高中物理必修一第三章研究物体间的相互作用知识点总.pdf
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1、第三章 力 物体的平衡本章内容是力学的基础,也是贯穿于整个物理学的核心内容。本章从力的基本定义出发,通过研究重力、弹力、摩擦力,逐步认识力的物质性、力的矢量性、力的相互性,并通过受力分析, 分析物体所处的状态或从物体所处的平衡状态,分析物体的受力情况。物体的受力分析法是物理学重要的分析方法。由于它的基础性和重要性,决定了这部分知识在高考中的重要地位。本章知识的考查重点是:三种常见力, 为每年高考必考内容,明年乃至许多年后,仍将是频繁出现的热点。 力的合成与分解、 共点力的平衡等在高考中或单独出现或与动力学、电磁学等相结合,或选择或计算论述,或易或难,都要出现。核心知识课标解读力的概念1 理解力
2、是物体之间的相互作用,能找出施力物体和受力物体2 知道力的作用效果3 知道力有大小和方向,会画出力的图示或力的示意图4 知道力的分类重力的确概念5 知道重力是地面附近的物体由于受到地球的吸引而产生的6 知道重力的大小和方向,会用公式计算重力7 知道重心的概念以及均匀物体重心的位置弹力的概念8 知道什么是弹力以及弹力产生的条件9 能在力的图示(或力的示意图)中正确画出弹力的方向10 知道如何显示微小形变胡克定律11 知道在各种形变中,形变越大,弹力越大12 知道胡克定律的内容和适用条件13 对一根弹簧,会用公式进行计算摩擦力的概念14 知道滑动摩擦力产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向15 会利用
3、公式进行计算,知道动摩擦因数跟什么有关16 知道静摩擦产生的条件,会判断静摩擦力的方向17 知道最大静摩擦力跟两物间的压力成正比二力平衡18 知道什么是力的平衡19 知道二力平衡的条件力的合成和分解20 理解力的合成和合力的概念21 理解力的合成和合力的概念22 掌握平行四边形定则,会用作图法、 公式法求合力的大小和方向23 熟悉力的三角形法24 掌握平行四边形定则25 理解力的分解和分力的概念理解力的分解是力的合成逆运算,26 会用作图法求分力,会用直角三角形的知识计算分力矢量和标量及运算27 知道什么是矢量,什么是标量28 知道平行四边形定则是矢量加法运算的普遍定则受力分析2 初步熟悉物体
4、的受力分析专题一 力的概念 、重力和弹力知识梳理要对力有深刻的理解,应从以下几个方面领会力的概念。 1 力的本质 (1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一施力物体和受力物体,力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。(2) 力的相互性:力是成对出现的,作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线,属同性质的力、分别作用在两个物体上,作用效果不能抵消. (3) 力的矢量性:力有大小、方向,对于同一直线上的矢量运算,用正负号表示同一直线上的两个方向, 使矢量运算简化为代数运算;这时符号只表示力的方向,不代表力的大小。 2 力的作用效果力对物体作用有
5、两种效果:一是使物体发生形变_,二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生,也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。 3 力的三要素:大小、方向、作用点完整表述一个力时,三要素缺一不可。当两个力 F1、F2的大小、方向均相同时,我们说 F1=F2,但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。力的大小可用弹簧秤测量,也可通过定理、定律计算,在国际单位制中,力的单位是牛顿,符号是N 。4力的图示和力的示意图 (1)力的图示:用一条有向线段表示力的方法叫力的图示,用带有标度的线段长短表示大小,用箭头指向表示方向,作用点用线段的起点表示。(2) 力的示意图:不需
6、画出力的标度,只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。5力的分类 (1)性质力:由力的性质命名的力。如;重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。(2) 效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力:合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。6重力(1) 重力的产生:重力是由于地球的吸收而产生的, 重力的施力物体是地球。(2) 重力的大小:1由 G=mg 计算, g 为重力加速度,通常在地球表面附近,g 取 9.8 米秒2,表示质量是 1 千克的物体受到的重力是9.8 牛顿。2由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。(3) 重力的方向:重力的方向总是竖
7、直向下的,即与水平面垂直,不一定指向地心. 重力是矢量。(4) 重力的作用点 重心物体的各部分都受重力作用,效果上 , 认为各部分受到的重力作用都集中于一点,这个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。7弹力1产生条件: (1)物体间直接接触; (2)接触处发生形变( 挤压或拉伸 ) 。 2 弹力的方向:弹力的方向与物体形变的方向相反,具体情况如下: (1)轻绳只能产生拉力,方向沿绳指向绳收缩的方向. (2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。(3) 轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向沿杆。3弹力的大小弹力的大小跟形变量的大小有关。1弹簧的弹力,由胡克定律F=kx,k 为劲度系数, 由本身的
8、材料、长度、截面积等决定,x 为形变量,即弹簧伸缩后的长度L 与原长 Lo 的差: x=|L-L0| ,不能将 x 当作弹簧的长度L 2一般物体所受弹力的大小,应根据运动状态,利用平衡条件和牛顿运动定律计算,例2 小车的例子就说明这一点。例题评析【例 1】下列关于力的说法中,正确的是( ) A只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用 B力是不能离开物体而独立存在的,一个力既有施力物体,又有受力物体 C一个物体先对别的物体施加力后,才能受到反作用力 D物体的施力和受力是同时的【分析与解答】力是物体间的相互作用,不一定发生在直接接触的物体间,直接接触而发生的作用叫接触力,如弹力、摩擦力;通过场发生
9、的作用叫场力,如重力、电场力、磁场力等。物体的施力和受力不分先后,总是同时的。正确答案为B、D 【例 2】关于物体的重心,以下说法正确的是 A物体的重心一定在该物体上 B形状规则的物体,重心就在其中心处 C用一根悬线挂起的物体静止时,细线方向一定通过物体的重心D重心是物体上最重的一点能力训练 1 1.关于力的的概念,正确的说法是:A 一个受力物体可以找到一个或几个以上的施力物体B 力是使物体增加位移的原因,C 压弹簧时,手先给弹簧一个压力,而使之压缩,弹簧压缩后再反过来给手一个弹力D 力可以从一个物体传给另一个物体而不改变其大小。2关于力,下列说法中正确的是: A物体受几个力作用时,运动状态一
10、定发生改变B在任何地方1 千克力均为9.8 牛顿C.力学中常见的力有重力、弹力、摩擦力D按力的性质可分为拉力、支持力、压力等。3足球运动员已将足球踢向空中,如图所示,下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力如图,正确的是(G 为重力, F 为脚对球的作用力,f 为空气阻力 ) :4关于重力,下列说法正确的是 A重力的方向总是指向地心 B重力的大小可以用弹簧秤和杆秤测量 c重力的方向总是竖直向下的 D物体的重力大小等于压在支持面上的压力 5 设想从某一天起,地球的引力减小一半,那么,对漂浮在水面上的船来说,下列说法中正确的是 A船受到的重力将减小,船的吃水深度将不变 B船受到的重力将减小,船
11、的吃水深度将减小 c船受到的重力将不变,船的吃水深度将不变 D船受到的重力将不变,船的吃水深度将减小 6 一个物体重2N ,那么,在下列情况下物体的重力仍为2N的有: A将它放在水里,它被浮起 B将它放在高速行驶的列车上 C将它放在月球或木星上 D将它从直升机上抛下7一个熟鸡蛋很难立于水平桌面上,而一个生鸡蛋能很容易立于水平桌面上,这是因为:A熟鸡蛋比生鸡蛋轻 B熟鸡蛋重心位置不变,而生鸡蛋重心位置可以变化 c生鸡蛋的重心和熟鸡蛋重心位置都固定,但直立时高度不同 D熟鸡蛋的重心位置变化,而生鸡蛋的重心位置不变专题二摩擦力知识梳理摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种,它们的产生条件和方向判断是相近的
12、。1产生的条件: (1)相互接触的物体间存在压力; (2)接触面不光滑; (3)接触的物体之间有相对运动( 滑动摩擦力 ) 或相对运动的趋势( 静摩擦力 ) 。注意:不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力。 静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力,受静摩擦力作用的物体不一定静止。 滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩擦力,受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。2摩擦力的方向:沿接触面的切线方向( 即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直) , 与物体相对运动( 或相对:运动趋势 ) 的方向相反。例如:静止在斜面上的物体所受静摩擦力的方向沿接触面(
13、 斜面 ) 向上。注意:相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动,与以地面为参考系的运动不同,故摩擦力是阻碍物体间的相对运动,其方向不一定与物体的运动方向相反。例如:站在公共汽车上的人,当人随车一起启动( 即做加速运动 ) 时,如图所示,受重力G、支持力N、静摩擦力f 的作用。 当车启动时, 人相对于车有向后的运动趋势,车给人向前的静摩擦力作用;此时人随车向前运动,受静摩擦力方向与运动方向相同。3摩擦力的大小: (1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关,只能根据物体所处的状态( 平衡或加速 ) 由平衡条件或牛顿定律求解。静摩擦力的变化存在一个最大值-最大静摩擦力,即物体将要开始相
14、对滑动时摩擦力的大小( 最大静摩擦力与正压力成正比) 。(2) 滑动摩擦力与正压力成正比,即f=N, 为动摩擦因数,与接触面材料和粗糙程度有关; N指接触面的压力,并不总等于重力。例题评析【例 5】如右图所示, 质量为 m的木块在倾角为的斜面上沿不同方向以不同速度Vl、 V2、 V3滑行时, 小木块受到的滑动摩擦力多大?斜面受到的滑动摩擦力多大?( 已知木块与斜面间的动摩擦因数为) 【分 析与解答】:( 公式法 ) 不管小木块沿斜面向哪个方向运动,其受到斜面支持力N都等于 mgcos,故小木块受到的滑动摩擦力均为: f= N= mgcos木块受斜面的滑动摩擦力为f= mgcos,则由牛顿第三定
15、律知,斜面受木块的滑动摩擦力大小也为f= mgcos能力训练 2 1 如下图所示,有一块质量为m的砖,它的长、宽、高分别为25 cm、15 cm、8 cm,则当它平放、侧放和竖放时,运动的砖块所受到的摩擦力大小关系为:3用手握住瓶子,使瓶子在竖直方向上静止,如果握力加倍,则手对瓶子的摩擦力A加倍 B保持不变C方向由向下变成向上 D 方向由向上变成向下3如图所示,质量均为m的 I 、两木块叠放在水平面上,I受到斜向上与水平面成角的力F 作用, 受到斜向下与水平面成口角的力F 作用,两力在同一竖直平面内,此时两木块保持静止,则 AI 、之间一定存在静摩擦力B与水平面之间可能存在静摩擦力 c 对 I
16、 的支持力一定等于mg D水平面对的支持力可能大于2 mg 4 如图所示, 用弹簧秤拉动放于水平桌面上的长条状物体,在拉动后, 匀速拉动的过程中( 翻倒前 ) ,弹簧秤的示数不变,这表明 A滑动摩擦力大小与相对速度大小无关 B滑动摩擦力大小与接触面的大小无关 c长条状物体的质量分布均匀 D长条状物体与桌面问的动摩擦因数一定5卡车上装着一只始终与它相对静止的集装箱,不计空气阻力,下列说法正确的是 A当卡车开始运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动 B当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动 c当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零 D当卡车制动时,卡车
17、对集装箱的静摩擦力等于零专题三力的合成与分解知识梳理1力的合成利用一个力 ( 合力 ) 产生的效果跟几个力( 分力 ) 共同作用产生的效果相同,而做的一种等效替代。力的合成必须遵循物体的同一性和力的同时性。(1)合力和分力 : 如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力。合力与分力的关系是等效替代关系,即一个力若分解为两个分力,在分析和计算时,考虑了两个分力的作用,就不可考虑这个力的作用效果了;反过来, 若考虑了合力的效果,也就不能再去重复考虑各个分力的效果。(2) 共点力物体同时受几个力作用,如果这些力的作用线交于一点,这几个力叫共
18、点力。如图 (a) 所示,为一金属杆置于光滑的半球形碗中。杆受重力及A、 B 两点的支持力三个力的作用; N1作用线过球心,N2作用线垂直于杆,当杆在作用线共面的三个非平行力作用下处于平衡状态时,这三力的作用线必汇于一点,所以重力G 的作用线必过 N1、N2的交点 0;图 (b) 为竖直墙面上挂一光滑球,它受三个力:重力、墙面弹力和悬线拉力,由于球光滑,它们的作用线必过球心。(3)力的合成定则:1 平行四边形定则:求共点力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的线段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,如图a。2 三角形定则:求F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的有向线段首
19、尾相接,从F1的起点指向 F2的末端的有向线段就表示合力F 的大小和方向,如图b。2合力的计算(1) 合力的大小:若两个共点力F1,F2的夹角为,根据余弦定理, 其合力大小为: cos2212221FFFF. 合力的范围是:|F1-F2| FF1+F2,还可以看出:合力可能大于分力,可能小于分力,也可能等于分力。( 合力与分力的关系就是平行四边形的对角线与邻边的关系;对角线可以大于邻边,也可以小于邻边,还可以等于邻边;合力与分力的关系还可以看成是三角形三边的关系,任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边) (2)合力的方向:若F 与 F1的夹角为,则:tan=cossin212FFF,
20、当090时 tan=12FF(3) 同一直线上的矢量运算:几个力在一条直线上时,先在此直线上选定正方向,与其同向的力取正值,反之取负值,然后进行代数运算求其合力。这时 “+”或“- ”只代表方向,不代表大小。(4) 同一根轻绳中各处张力相等,此外当大小相等的两力夹角为1200时,合力大小等于两分力大小3力的分解 (1)在分解某个力时,要根据这个力产生的实际效果或按问题的需要_进行分解 (2)有确定解的条件:已知合力和两个分力的方向,求两个分力的大小( 有唯一解 ) 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( 有一组解或两组解) 已知合力、一个分力F1的大小与另一分力F2的方向,
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