【精品】高中物理必修一-相互作用知识点题型完美总结

第二章相互作用

北京师范大学物理系王若彬

一．课前自主回顾

知识点１：力的概念

1.定义:力是之间的一种相互作用。

2.作用效果：, 。

3.三要素：，,。

【注意】:

(1)物体的运动状态发生变化时物体的速度必定变化,包括速度的大小和方向中的一个发生变化或两个同时变化。

（2)力的作用效果取决于力的三要素。

（３)力的性质：

①力的物质性:有力发生则一定存在着施力物体和受力物体，施力物体和受力物体总是同时存在的。

②力的相互性:施力物体给予受力物体作用力的同时必然受到受力物体的反作用力,即力总是成对出现的。

③力的矢量性:力是矢量,既有大小又有方向。

④力的独立性:一个物体可能同时受几个力作用,每个力产生独立的作用效果。

【例1】．以下有关力的说法错误的是( )

Ａ.力是物体对物体的作用,离开了物体就没有力的作用

B．物体间力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体

C.力的大小、方向、作用点是影响力的作用效果的三种要素

D.在各种力中,只有重力没有施力物体

知识点２：力的图示和力的示意图

力的图示与力的示意图的比较

知识点3：力的分类

1．根据力的性质命名

如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。

２．根据力的效果命名

如拉力、压力、支持力、动力、阻力等。

【注意】:

(1)根据效果命名的不同名称的力，性质可能相同;同一性质的力，效果可能不同。

(２）同一个力按性质命名有一个名称,按效果命名则可能有不同的名称，如马拉车的力按性质叫弹力，按效果可以叫拉力,也可以叫动力。

(３)对力进行分类时，不能同时使用两种不同的标准,一般按性质来分。

(4)对物体进行受力分析时,只分析按性质命名的力。

【例２】.关于力的分类,下列说法中正确的是( )

A．根据效果命名的同一名称的力,性质一定相同

B.根据效果命名的不同名称的力，性质可能相同

C.性质不同的力，对物体的作用效果一定不同

D.性质相同的力,对物体的作用效果一定相同

知识点4:重力的概念及大小

1.定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。

2.方向：。

3.大小：G＝。

其中m表示物体的质量，g为重力加速度。

4. 重心

(1）．定义

由于地球吸引,物体各部分都会受到重力的作用，从效果上看我们可以认为各部分所受的重力作用集中于一点,这一点叫做物体的重心。

（2）.决定重心位置的因素

①物体的形状。②物体各部分的质量分布。

【注意】：

(1)重心是重力的等效作用点,并非物体的全部重力都集中于重心。

(２)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。

【例3】.关于重力,下列说法中正确的是()

Ａ.重力就是地球对物体的吸引力，其方向一定指向地心

B.重力的方向就是物体自由下落的方向

C．重力的大小可以用弹簧秤或杆秤直接测出

Ｄ．在不同地点，质量大的物体可能比质量小的物体所受的重力小

【例4】.如图所示,“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世珍宝,飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上,是因为(）

A.马跑得快的缘故

B．马蹄大的缘故

C．马的重心在飞燕上

D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上

知识点5：形变

(1)定义：物体形状或体积的变化。

(2)常见的形变:伸长、缩短、扭曲、弯曲等。

（３)形变的分类

弹性形变：撤去外力作用后物体的形变。

范性形变：撤去外力作用后物体的形变或多或少仍有保留而的形变。

知识点6: 弹力

1. 概念:发生的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。

2．产生的条件：

①两物体;

②接触面之间发生。

【注意】:

弹力有无的判断方法

（1)根据弹力产生的条件直接判断:

根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用于判断形变较明显的情况。

(2）利用假设法判断:

对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉,看物体还能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力,若运动状态改变，则此处一定存在弹力。

如图所示,有一球放在光滑水平面AC上，并和光

滑斜面ＡB接触,球静止,分析球所受的弹力。

假设去掉ＡB面,因球仍然能够保持原来的静止状态,则

可以判断出在球与ＡB面的接触处没有弹力；假设去掉AC面,

则球将向下运动，故在与AC面的接触处球受到弹力，其方向垂直于ＡＣ面向上。

3. 弹力的方向（重点）

总是与引起形变的作用力的方向

判断弹力方向应掌握以下三种情况：

①当与面(或曲面)接触时,弹力垂直于接触面或接触面的切面。

②绳上弹力沿绳并指向绳收缩的方向。

③与球面接触的弹力方向的延长线或反向延长线过球心。

常见弹力的方向：

类型方向图示

接触方式

面与面垂直接触面指向被支持物体

点与面过接触点垂直于面指向被支持物体

点与点垂直于公共切面指向受力物体

轻绳沿绳收缩方向

轻杆

可沿杆

可不沿杆

轻弹簧

沿弹簧形变的反方向

(弹簧恢复原状的方向）

压力或支持力的方向总是垂直于支持面而指向被压或被支持的物体。

绳子的拉力的方向总是沿着绳子而指向绳子要收缩的方向。

4. 弹力的大小

(1)弹力的大小跟物体形变的大小有关系,形变越大，弹力也越大。

（2)弹簧的弹力大小——胡克定律:

①内容：

弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。

②公式:F=kx，其中k为弹簧的劲度系数，单位:牛顿每米,符号:N/m。它取决于弹簧本身

的结构(材料、匝数、直径等)。

③适用条件：胡克定律仅适用于在弹性限度内，计算像弹簧、橡皮条等弹性体的弹力。

【例5】.如图所示,用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触，并保持静止，甲中细绳倾斜,乙中细绳呈竖直方向。判断图甲、乙中小球是否受到斜面的弹力作用?

【例６】.分别画出图中物体P受到的弹力。

【例7】．关于胡克定律,下列说法中正确的是()

A.由F＝kx可知，弹力F的大小与弹簧的长度x成正比

B.由k＝错误!可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的长度形变量x成反比

C.弹簧的劲度系数ｋ是由弹簧本身的性质决定的，与弹力Ｆ的大小和弹簧形变量x的大小无关

D．弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小

知识点７：滑动摩擦力

1.定义:两个物体相互并,当它们沿接触面发生相对运动时,每个物体的接触

面上都会受到对方作用的阻碍的力,这种力叫做滑动摩擦力。

2. 产生条件：

(1)两物体直接接触且在接触面上存在。

(2）接触面。

(3）物体间有。

3. 方向：总是跟物体的相切，并且跟它们相对运动的方向。

4. 滑动摩擦力的大小

(1）规律:滑动摩擦力的大小与正压力成正比。

(2)公式：f＝其中μ叫做动摩擦因数，它是两个力的比值，没有单位。它和

有关。

(3)作用效果:总是阻碍物体间的相对运动。

【注意】：

如何理解相对运动？

两物体间有相对运动。“相对运动”与“物体运动”不是同一概念。“相对运动”是指受力物体相对于施力物体(以施力物体为参考系)的位置发生了改变;而“物体的运动”一般指物体相对地面的位置发生了改变。所以静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用,例如擦黑板时静止的黑板受到的是黑板擦对它的滑动摩擦力。

【例８】.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是:( ）

Ａ、物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大；

B、滑动摩擦力的方向一定与物体相对支持面的滑动方向相反;

Ｃ、接触面的滑动摩擦系数越大,滑动摩擦力也越大；

D、滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反。

知识点８：静摩擦力

1．定义

两个彼此的物体之间没有发生相对滑动，但它们之间存在时,在它们的接触面上会产生一种阻碍物体间发生相对运动的力,这种力叫做静摩擦力。

2．产生的条件

(1)两物体。

(2)接触面是。

(3)两物体有。

3.方向

总是与接触面相切并且与物体间的方向相反。

4.大小

范围,f max为最大静摩擦力，ｆ由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定。

【注意】：静摩擦力的有无和方向判断

(1)假设法：

假设接触面光滑,不存在摩擦力,然后分析这两个物体是否发生相对运动。若无相对运动,说明这两物体间就没有相对运动趋势；若有相对运动,则一物体相对另一物体的运动方向即

为相对运动趋势的方向，其反方向就是静摩擦力的方向。

(2）平衡条件法:

当相互接触的两物体处于静止或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦力是否存在。

【例9】.如图所示,A、Ｂ两物体竖直叠放在水平面上。今用水平力F拉B物体,两物体均静止,那么物体A和B是否受静摩擦力作用呢?

【例１0】.质量为2 kｇ的物体静止在水平地面上,如图2－4-5所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.５,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平推力。(取ｇ＝１0 N/kg)

图２-4-5

(1）当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大?

（2)当推力大小为１２N时，地面对物体的摩擦力是多大？

[思路点拨] 该题可按如下思路分析：

知识点９：力的合成

满足规律:用表示两个共点力Ｆ1和F2的线段为邻边作平行四边形,那么合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来。这叫做力的平行四边形定

则。

【注意】:多个共点力的合力取值范围问题

（1)共点的两个力Ｆ１、Ｆ2的合力F的大小与它们的夹角θ有关:

①夹角θ越大,合力越小;

②夹角θ越小，合力越大;

③F1与F２同向时合力最大，Ｆ1与F２反向时合力最小；

合力大小的取值范围是｜Ｆ1－F2｜≤Ｆ≤F１＋F２。

(2)三个共点力的合成：

①三个力共线且同向时，其合力最大,为Ｆ１+F2＋F3。

②最小值:a：当其中两个较小分力之和Ｆ１+F2大于等于第三个分力F3时，合力F最小值为零，即Fｍin＝0。

b:如果其中两较小分力之和Ｆ1+F 2<Ｆ3时,合力最小值F min ＝F 3-（F 1＋F 2)。

③合力的取值范围Ｆmi ｎ≤Ｆ≤Ｆma ｘ。

【例１1】.关于合力与分力的说法中,正确的是( )

Ａ.合力与分力同时作用在物体上

B.分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的 Ｃ．合力可能大于分力的大小,也可能小于分力的大小

D ．合力与分力是一对平衡力

【例1２】.现有三个共点力Ｆ1=8N 、F ２＝5N 、Ｆ3＝8Ｎ，互成１２0°,则它们的合力为 Ｎ，方向 ;若有三个共点力，F 1=2Ｎ、F ２=３Ｎ、Ｆ3=4Ｎ，其合力范围为 。

【例１３】.如图有五个力F 1、F 2、Ｆ3、F 4、F 5作用于一点P,

这五个力的矢量末端分别位于圆内接正六边形的顶点A 、B 、C 、D 、

E ，如图所示。若力

F ３=F ,则这五个力的合力大小是 ，

方向沿 方向。

知识点10：力的分解

1.求一个力的分力叫做力的分解,力的分解是力的合成的逆运算。

2．力的分解与力的合成都遵循平行四边形定则。

3.力的分解方法有实际效果分解法和正交分解法。

4. 按实际效果分解的几个实例：

实例 分析

地面上物体受斜向上的拉力F ，拉力F 一方面使物体沿水平地面前进，

另一方面向上提物体,因此拉力Ｆ可分解为水平向前的力F 1和竖直向上

的力F ２。F 1=Ｆco ｓ α，Ｆ２=F s ｉｎ α

质量为ｍ的物体静止在斜面上,其重力产生两个效果:一是使物体具有沿

斜面下滑趋势的分力F 1;二是使物体压紧斜面的分力F 2。Ｆ１=mg sin

α,F 2=ｍg co ｓ α 5. 正交分解

（1） 适用情况:适用于计算三个或三个以上力的合成。

（2)正交分解的步骤

①建立坐标系:以共点力的作用点为坐标原点建立直角坐标系，标

出x 轴和ｙ轴。选取坐标系时应使尽量多的力落在坐标轴上。 A B P C

D E F 1 F 2 F 3 F 4 F 5

②正交分解各力:将每一个与坐标轴不重合的力分解到ｘ轴和y 轴上,并求出各分力的大小，如图所示。

③分别求出x 轴、ｙ轴上各分力的矢量和，即:

Ｆx =F １x +F ２x ＋…

F ｙ＝F １ｙ＋F 2y ＋…

④求共点力的合力：合力大小F ＝错误!,合力的方向与x 轴的夹角为α，则tan α＝F y Ｆx ,即α=arctan F ｙF ｘ

。 【例14】． 在光滑的斜面上自由下滑的物体所受的力为( )

Ａ.重力和斜面的支持力

B ．重力、下滑力和斜面的支持力

C ．重力和下滑力

D.重力、下滑力、斜面的支持力和紧压斜面的力

二．重点知识题型总结。

（一）物体受力分析

1.受力分析的意义

受力分析是力学知识的基础内容，正确的分析物体的受力情况是研究力学问题的关键。

2．受力分析的方法

对物体进行受力分析，主要依据力的概念，从物体所处的环境和运动状态着手，分析它受到所处环境中其他物体的哪些力的作用,并将它受到的力用力的示意图表达出来。在对物体进行受力分析时常采用以下两种方法:

（1)隔离法:将选定的研究对象从它所处的环境中隔离出来，然后进行单独分析。分析的依据:一是各种力的性质和产生条件;二是根据物体的运动状态即从物体平衡入手分析。

(２)假设法：即某个力不易判断时,可假设该力不存在,看物体运动会受到怎样的影响,从而得出结论。

3.受力分析的基本步骤

(１)确定研究对象：即首先要明确我们要分析哪个物体的受力情况，并将它从周围环境中隔离出来。

(2)按顺序分析物体的受力：一般先分析重力,再分析弹力，后分析摩擦力和其他性质的力。

(3）正确地画出物体受力的示意图。

(4）检查受力分析图是否正确，有无漏力或多力现象。

4．受力分析的注意事项

(1)受力分析时只分析研究对象的受力情况,而不分析研究对象对其他物体的施力情况。

(2）防止“漏力”和“多力”，寻找施力物体是防止“多力”的有效措施,按正确的顺序受力分析是防止“漏力”的重要方法。

(3)合力和分力不能同时作为物体受到的力，只分析物体实际受到的力，不分析它的合力或分力。

(4)如果某个力的方向难以确定,可以用假设法分析。

【例一】:画出图中物体A受力示意图,并写出力的名称及施力物体。

（二)关于摩擦力的问题

1.对于摩擦力的认识要注意“四个不一定”

(1)摩擦力不一定是阻力。

(2)静摩擦力不一定比滑动摩擦力小。

(3)静摩擦力的方向不一定与运动方向共线,但一定沿接触面的切线方向。如图所示，A、B一起向右做匀加速运动,则A所受摩擦力方向与运动方向不一致。

(4)摩擦力不一定越小越好。因为摩擦力既可以作阻力,也可以作动力。

【例二】:在机场和港口，常用输送带运送旅客和行李、货物。如图所示,图甲为水平输送带,图乙为倾斜输送带,当一个行李箱随输送带一起做匀速直线运动时,下列判断中正确的是( ）

A.甲、乙两图中的行李箱都受到两个力作用

Ｂ.甲、乙两图中的行李箱都受到三个力作用

C．图甲中的行李箱受到三个力作用,图乙中的行李箱受到四个力作用

D.图甲中的行李箱受到两个力作用,图乙中的行李箱受到三个力作用

（三）物体的平衡

1．平衡状态

物体在共点力的作用下,保持或做运动的状态。

２．共点力作用下物体的平衡条件

F合＝0或错误!,其中Fｘ合和F y合分别是将力进行正交分解后,物体在x轴和y轴上所受的合力。

3．应用平衡条件解题的步骤

（1)明确研究对象(物体、质点或绳的结点等)。

(2)对研究对象进行受力分析。

(3)建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件,选择恰当的方法列出平衡方程。

(4）求解方程，并讨论结果。

【例二】：如图所示,某物体在四个共点力作用下处于平衡状

态,若将Ｆ４＝5 N的力沿逆时针方向转动90°，其余三个力的大小

和方向都不变，则此时物体所受合力的大小为( ）

A．０B．10 N ?

?

Ｃ.5＼ｒ(2) N?? D.错误!N

4.解决平衡问题的几种方法

(1）力的合成法解决平衡问题

【例三】:如右图所示，在一细绳Ｃ点系住一重物P，细绳两端

A、B分别固定在墙上,使AC保持水平，ＢC与水平方向成3０°

角，已知细绳最多只能承受２00 N的拉力，那么Ｃ点悬挂物体

的重力最多为____＿___N，这时细绳的_____＿__段即将拉断.

（２）正交分解法：

【例四】：物体 A 在水平力Ｆ1= 4００ N 的作用下,沿倾角θ＝ 60o的斜面匀速下滑(如图）.物体A受的重力ｍg=４０0N，求斜面对物体A的支持力与斜面间的动摩擦因数.

(３）整体法和隔离法

【例四】:物体质量为M,倾角为 的三角形劈Ｂ放在粗糙的水平面上，在其斜面上放一质量为ｍ的物体Ａ如图所示，两物体均保持静止状态,则水平面对三角形劈( )

Ａ．无摩擦力Ｂ．有水平向左的摩擦

力

C．支持力为(Ｍ+m)g D．支持力小于(M+m)g

(4)动态分析法：

【例五】:如右图所示,电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳ＯＡ使连接点A向上缓慢移动而保持O点的位置和ＯＢ绳的位置不变,则在A点向上移动

的过程中( )

A．绳OB的拉力逐渐增大

Ｂ.绳ＯＢ的拉力逐渐减小

C．绳OA的拉力先增大后减小

D.绳OA的拉力先减小后增大