人教版必修一 第三章相互作用简明实用笔记知识要点.docx

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人教版必修一第三章相互作用简明实用笔记知识要点

第三章：

相互作用

一、力

1.概念：

力是物体间的相互作用

力是物体对物体的作用，不能离开施力物体和受力物体而独立存在。

有力就一定有“施力”和“受力”两个物体，互为，二者缺一不可。

2.性质：

①物质性：

力不能脱离物体而独立存在，施力物体与受力物体同时存在

②相互性：

力的作用是相互的，力总是成对出现③同时性④瞬时性

⑤矢量性:

（合成和分解）遵循平行四边行定（不在于方向例I,Φ）

⑥独立性：

每个力各自独立地产生效果，好像其它力不存在一样。

用牛顿第二定律表示时，则有合力产生的加速度等于几个分力产生的加速度的矢量和。

⑦积累性:

时间积累I=ΔP空间积累W=ΔEK（积累引起一些变化）

3.力的作用效果：

①形变②改变运动状态（产生加速度）

4.力的三要素：

大小、方向、作用点（描述单位图示示意图）

测量：

测力计单位：

N

注：

同一题中选同一标度

5.力的分类：

（注：

效果不同的力，性质可能相同；性质不同的力，效果可能相同）

①按性质分：

重力（万有引力）、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力、核力……

②按效果分：

拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力、推力、浮力……

③按作用方式分：

场力（非接触力）、接触力。

④研究对象分：

内力外力（方法：

整体、隔离）

注：

按现代物理学理论，物体间的相互作用分四类：

长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用；短程相互作用有强相互作用（距离增大强相互作用急剧减小作用范围只有约10－15m,超出就不存在了，存在于相邻的核子之间）和弱相互作用（强度只有强相互作用的10－12倍）。

宏观物体间只存在前两种相互作用。

宏观物体间只存在前两种相互作用。

二重力

1、产生：

由于地球的吸引而产生的（严格的说不等于地球的吸引力）

说明：

①地球表面附近的物体都受到重力的作用.

②重力的施力物体就是地球.

注意：

重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自

转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力。

由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力。

2、方向：

重力的方向永远竖直向下（与水平面垂直，而不是与支持面垂直）；

说明：

①重力的方向沿铅垂线方向，与水平面垂直，不一定指向地心，

但在两极和在赤道上的物体，所受重力的方向指向地心.

②重力的方向不受其他作用力的影响，与运动状态也没有关系.

3、重力的大小：

①G=mg，g=9.8N/kg.粗略计算时取10m/s2

同一物体质量一定，随着所处地理位置的变化，重力加速度的变化略有变化。

从赤道到两极G→大（变化千分之一），在极地G最大，等于地球与物体间的万有引力；随着高度的变化G→小（变化万分之一）。

在有限范围内，在同一问题中重力认为是恒力，运动状态发生了变化，即使在超重、失重、完全失重的状态下重力不变

②用弹簧测力计测量，物体处于平衡状态（即静止或匀速运动状态），弹簧测力计的示数等于重力的大小.（水平支持物竖直悬绳）（原理牛三和二力平衡）

说明：

①在地球表面上不同的地方，物体的重力大小是不同的，纬度越高，物体的重力越大，因而同一物体，在两极比赤道受到的重力大.

②一个物体的重力不受运动状态的影响，与是否还受其他力的作用也无关系.

③在处理物理问题时，在地球表面和在地球附近某一高度的地方，一般认为同一物体受的重力不变.

4.作用点：

物体的重心

物体各部分重力合力的作用点为物体的重心（不一定在物体上）。

重心位置取决于质量分布和几何形状，质量分布均匀的物体，重心在物体的几何对称中心。

确定重心的方法：

悬吊法，支持法。

例①装水小球水流出重心变化②绳——盘

重力问题的讨论和拓展

①重力定义、规律可迁移到其它星球上

②背跃式和跨跃式

③地球表面积约为5.1×1018m2估算大气层总重

三、弹力

1、形变

（1）定义：

物体形状或体积的改变

（2）种类：

效果（拉伸、压缩、弯曲、扭转）

恢复程度（弹性形变、范性形变）——弹性限度

（3）形变不明显①放大（书上例子）②假设、拆除

2、定义：

发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用

注：

课本中的例子

3、产生条件①物体相互接触；②物体发生弹性形变．

不好判断——假设法或拆除法

4、方向：

（1）压力、支持力的方向总是垂直于接触面。

（2）绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。

（3）杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。

如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。

绕角点可自由无摩擦转动的对物体的弹力的方向一定沿杆的方向

5、大小：

在弹性线度内与形变的大小有关

（重点研究弹簧弹力大小）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）表达式：

F＝kx.△F=k△x

①k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定．

②x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度.

注：

与弹簧有关的问题要先看原长！

6、理想化模型

绳：

①轻、柔、细②不可伸长（可发生突变）③任意点间拉力（张力）相等

弹簧：

①轻质的②可伸长可压缩③形变明显——变化需要一定的时间（不可突变）

杆：

①轻质的、细②可拉可压——判断用替换法（换成绳作用一样就是拉力

③弹力方向不一定沿杆

例1：

如下图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:

①弹簧的左端固定在左墙上;②弹簧的左端受大小也为F的拉力作用;③弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;④弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动.若认为弹簧的质量都为零,以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量,则有   

例2：

一根弹簧在弹性限度内，对其施加30N的拉力时，其长为20cm，对其施加30N的压力时，其长为14cm，则该弹簧的自然长度是多少？

其劲度系数是多少？

例3：

如图所示，用细线将A物体悬挂在顶板上，B物体放在水平地面上，A、B间有一劲度系数为100N/m的轻弹簧，此时弹簧的形变量为2cm。

已知A、B两物体的重力分别是3N和5N。

则细线对A的拉力及B对地面的压力可能是（　　）

A．1N和0N　B．5N和7N　　　C．5N和4ND．1N和7N

例4：

如图所示，劲度系数为k1的轻弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接，劲度系数为k2的轻弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态．现施力将物块1缓缦地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，在此过程中，物块1上升的高度是？

例5：

如图所示，劲度系数为k2的轻质弹簧竖直放在桌面上，其上端压一质量为m的物块，另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面，其下端与物块上表面连接在一起要想使物块在静止时，下面簧产生的弹力为物体重力的2/3应将上面弹簧的上端A竖直向上提高多少距离？

四、摩擦力

摩擦力

静摩擦力

滑动摩擦力

定义

两个有相对滑动趋势的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力

两个有相对滑动的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动的力

产生条件

（必要条件）

①接触面粗糙

②接触处有弹力

③两物体有相对运动趋势（仍保持相对静止）

①接触面粗糙

②接触处有弹力

③两物体有相对运动

大小

①静摩擦力f为被动力，与正压力无关，满足0

②最大静摩擦力fmax大小与正压力大小有关

滑动摩擦力：

f＝μN（μ为动摩擦因数，取决于接触面材料及粗糙程度，N为正压力）

方向

沿接触面与受力物体相对运动趋势的方向相反

沿接触面与受力物体相对运动的方向相反

有无及方向判断的方法：

假设法（如上）、状态法（平衡、牛二）、牛三、动因、感受、注意连带，连结体先整体再隔离可能会有意想不到的收获　　　摩擦力的计算：

（如下）

注：

对摩擦力的再认识

1、难点：

①有无②动静③方向

2、三个方向

3、两个“相对”

4、受静摩擦力的物体一定静止吗？

　不一定

5、摩擦力一定是阻力吗？

　可为动力也可为阻力

6、摩擦力一定与物体的运动方向相反吗？

　可相同也可相反

7、摩擦力一定做负功吗？

　可做正功也可做负功也可不做功

8、误认为滑动摩擦力的大小与接触面积大小、物体速度大小有关．

9、误认为物体所受正压力大小等于物体的重力大小．

五、物体的受力分析

具体方法是：

1．明确研究对象，把其从周围物体中隔离出来

2．按重力、（面、点）弹力、（面）摩擦力、电力、磁力最后外力顺序逐一分析.

3．规范地画好受力图，研究对象是质点时力的作用点可以画在物体的中心位置.

受力分析的注意事项：

初学者对物体进行受力分析时，往往不是“少力”就是“多力”，因此在进行受力分析时应注意以下几点：

（1）只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施加的力。

（2）每分析一个力，都应找到施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在．这是防止“多力”的有效措施之一。

检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体，特别是检查一下分析的结果，能否使对象与题目所给的运动状态（静止或加速）相一致，否则，必然发生了多力或漏力现象．

（3）合力和分力不能同时作为物体受到的力。

（4）只分析根据力的性质命名的力（如重力、弹力、摩擦力），不分析根据效果命名的力（如下滑力、上升力、向心力、回复力等）。

否则将出现重复。

（5）问题简化中忽略次要力如：

对结点分析时不分析重力、微小粒子不计重力、v不太太忽略空气阻力等。

（6）区分内力外力

弹力和摩擦力的判断：

弹力和摩擦力是最难判断的，特别是静摩擦力，可采用假设、动因、感受、状态（二力平衡、牛二）牛三、整体隔离、转换研究对象等。

几种方法结合着用会更好！

不易确定的，观察所研究的物体会发生怎样的运动，然后审查这个力应在什么方向上，研究对象才能满足给定的运动状态．

点拨：

静摩擦力是一种被动力，在物体受力情况发生变化时，它可以改变方向，并在一定范围内改变大小。

另外静摩擦力不能用f＝μN计算，只能通过物体受力情况的变化去判断静摩擦力大小的改变。

六、力的合成与分解——共点力的

1、共点力：

作用在物体的同一点，或作用线的延长线交于一点的力．

2、几个概念：

合力与分力、力的合成与力的分解

（1）合力与分力定义：

如果一个力产生的效果跟几个共点力共同作用产生的效果相同，这一个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力．

逻辑关系：

合力和分力是等效替代的关系．

（2）力的合成：

求几个已知力的合力叫力的合成。

力的分解：

求一个已知力的分力叫力的分解。

3、力的合成：

在同一条直线上的

互成角度合成遵循平行四边形定则

合成的方法：

（1）作图法：

（2）计算法：

根据平行四边形定则作出示意图，

然后利用解三角形的方法求出合力．

几种特殊情况：

（3）公式法：

大小：

　　　方向：

（4）正交分解：

=0→

合力范围：

（1）两个共点力的合力范围：

|F1－F2|≤F≤F1＋F2，即两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小．当两个力反向时，合力最小，为|F1－F2|；当两力同向时，合力最大，为F1＋F2.

（2）三个共点力的合成范围

①最大值：

三个力同向时，其合力最大，为Fmax＝F1＋F2＋F3.

②最小值：

以这三个力的大小为边，如果能组成封闭的三角形，则其合力的最小值为零，即Fmin＝0；如果不能，则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值，即Fmin＝F1－|F2＋F3|（F1为三个力中最大的力）．

（3）四个共点力的合成范围

（4）合力可能比分力大，也可能比分力小。

或等于某一分力或都相等

（5）顺序：

顺次连接的两个是分力，首首尾尾夹的一个是合力

合成时注意技巧：

4、力的分解：

（1）遵循原则：

平行四边形定则或三角形定则．

（2）没有限定条件：

同一个力可以分解成无数对大小、方向不同的分力。

（3）一个已知力有确定的两个分力的条件：

A、已知合力和两个分力的方向，求两个分力的大小（有一组解）。

B、已知合力和一个分力的大小与方向，求另一个分力的大小和方向（有一组解）。

C、已知合力、一个分力F1的大小和F2的方向求F1的方向和F2的大小（有一组解或两组解）。

（4）一般分解方法：

①按力产生的效果分解；②正交分解．

★力的正交分解

概念：

把力沿着两个选定的相互垂直的方向分解的方法叫力的正交分解法

如图所示，将力Ｆ沿x轴和y轴两个方向分解,则

注：

正交分解法适合物体受到三个或三个以上共点力的情况，“分”的目的是为了更方便的“合”

★利用分解加图解法解题：

三个力平衡

特点：

一个力的大小方向都不变，一个力的方向不变，当别外一个力的方向发生变化时，两个力的大小如何变化的问题

例：

如图1.3.4所示，重物G系在OA、OB两根等长的轻绳上，轻绳的A端和B端挂在半圆形支架上．若固定A端的位置，将OB绳的B端沿半圆形支架从水平位置逐渐移至竖位置OC的过程中：

（）

A．OB绳上的拉力先减小后增大B．OB绳上的拉力先增大后减小

C．OA绳上的拉力先减小后增大D．OA绳上的拉力先增大后减小

七、共点力作用下的物体的平衡——常用的四种方法

共点力：

力的作用点在物体上的同一点或力的作用线相交于一点的几个力叫做共点力。

能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。

平动平衡状态：

静止或匀速直线运动状态、缓慢（准静止）

注：

竖直上抛最高点、单摆最低点、最高点都不是平衡状态

平衡条件：

=0→

解题方法：

　　　　　（三力力汇交：

如一个物体受三个不平行外力的作用而平衡，这三个力必同面且必共点）

1、合成法与分解法：

常用于三力平衡

合成法：

将三个力中的任意两个合成为一个力，则其合力与第三个力平衡，把三力平衡问题转化成二力平衡问题

分解法：

三力平衡时，利用平行四边形对任意一个力沿另外两个力的作用线方向分解，则这两个力分别与另外两个力等大反向

常用到的数学知识有：

无论是利用合成法还是分解法，都需要在作出平行四边形后再利用图中几何关系来解三角形，从而求出力的大小或方向，常用到的数学知识有：

（1）三角函数定义：

当出现直角三角形时，可以利用三角函数的定义来求解力的大小和方向

（2）正弦定理：

对于任意三角形，都有对边与对角的正弦比值相等

拉密定理法：

如果物体受到如图所示的共面的三个力作用而处于平衡状态，

则平衡条件所给出的各个力间的关系可以表示为

=

=

.

（3）相似三角形：

当力的三角形与图中的几何三角形相似时，

仍有对应边成比例的关系　

（4）菱形的性质：

当有两个力大小相等时，

求两个力的合力或将第三个力分解，就会得到一个菱形

菱形对角线垂直平分且平分一组对角

（涉及滑轮或光滑挂钩的平衡问题）

（5）余弦定理：

有时还需用到余弦定理，如图：

有

2、矢量三角形法：

三力平衡时，三个力可构成一封闭三角形。

通过受力分析，画出物体受力示意图，将力平移后组成三角形，用上述数学知识解三解形

3、正交分解法：

多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡，将各力分解到

轴上和

轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件

。

值得注意的是，对

、

方向选择时，尽可能使落在

、

轴上的力多；被分解的力尽可能是已知力。

4、整体法和隔离法：

解决连结体问题时需考虑的方法