，正确的说法是（）

A．将物体悬挂起来，静止时物体的重心必在悬挂点的正下方

B．质量分布均匀、几何形状规则的物体，其重心一定和它的几何中心重合

C．背跃式跳高运动员，在越过横杆时，其重心可能在身体之外

D．物体的重心与物体的质量分布和几何形状有关

解析由上面分析知正确选项为ABCD．

【如何判断弹力的方向】

弹力的产生条件是：（1）两个物体相互接触；（2）接触处发生弹性形变。弹力的方向垂直接触面。对于绳的弹力一定指向绳收缩的方向，对于杆的弹力可以沿杆的方向也可以不沿杆的方向，现分析如下：

一、点与平面接触时，弹力的方向垂直平面

例1. 如图所示，杆的一端与墙接触，另一端与地面接触，且处于静止状态，分析杆AB受的

弹力。

二、点与曲面接触时，弹力的方向垂直过切点的切面

例2 如图2所示，杆处在半圆形光滑碗的内部，且处于静止状态，分析杆受的弹力。

解析：杆的B端属于点与曲面接触，弹力N2的方向垂直于过B点的切面，杆在A点属于

点与平面接触，弹力N1的方向垂直杆如图2所示。

三、平面与平面接触时，弹力的方向垂直于接触面

例3．如图3所示，将物体放在水平地面上，且处于静止状态，分析物体受的弹力。

解析：物体和地面接触属于平面与平面接触，弹力N的方向垂直地面，如图3所示。

a v

b v

图1

图3

四、平面与曲面接触时，弹力方向垂直于平面

例4．如图4所示，一圆柱体静止在地面上，杆与圆柱体接触也处于静止状态，分析杆受的弹力。

解析：杆的B 端与地面接触属于点与平面接触，弹力N 2的方向垂直地面。杆与圆柱体接触的A 点属于平面与曲面接触，弹力N 1的方向过圆心垂直于杆向上。如图4所示。

图4

五、绳的弹力沿绳的方向且指向绳收缩的方向

例5 如图5所示，两条细绳上端固定，下端与物体接触，物体处于平衡状态，分析物体受的弹力。

图5

解析：物体在重力的作用下，两条绳均发生形变，由于弹力的方向与绳

发生形变的方向相反，所以物体受的弹力T 1、T 2均沿绳收缩的方向。如图5

所示。

六、杆的弹力可能沿杆的方向也可能不沿杆的方向

例6 如图所示，杆与物体接触且均处于静止状态，分析杆对物体的弹力。

解析：由于杆对物体可以产生拉力也可以产生支持力，杆的弹力可能沿杆

的方向也可能不沿杆的方向。由二力平衡可知，弹力F 大小为mg 。其方向如图甲、乙、丙所示。

【摩擦力】

滑动摩擦

一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力就叫滑动摩擦力。

一、摩擦力产生的条件

1．接触面粗糙；

2．两个物体相互直接接触并互相挤压；

3．两个物体间有相对运动。

要产生滑动摩擦力必须同时具备这三个条件，缺少任何一个条件，都不能产生滑动摩擦力。

例1．如图1，木板B 以s m v b /2=的对地速度向右滑动，物体A 此时以s

m v a /2=的对地速度向右滑动，A 与B 接触，且接触面粗糙，问A 和B 之间有无滑动摩擦力？

分析：满足接触面粗糙、两个物体相互直接接触并互相挤压，但由于s m v v b a /2==，所以A 与B 无相对运动，即A 与B 间无滑动摩擦力。

拓展：如果b a v v ≠，则A 与B 间有滑动摩擦力。

说明：确定滑动摩擦力有无时一定要把握好运动和相对运动的关系。

二、物体对接触面的压力N F

压力即为作用在支持面上且与作用面垂直的力，其大小不一定等于物体的重力，压力可能大于重力，可能小于重力，还可能等于重力，也可能与重力无关。

图6

图3

图4

三、滑动摩擦力的方向判断

滑动摩擦力与相对运动方向相反，所谓“相对运动”是指相对接触的物体，而不是

相对于别的物体（比如水平地面）。例2．如图5所示，质量为2㎏的物体，在0.2

=μ的水平面上向右运动，在运动过程中还受到一个水平向左的大小为5N 的拉力F 的作用，分析物体受到的滑动摩擦力方向。

常见错解：错误的思路是物体所受外力方向既为此题物体的相对运动方向，相对运动方向向左，滑动摩擦力向右。 正解分析：物体的相对运动方向与外力F 无关，此题中相对运动方向为物体对地的速度方向。所以，滑动摩擦力向左，与力F 同向。

四、动摩擦因数μ

动摩擦因数，是由相互接触的两个物体的材料及粗糙程度决定的。与接触面积无关，通常情况下不做特殊说明时动摩擦因数μ＜1。

例3．如图6所示，在水平地面上叠放着A 、B 两个长方形物块，F 是作用在物块B 上沿水平方向的力，物块A 和B 以相同的速度一起作匀速直线运动。由此可知，A 、B 间动摩擦因数μ1和B 与地面间的动

摩擦因数μ2有可能是（ ）

A 、μ1=0，μ2=0；

B 、μ1=0，μ2≠0；

C 、μ1≠0，μ2=0；

D 、μ1≠0，μ2≠0。

分析：物块A 和B 以相同的速度一起作匀速直线运动，隔离物块A ，据二力平衡可知A 在水平方向若受滑动摩擦力与匀速直线运动的条件矛盾，所以A 不受滑动摩擦力，A 和B 的接触面可以光滑也可以粗糙，既动摩擦因数有两种可能μ1=0或μ1≠0；根据上面的分析知A 和B 间无摩擦力，隔离物块B 据二力平衡可知B 与地面间一定有摩擦力，既μ2≠0。答案为（B 、D ）

五、应用

例4.质量为m 的均匀长方形木料放在水平桌面上，木料与水平面间的动摩擦因数为μ，现用水平力F 拉木料，如图7所示。当木料的31离开桌面时，桌面对它的摩擦力等于多少？ 常见错误：学生对物体重心的概念不清，理解不深就会误认为，已有31探出桌面之外，则对桌面的压力只剩下32mg ，故摩擦力大小为3mg 2μ。其实重心是重力的作用点，重力mg 是物体每一小部分所受重力的合力。

分析：木料均匀，其重心在木料的几何中心上，重力的作用线在支承面以内，木料与桌面之间的弹力大小仍为mg 。滑动摩擦力只与正压力和动摩擦因数有关，与接触面积的大小无关，既滑动摩擦力为mg μμ==N F F 。

一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时所受到的力叫做静摩擦力，静摩擦力一定发生在相对静止的物体间，相对静止指的是两物体的速度相同。

六、静摩擦力有无的判断思路

例2．如图3所示，A 、B 、C 三木块叠放在水平桌面上，对B 木块施加一水平向右的恒力F ，三木块共同向右匀速运动，已知三木块的重力都是G ，分别求出三木块所受的摩擦力。

解析：先从受力情况最简单的A 开始分析，A 受力平衡，竖直方向受向下的重力G ，B 对A 的支持力G N =1，水平方向不受力，如

图5

图7