人教版必修一第3章《相互作用》章末总结与知识梳理.docx

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人教版必修一第3章《相互作用》章末总结与知识梳理

【金版学案】2015-2016学年高中物理第三章相互作用章末总结新人教版必修1

一、力

1．定义：

力是物体与物体之间的相互作用．

2．性质

（1）物质性

：

任何力都离不开施力物体和受力物体．

（2）相互性：

力的作用总是相互的，某物体施力的同时也受力．

（3）矢量性：

力是矢量，既有大小又有方向．

3．力的三要素：

大小、方向、作用点．

4．作用效果

（1）使物体发生形变．

（2）改变物体的运动状态．

二、重力

产生

（1）由于地球的吸引而使物体受到的作用力

（2）施力物体为地球

大小

G＝mg，其中g＝9.8N/kg

测量

测

力计

方向

竖直向下

重心

物体的各部分所受重力的等效作用点

决定物体重心

位置的因素

（1）物体的形状

（2）物体的质量分布

三、弹力

1．弹力：

发生弹性形变的物体恢复原状时对与它接触的物体产生的作用力．

2．产生条件

（1）两物体接触．

（2）发生弹性形变．

3．常见的弹力及方向

（1）支持力：

垂直接触面指向被支持的物体．

（2）压力：

垂直接触面指向被压的物体．

（3）绳的拉力：

沿着绳指向绳子收缩的方向．

4．胡克定律

（1）内容：

弹簧的弹力大小与它的伸长量或压缩量成正比．

（2）表达式：

F＝kx.

（3）k为弹簧的劲度系数，其大小只与弹簧自身因素有关．

四、摩擦力

五、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．

六、合力与分力

1．

定义：

如果一个力产生的效果跟几个共点力共同作用的效果相同，这一个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力．

2．逻辑关系：

合力与分力是一种等效替代关系．

七、力的合成

1．定义：

求几个力的合力的过程或方法．

2．平行四边形定则

如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么合力的大小与方向就可以用这个平行四边形的对角线表示．

3．几种特殊情况下力的合成（α为F1和F2的夹角）

（1）α＝0°时，F1和F2同向，F＝F1＋F2.

（2）α＝180°时，F1和F2反向，F＝F1－F2或F＝F2－F1.

（3）α＝90°时，F1和F2垂直，F＝

.

4．F1和F2的合力的范围

合力随两分力间的夹角的增大而减小，合力的变化范围是在两分力之和与两分力之差之间，即|F1－F2|≤F≤F1＋F2.

5．三角形定则：

求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的线段首尾顺次相接地画出，F1、F2的另外两端连接起来，则此连线就表示合力的大小和方向，如图所示．

八、力的分解

1．概念：

求一个力的分力的过程．

2．遵循的原则：

平行四边形定则或三角形定则．

3．分解的方法

（1）按力产生的效果进行分解．

（2）正交分解．

　误认为重力的方向是“垂直地面向下”或“指向地心”

分析：

（1）重力的方向的正确表述为：

竖直向下．

（2）只有在地面水平的情况下，重力的方向才可以表述为“垂直地面向下”．

（3）地球上的物体只有在赤道及南北两极时，其重力方向才可以表述为“指向地心”，其他位置都不能这样表述．

　误认为重心为物体上最重的点或物体上只有重心受重力

分析：

（1）组成物体的各部分都受到地球的吸引，即各部分都受重力作用．

（2）重心是物体各部分所受重力总和的等效作用点．

　误认为重心一定在物体上

分析：

重心是物体所受重力的等效作用点，它可能在物体上，也可能在物体之外，如粗细、质量均匀的圆环的重心应与圆心重合，它的重心就不在圆环上．

　误认为“静止的物体才受到静摩擦力，运动的物体才受到滑动摩擦力”

分析：

（1）静摩擦力发生在相互接触且存在相对运动趋势的两个物体之间，如用传送带斜向上输送物品时，物品和传送带相对静止一起向上运动，物品受到传送带对它的静摩擦力．

（2）滑动摩擦力发生在相互接触且存在相对运动的两个物体之间，如用黑板擦擦黑板时，黑板虽静止，但黑板擦对它有滑动摩擦力，静止的物体可受滑动摩擦力．

（3）判断是静

摩擦力还是滑动摩擦力的关键是接触面间两物体是相对运动还是有相对运动趋势，与物体的运动状态无关．

　误认为合力一定大于分力

分析：

（1）力是矢量，力的合成遵循平行四边形定则，并不是两个分力的代数和才等于合力．

（2）合力的大小范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2，合力可以大于两分力中的任何一个，也可以等于两分力中的任何一个，也可以小于分力中的任何一个，甚至两个分力的合力可以为零．

　混淆矢量运算与标量运算的差别

分析：

高中之前我们所学习的运算为代数运算法则，包括加、减、乘、除、乘方和开方等运算法则，它们的适用对象为时间、质量、功等标量；进入高中后我们又学习了位移、速度、力等矢量，这些量既有大小又有方向，以前的代数运算法则已不再适用于它们的运算，与之相适应的是平行四边形定则．矢量与标量各有其运算法则，两者不可混用．

　混淆平行四边形定则的边、对角线与合力、分力的关系

分析：

用平行四边形定则对力进行合成时，是以两分力为邻边作平行四边形，所得对角线表示合力；对力进行分解时，是以合力

为对角线作平行四边形，所得平行四边形的两个邻边表示两个分力．总之用

平行四边形定则解题时，平行四边形的两个邻边

表示两个分力，对角线表示合力．

　受力分析时“添力”或“漏力”

分析：

“添力”就是多分析了不该有的力，防止“添力”的有效途径是看看能否找到它的施力物体；“漏力”就是受力分析时少分析了力，防止“漏力”的有效途径是按“重力→接触力→其他力”的顺序进行分析．

1．弹力有无的判断方法

（1）直接法：

对于物体形状变化明显的情况，可由形变情况直接判断弹力是否存在，如弹簧、橡皮筋产生弹力的情况．

（2）假设法：

假设与研究对象相接触的物体施加了弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与物体的运动状态是否矛盾，若矛盾，说明二者之间没有弹力，若不矛盾，说明二者之间有弹力．

（3）状态法：

将与研究对象相接触的物体撤离，看研究对象的运动状态是否改变，若没有改变，则无弹力作用，若发生改变，则有弹力存在．

2．摩擦力

（1）对摩擦力的进一步理解．

①摩擦力的方向与“相对运动”或“相对运动趋势”方向相反，但并不一定与物体的运动方向相反．

②摩擦力阻碍的是物体的“相对运动”或“相对运动趋势”并不是阻碍物体的运动，摩擦力并不都是阻力．

（2）摩擦力有无的判断方法．

（3）摩擦力的计算方法．

①静摩擦力：

根据平衡知识求解．

②滑动摩擦力：

用公式F＝μFN求解．

3

．弹力和摩擦力的对比

　4.弹力或摩擦力的有无及方向判断的特殊方法

（1）假设法．

（2）结合物体运动状态判

断．

（3）效果法．

（4）相互作用法．

5．摩擦力的“四个不一定”

（1）受静摩擦力的物体不一定静止，受滑动摩擦力的物体不一定运动．

（2）静摩擦力不一定比滑动摩擦力小．

（3）摩擦力不一定与运动方向相反，还可以与运动方向相同，甚至可以与运动方向成一定夹角．

（4）摩擦力不一定是阻力，还可以是动力．

　例1倾角θ＝37°，质量M＝5kg的粗糙斜面位于水平面上，质量m＝2kg的木块沿斜面匀速下滑，在此过程中斜面保持静止（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2）求：

（1）斜面对木块的摩擦力及支持力大小．

（2）地面对斜面的摩擦力及支持力大小．

解析：

（1）选木块为研究对象．

（2）选木块和斜面作为整体为研究对象．

答案：

（1）12N　16N　

（2）0　70N

　例2下列关于摩擦力的说法正确的是（　　）

A．物体所受正压力增大时，它所受的摩擦力一定增大

B．物体受到摩擦力作用时，它一定受到弹力作用

C．运动的物体不能受到静摩擦力的作用

D．具有相对运动的两物体间一定存在滑动摩擦力作

用

解析：

滑动摩擦力与正压力成正比，静摩擦力与正压力无关，A错；摩擦力的产生条件之一是两物体相互接触挤压，而这也正是产生弹力的条件，故物体受摩擦力时一定受弹力作用，B对；运动的物体也能受静摩擦力的作用，如货车运送货物加速运动时，货物受到车厢的摩擦力是静摩擦力，C错；相对运动的两物体间不一定受滑动摩擦力，如猴子爬杆时，猴子相对杆向上运动，但猴子受到的摩擦力为静摩擦力，D错．

答案：

B

1．受力分析

分析物体受到哪些力，并将它们以示意图的形式表示出来，这一过程及方法叫受力分析．

2．物体是否受某力的判断依据

（1）条件判断：

根据是否满足力的产生条件来判断物体是否受到某个力的作用．

（2）效果判断：

根据力的作用

效果来判断物体是否受到某个力的作用．

（3）相互作用判断：

利用力的作用的相互性，即施力物体同时也是受力物体．

（4）特殊法判断：

好多难以确定的力，如弹力、摩擦力等可以利用假设法、运动状态推定法等特殊方法来判断物体是否受力．

3．受力分析的步骤

4．如何防止“多力”或“丢力”

（1）防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体，若某力有施力物体则它实际存在，无施力物体则它不存在．另外合力与分力不要重复分析．

（2）按正确的顺序（既一重、二弹、三摩擦、四其他）进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施．

5．受力分析的方法

（1）隔离法：

若研究对象处在复杂环境中，则应将所要研究的物体从复杂的周围环境中隔离出来，再分析它受到周围哪些物体的力的作用．

（2）整体法：

整体法研究系统外的物体对系统整体的作用，不考虑系统内物体间的相互作用．

6．受力分析时需注意的问题

（1）只分析所受的力：

在进行受力分析时，一定要注意，我们分析的是物体“受到”的力，而不是物体对外施加的力．

（2）只分析外力：

对几个物体的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成了外力，要画在受力分析图上．

（3）只分析性质力：

进行受力分析时，只分析物体所受到的性质力，不分析效果力．

（4）进行受力分析时，同一物体的合力与分力不能同时出现．

7．受力分析时常见问题及应对措施

　例3木板B放在水平地面上，在木板B上放一重1200N的A物体，物体A与木板B间，木板与地面间的动摩擦因数均为0.2，木板B重力不计，当水平拉力F将木板B匀速拉出，绳与水平方向成30°时，问绳的拉力FT多大？

水平拉力F多大？

（重力加速度g＝10m/s2）

解析：

（1）求绳的拉力FT：

隔离A，其受力如图所示

则水平方向上：

FTcos30°－Ff1＝0

竖直方向上：

FTsin30°＋FN1－G＝0

而Ff1＝μFN1

联立以上三式解得FT＝248N

Ff1＝FTcos30°＝μFN1＝215N.

（2）求水平拉力F：

隔离B，其受力如图所示

A对B的摩擦力大小为FfA，地对B的摩擦力为Ff地，地对B的弹力大小FN2＝FN1，

故拉力F＝Ff地＋FfA＝μFN2＋μFN1＝2Ff1＝

430N.

答案：

248N　430N

　例4物体以初速度v冲上粗糙的斜面，如图所示的四个受力示意图中，正确的是（　　）

解析：

物体只受重力、垂直斜面向上的支持力和沿斜面向下的摩擦力三个力作用，A正确．

答案：

A

例5　如图所示，A、B两个物体的质量都是1kg，现在它们在拉力F的作用下相对静止一起向右做匀速直线运动．已知A、B之间的动摩擦因数μAB＝0.1，B与地面间的动摩擦因数μB地＝0.2.g＝10m/s2，则两个物体在匀速运动的过程中，

（1）对A、B分别画出完整的受力分析．

（2）A、B之间的摩擦力大小为多少．

（3）拉力F的大小为多少．

解析：

（1）以A为研究对象，A受到重力、支持力作用；以B为研究对象，B受到重力、支持力、压力、拉力、地面对B的滑动摩擦力作用；如图．

（2）对A：

由二力平衡可知A、B之间的摩擦力为0.

（3）以A、B整体为研究对象，由于两物体一起做匀速直线运动，所以受力如图，

水平方向上由二力平衡得拉力等于滑动摩擦力，

即F＝Ff＝μB地FNB，

而FNB＝GB＋GA，

所以F＝0.2×（1×10＋1×10）N＝4N.

答案：

（1）见解析图　

（2）0　（3）4N

1．抽象思维法

从大量生活事例中抽象出“力是物体间的相互作用”，再把这种抽象具体形象化——用有向线段进行描述，通过这种方法，把对力的运算转化为几何问题来处理．

2．等效替代思想

等效替代是物理学中研究实际问题时常用的方法．重心的概念、力的合成与分解都是等效替代思想在本章的具体应用，合力与分力可以相互替代而不改变其作用效果．

3．数学转化思想

（1）数形转化思想：

数形转化是把物理问题转化为几何问题，利用几何图形的性质来研究物理问题的一种解题思想．例如，用图解法分析力分解的多种可能性和用相似三角形法求解力等．

（2）函数转化思想：

运用数学中的函数知识将物理问题转化为函数问题，然后结合函数所表达的物理意义进行分析，从而达到解决物理问题的目的．这种转化就叫函数转化．

　例6如图所示，人向右运动的过程中，物体A缓慢地上升．若人对地面的压力为F1、人受到的摩擦力为F2、人拉绳的力为F3，则（　　）

A．F1、F2、F3均增大

B．F1、F2增大，F3不变

C．F1、F2、F3均减小

D．F1增大，F2减小，F3不变

解析：

设人和物体A质量分别为m、mA.物体A缓慢上升，即物体A在任何位置都可以认为是处于静止状态，故绳的张力为mAg，人拉绳的力F3与绳的张力大小相等，故人拉绳的力F3＝mAg不变．对人进行受力分析，并建立直角坐标系如图所示，

人始终处于静止状态，可得F2－F3′cosθ＝0，F1′＋F3′sinθ＝mg，由力的相互性知F1′＝F1，F3′＝F3，解得F1＝mg－mAgsinθ，F2＝mAgcosθ，显然，F1、F2是关于自变量θ的函数，当自变量θ减小时，函数F1、F2增大，故B正确．

答案：

B