人教版高一物理必修一《相互作用》.docx

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人教版高一物理必修一《相互作用》

第一讲重力和弹力

一、【课标要求】

1、理解重力和弹力

2、会应用胡克定律处理弹簧问题

二、【知识疏理】

（一）、力

1、定义：

力是对的作用

2、力的性质：

①力的，力不能离开物体单独存在；

②力的，力的作用是相互的；

③力的__________，力是矢量，既有大小也有方向。

④力的独立性：

一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。

3、力的三要素是：

、、．

4、力的种类：

万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用

（二）、重力

1、产生：

由于对物体的而使物体受到的力叫重力．

注意：

重力是由于地球的吸引而产生的力，但它并不就等于地球时物体的引力．重力是地球对物体的万有引力的一个分力，计算时一般可近似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力。

2、大小：

G＝mg同一物体的重力大小随高度的增加而减小，随纬度的增加而增大

3、方向：

．

4、作用点：

物体的重心．

5、重心：

重心是物体各部分所受重力合力的作用点．

注意：

（l）重心可以不在物体上．物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系。

重心是一个的概念。

（2）有规则几何形状、质量均匀的物体，其重心在它的几何中心．质量分布不均匀的物体，其重心随物体的形状和质量分布的不同而不同。

（3）薄物体的重心可用求得．

（三）、弹力

1、定义：

发生的物体，由于要恢复原状对跟它相接触的产生的作用，这种力叫弹力.

2、产生条件：

，。

3、方向：

弹力的方向与施力物体的形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的物体上。

注意：

①压力、支持力的方向总是垂直于接触面（若是曲面则垂直过接触点的切面）指向被压或被支持的物体。

球面与球面的弹力沿半径方向，且指向受力物体．

②绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向。

（同一根绳子张力处处相等、只能拉不能压）

③杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向。

（如右图）

4、大小：

①弹簧在弹性限度内，遵从胡克定律力F=kx。

②一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等。

③非弹簧类的弹力是形变量越大，弹力越大，一般应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来计算

三、【规律和方法】

☆掌握重力和弹力基本概念

【例1】下面关于重力、重心的说法中正确的是（）

A．风筝升空后，越升越高，其重心也升高

B．质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上

C．舞蹈演员在做各种优美动作的时，其重心位置不断变化

D．重力的方向总是垂直于地面例3图

【例2】把放在地面上的边长为L的匀质立方体绕其一棱翻倒一次的过程中，它的重心高度

（填如何变化），重心离地的最大高度为

【例3】如图，一只壁较厚的金属球形容器，一开始里面装满水，后来由于底部漏水，水逐渐漏完，问：

在整个漏水过程中整体的重心位置如何变化？

（　　　）

A、一直下降B、一直上升C、先升后降D、先降后升

【例4】、一木箱放在水平地面上，请在下列关于木箱和地面受力的叙述中选出正确的选项（）

A．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了形变；木箱没有发生形变，故木箱不受弹力

B．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变，木箱受到了向上的弹力，是因为木箱发生了弹性形变

C．地面受到了向下的弹力，是因为木箱发生了弹性形变，木箱受到了向上的弹力，是因为地面发生了弹性形变

D．以上说法都不对

【例5】、判断弹力的有无和方向

（1）、下列各图中，物体A静止。

画出物体A所受弹力的示意图。

（2）、画出下列物体所受到的所有弹力。

（3）如图所示，各接触面均光滑，则a、b间可能无弹力的是（）

☆解决弹簧类问题

【例6】如图所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为k＝4×102N／m，悬挂的重物的质量分别为m1＝2kg和m2＝4kg，若不计弹簧质量，取g=10m／s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为[]

A．5cm、10cm

B．10cm、5cm

C．15cm、10cm

D．10cm、15cm

四、【巩固和提高】

1.下列关于重力的说法中正确的是（）

A.只有静止在地面上的物体才会受到重力

B.重力是由于地球的吸引而产生的，它的方向竖直向下

C.质量大的物体受到的重力一定比质量小的物体受到的重力大

D.物体对支持面的压力必定等于物体的重力

2．一个物体所受重力在下列哪些情况下要发生变化（）

A．把它从赤道拿到南极B．把它送到月球上去

C．把它放到水里被浮起D．改变它的运动状态

3．下列说法中不正确的是（）

A．书放在水平桌面上受到的支持力，是由于书发生了微小形变而产生的

B．用细木棍拨动浮在水中的圆木，圆木受到的弹力是由于细木棍发生形变而产生的

C．绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向

D．支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体

4．在半球形光滑容器内，放置一细杆，如图所示，细杆与容器的接触点分别为A、B两点，则容器上A、B两点对细杆的弹力方向分别为（）

A．均竖直向上

B．均指向球心O

C．A点处指向球心0，B点处竖直向上

D．A点处指向球心O，B点处垂直于细杆向上

5．如图所示，A、B两物体的重力分别是GA=3N，GB=4N。

A用悬绳悬挂在天花板上，

B放在水平地面上，A、B间的轻弹簧上的弹力F=2N。

则绳中张力T及B对地面的压力

N的可能值分别是（）

A．7N和0N　B．5N和2N

C．1N和6N　D．2N和5N

6．如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，

上面的木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态。

现缓慢向上提上

面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，在这过程中下面木块移动的距离为，

上面木块移动的距离为。

第二讲摩擦力

一、【目标】

1、掌握摩擦力的产生条件、大小和方向；

2、能运用二力平衡的规律计算摩擦的大小和判断摩擦力的方向

二、【知识疏理】

1、定义：

当一个物体在另一个物体的表面上或有的趋势时，受到的阻碍相对运动或相对运动趋势的力，叫摩擦力，可分为静摩擦力和动摩擦力。

2、产生条件：

①接触面；②相互接触的物体间有；③接触面间有运动或运动趋势。

注意：

三个条件缺一不可，特别要注意“相对”的理解

3、摩擦力的方向：

①静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反。

②动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。

4、摩擦力的大小：

①静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关，趋势越强，静摩擦力越大，但不能超过最大静摩擦力，即0≤f≤fm，具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。

★最大静摩擦力大于滑动摩擦力。

粗略计算时认为静摩擦力等于滑动摩擦力。

②滑动摩擦力的大小f＝μN。

注意：

滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体相对运动的速度无关，只由动摩擦因数和正压力两个因素决定，而动摩擦因数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关．

★运动的物体可以有滑动摩擦力；静止的物体也可以有滑动摩擦力。

5、关于“物体间相对运动”与“物体运动”

①“物体间相对运动”与“物体运动”是两回事，不少情况“物体间相对运动（相对运动趋势）方向”跟“物体运动方向”是相反的．摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，不一定阻碍物体的运动．因此摩擦力可以是阻力，也可以是动力．

②如果难以直接确定物体相对运动趋势，可以假设接触面光滑，判别出物体相对运动方向，再确定物体相对运动趋势及所受静摩擦力的方向．

三、【规律和方法】

☆关于摩擦力的理解

【例1】下列说法正确的是：

（）

A．摩擦力的方向一定跟接触面相切　　　　B．摩擦力总是阻碍物体的运动，只能是阻力

C．存在摩擦力的接触面一定存在弹力　　　D．摩擦力的方向总是跟物体的运动方向共线

E．静止的物体不可能受滑动摩擦力F．运动的物体可能受到静摩擦力

G．压力越大，摩擦力也就越大。

针对练习：

关于相互接触的两物体之间的弹力和摩擦力，下列说法正确的是（）

A.有摩擦力一定有弹力B.摩擦力的大小与弹力成正比

C.有弹力一定有摩擦力D.弹力是动力，摩擦力是阻力

☆关于摩擦力的求解

【例2】一木块静止在水平桌面上，已知木块重20N，木块与桌面间的滑动摩擦因数为0.40。

则：

（1）用6N的水平力拉物体，物体所受摩擦力的大小为N；

（2）要使木块由静止开始运动，至少要用N的水平拉力；

（3）木块在桌面上滑动后，使水平拉力大小变为6N，木块受摩擦力是N。

【例3】如图所示，一木块放在水平面上，在水平方向上施加外力F1=10N,F2=2N，木块处于静止状态.

（1）若撤去外力F1，则木块受到的摩擦力大小和方向如何?

（2）若撤去外力F2，则木块受到的摩擦力可能如何?

【例4】如图所示，人重600N，物体重400N。

当人用120N的力拉绳子时，人和物恰能保持匀速运动且保持相对静止。

则物体受到几个摩擦力作用，其大小、方向各如何？

物体与地面之间动摩擦因数多大？

【例5】如图，物体a、b、c叠放在水平桌面上，水平力Fb=5N、Fc=10N分别作用于b、c上，a、b、c仍保持静止。

以f1、f2、f3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则（）

A．f1=5N，f2=0，f3=5N

B．f1=5N，f2=5N，f3=0N

C．f1=0，f2=5N，f3=5N

D．f1=0，f2=10N，f3=5N

【例6】质量为2kg的物体放在水平地板上，用一轻弹簧水平拉该物体，当物体刚开始运动时，弹簧伸长了3cm，当拉着物体匀速前进时，弹簧伸长2cm，已知弹簧的劲度系数为k=200N/m（g=10N/kg），求：

（1）物体所受的最大静摩擦力为多少?

（2）物体和地板间的动摩擦因数.

【例7】如图为皮带传动装置，正常运转时的方向如图所示，当机器正常运转时，关于主动轮上的A点、与主动轮接触的皮带上的B点、与从动轮接触的皮带上的C点及从动轮上的D点，这四点的摩擦力的方向的描述，正确的是（）

A.A点受到的摩擦力沿顺时针方向

B.B点受到的摩擦力沿顺时针方向

C.C点受到的摩擦力沿逆时针方向

D.D点受到的摩擦力沿逆时针方向

【例8】（2011海南）如图，

粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力

A.等于零B.不为零，方向向右

C.不为零，方向向左D.不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右

四．【巩固和提高】

1．码头上两个人用水平力推集装箱，想让它动一下，但都推不动，其原因是（）

A．集装箱太重　　　　　　　B．推力总小于摩擦力

C．集装箱所受合外力始终为零　　　D．推力总小于最大静摩擦力

2．如所示，用水平力F把一铁块紧压在竖直墙壁上静止不动，当F增大时（）

A．墙对铁块的弹力增大B．墙对铁块的摩擦力增大

C．墙对铁块的摩擦力不变D．墙与铁块间的摩擦力减小

3．用手握瓶子，瓶子静止在手中，下列说法正确的是（）

A．手对瓶子的压力恰好等于瓶子的重力B．对瓶子的摩擦力恰好等于瓶子的重力

C．手握得越紧，手对瓶子的摩擦力越大D．手对瓶子的摩擦力必须大于瓶子的重力

4．一块长方体砖块,放于粗糙水平面上按如图两种方式匀速拉动它,一是向右匀速拉动,水平拉力大小为F1,物体与地面间的接触面积较大,砖块相对于水平地面的运动速度为v1,另一种是让砖块与地面接触面积较小,向左匀速拉动,水平拉力大小为F2,砖块相对于水平面的运动速度大小为v2.若v1＞v2,则F1F2的大小关系是（设砖块的各个侧面粗糙程度相同）（）

A．F1＞F2

B．F1＜F2

C．F1=F2

D．都有可能

5．如图所示，水平面上两物体ml、m2经一细绳相连，在水平力F的作用下处于静止状态，则连结两物体绳中的张力可能为（）

A．零B．F/2

C．FD．大于F

6．我们推着自行车前进时,前后两轮所受地面的摩擦力分别为f1和f2,骑着自行车前进时,前后两轮所受地面的摩擦力分别为f3和f4,则（）

A．f1向前B．f2向前C．f3向前D．f4向前

7．物体A的质量为lkg，置于水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数µ＝0．2，从t＝0开始物体以一定初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左的恒力F1＝lN的作用，则反映物体受到的摩擦力F随时间变化的图象是图中的哪一个（取向右为正方向）?

（）

8．运动员用双手握住直立的竹竿匀速攀上和匀速下滑，他所受的摩擦力分别是F1和F2，那么（）

A．F1向下，F2向上，且F1＝F2B．F1向下，F2向上，且F1＞F2

C．F1向上，F2向下，且F1＝F2D．F1向上，F2向上，且F1＝F2

9．如图所示，物体A、B叠放在水平桌面上，接触面之间的摩擦力都是压力的

0．4倍，两物体的重力都是50N，A的左端用水平细线拉住，细线另一端固

定于墙上，现用水平力F将物体B从A下方匀速拉出，则水平拉力F的大小为N．

10．用劲度系数k＝490N／m的轻弹簧，沿水平桌面拉一木板使它作匀速直线运动，弹簧的长度l1＝12cm．若在木板上加上一个质量m＝5kg的铁块，仍用原弹簧拉住它沿水平桌面作匀速运动，弹簧的长度l2＝14cm，则木板与水平桌面间的动摩擦因数μ为多少？

第三讲力的合成和分解

一、【目标】

1、理解合力和分力的关系；

2、掌握平行四边形定则和三角形定则；

二、【知识疏理】

（一）．合力与分力

1、一个力如果它产生的跟几个力共同作用所产生的相同，这个力就叫做那几个力的合力，那几个力就叫做这个力的分力．

2、合力与它的分力是力的效果上的一种关系。

3、力的合成是惟一的；只有同一物体所受的力才可合成；不同性质的力也可以合成；

（二）．力的合成与分解

1、求几个力的合力叫力的合成，求一个力的分力叫力的分解．

2、运算法则：

（1）同一直线上的二力合成：

①两力同方向时②两力反方向时（设F1>F2）.合力方向同F1

（2）互成角度的共点力合成

①平行四边形法则：

求两个互成角度的共点力F1，F2的合力，可以把F1，F2的线段作为邻边作平行四边形，它的对角线即表示合力的大小和方向；

★两力相互垂直时．★两力夹角为任意时

②三角形法则：

求两个互成角度的共点力F1，F2的合力，可以把F1，F2首尾相接地画出来，把F1，F2的另外两端连接起来，则此连线就表示合力F的大小和方向；

③共点的两个力F1，F2的合力F的大小，与它们的夹角θ有关，θ越大，合力越小；θ越小，合力越大，合力可能比分力大，也可能比分力小，F1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

④三个力或三个以上的力的合力范围在一定的条件下可以是：

（三）．力的分解计算

力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守平行四边形法则，两个分力的合力是唯一确定的，而一个已知力可以分解为大小、方向不同的分力，即一个力的两个分力不是唯一的，要确定一个力的两个分力，应根据具体条件进行。

1、按力产生的效果进行分解

2、按问题的需要进行分解

3、①、一个已知力有确定的两个分力的情况：

①两个分力的方向一定。

②一个分力的大小、方向一定。

②、已知合力F、一个分力F1的大小及另一个分力F2的方向，则分力F2可能有唯一解、两解、无数解，当两分力垂直时，F2有最小值。

（四）、正交分解法

物体受到多个力作用时求其合力，可将各个力沿两个相互垂直的方向正交分解，然后再分别沿这两个方向求出合力，正交分解法是处理多个力作用用问题的基本方法，

三、【规律和方法】

【例1】（2011江苏）如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向

的夹角为α,重力加速度为g，若接触面间的摩擦力忽略不计，楔形石块侧面所受弹力的大小为

A．

　　　B．

C．

　　D．

【例2】将一个20N的力进行分解，其中一个分力的方向与这个力成30°角，试讨论

（1）另一个分力的大小不会小于多少？

（2）若另一个分力的大小是

N，则已知方向的分力的大小是多少？

【变式练习】（2012上海卷）．已知两个共点力的合力为50N，分力F1的方向与合力F的方向成30°角，分力F2的大小为30N。

则（）

（A）F1的大小是唯一的（B）F2的方向是唯一的

（C）F2有两个可能的方向（D）F2可取任意方向

【例3】质量为m的圆球放在光滑斜面和光滑的竖直挡板之间，如图所示,当斜面倾角α=300时，斜面和挡板对圆球的弹力大小各是多少?

【例4】（2011海南第4题）.如图，墙上有两个钉子a和b,它们的连

线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l。

一条不可伸长的轻质细绳

一端固定于a点，另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。

在绳子

距a端

得c点有一固定绳圈。

若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后

绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比

为

A.

B.2C.

D.

四．【巩固和提高】

1．两个力的合力与这两个力的关系，下列说法中正确的是：

（）

A.合力比这两个力都大B.合力至少比两个力中较小的力大

C.合力可能比这两个力都小D.合力可能比这两个力都大

2．设有五个力同时作用在质点P，它们的大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，如图所示，这五个力中的最小力的大小为F，则这五个力的合力等于（　　）

A、3F　

B、4F　

C、5F　

D、6F

3．平面内作用于同一点的四个力若以力的作用点为坐标原点，有F1=5N，方向沿x轴的正向；F2=6N，沿y轴正向；F3=4N，沿ｘ轴负向；F4=8N，沿y轴负向，以上四个力的合力方向指向（）

A．第一象限B．第二象限C．第三象限D．第四象限

4．（2012广东卷）.如图3所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角为45°，日光保持水平，所受重力为G，左右两绳的拉力大小分别为

A.G和GB.

和

B.

和

D.

和

5．物体受到两个方向相反的力的作用，F1=8N，F2=10N，当F2由10N逐渐减小到0的过程中，这两个力的合力的大小变化是（）

A．逐渐变小　　B．逐渐增大C．先变大后变小D．先变小后变大

6.作用在同一物体上的三个共点力，F1=10N，F2=2N，F3=6N，若它们之间的夹角是任意的，那么下列数值哪些可能是他们的合力（）

A.20NB.3NC.1ND.0N

7．作用于同一点的两个力F1、F2的合力F随F1、F2的夹角变化的情况如图所示，则F1=，F2=。

8．如图所示，表面光滑、重力不计的尖劈插在缝AB间，在尖劈背上加一压力F，则尖劈对A侧的压力为，对B侧的压力为，已知尖劈的夹角为

。

9．如图所示，重8N的木块静止在倾角为300的斜面上，若用平行于斜面沿水平方向大小等于3N的力F推木块，木块仍静止，则木块受到的摩擦力大小为多少？

方向怎样？

第四讲共点力的平衡

一、【课标要求】

1、掌握平衡状态的特点及条件

2、应用共点力平衡条件解决静力学中一般平衡问题

二、【知识疏理】

（一）、共点力

物体同时受几个力的作用，如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点，这几个力叫共点力．

（二）、平衡状态

物体或运动状态．

（三）、共点力作用下物体的平衡条件

物体受到的合外力为零．即F合=0

注意：

（1）三力汇交原理：

当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时，这三个力必；

（2）物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时，取出其中的一个力，则这个力必与剩下的（N-1）个力的合力等大反向。

若采用正交分解法求平衡问题，则其平衡条件为：

FX合=0，FY合=0；

▲．三力平衡的基本解题方法

（1）力的合成、分解法：

力的合成把三力平衡转化成一对平衡力，力的分解把三力平衡转化成二对平衡力．

（2）矢量三角形法：

物体受同一平面内三个互不平行的力作用而平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形．矢量三角形法用于分析动态平衡问题中力的最小值问题较方便．

▲正交分解法

将处于平衡状态的物体所受作用力分别分解到x轴和y轴上，平衡条件为：

∑Fx＝O，∑Fy＝O，多用于三个力以上共点力作用下的物体的平衡．

运用正交分解法应注意：

选择x、y方向时，尽可能使落在x、y轴上的力多些，被分解的力尽可能是已知力，不宜分解未知力．

三、【规律和方法】

☆求解平衡问题的一般方法有力的合成法、正交分解法。

【例1】．如图所示，置于倾角为37°斜面上质量m＝8kg的物体，在水平力F作用下保持静止．求下列情形下物体与斜面之间的静摩擦力的大小．（g＝10m／s2）

（1）F＝50N，

（2）F＝60N，（3）F＝70N

练习：

（广东第16题）.如图5所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止。

下列判断正确的是

A.F1>F2>F3

B.F3>F1>F2

C.F2>F3>F1

D.F3>F2>F1

☆整体法和隔离法的应用

【例2】如图所示，质量为m＝4kg的物体，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面体、大小为30N的力F推物体，物体沿斜面向上匀速运动，斜面体质量M＝10kg，且始终静止，θ＝37°，取g＝10m／s2，求地面对斜面的摩擦力及支持力．

【变式练习】（2012山东卷）.如图所示，两相同轻质硬杆

、

可绕其两端垂直纸面的水平轴

、

、

转动，在

点悬挂一重物M，

将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止。

表示木

块与挡板间摩擦力的大小，

表示木块与挡板间正压力的大小。

若挡板

间的距离稍许增大后，系统仍静止且

、

始终等高，则

A．

变小B．

不变C．

变小D．

变大

☆动态平衡问题的求解方法有解析法和图解法

【例3】如图所示，用绳索将重球挂在墙上，不考虑墙的摩擦。

如果把绳的

长度增加一些，则球对绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况是（）

A．F1增大，F2减小B．F1减小，F2增大

C．F1和F2都减小D．F1和F2都增大

【变式练习】（2012全国新课标）.如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。

设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。

以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从

图示位置开始缓慢地转到水平位置。

不计摩擦，在此过程中

A.N1始终减小，N2始终增大B.N1始终减小，N2始终减小

C.N1先增大后减小，N2始终减小D.N1先增大后减小，N2先减小后增大

☆临界极值问题分析的关键是寻找隐含条件

【例4】如图所示，物体A质量为m＝2kg，用两根轻绳B、C连接到竖直