高中物理必修一第三章研究物体间的相互作用知识点总结 典型例题 专题训练 模拟试题.docx
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1、第三章 力 物体的平衡本章内容是力学的根底,也是贯穿于整个物理学的核心内容。本章从力的根本定义动身,通过探讨重力、弹力、摩擦力,逐步相识力的物质性、力的矢量性、力的互相性,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,分析物体的受力状况。物体的受力分析法是物理学重要的分析方法。由于它的根底性和重要性,确定了这局部学问在高考中的重要地位。本章学问的考察重点是:三种常见力,为每年高考必考内容,明年乃至很多年后,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,或选择或计算阐述,或易或难,都要出现。核心学问课标解读力的概念 1理解力是物体之
2、间的互相作用,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知道力的分类重力确实概念5知道重力是地面旁边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匀称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,会用公式进展计算摩擦力的概念14知道滑动摩擦力产生的条件,会推断滑动摩擦力的方向15会利用公式进展计算,知道动摩擦因数跟什么有
3、关16知道静摩擦产生的条件,会推断静摩擦力的方向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驾驭平行四边形定则,会用作图法、公式法求合力的大小和方向23熟识力的三角形法24驾驭平行四边形定则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,会用直角三角形的学问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初步熟识物体的受力分析专题一力的概念、重力和弹力 学问梳理要对力有深入的理解
4、,应从以下几个方面领悟力的概念。 1力的本质 (1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必定涉及到两个物体一施力物体和受力物体,力不能分开物体而独立存在。有力时物体不肯定接触。(2)力的互相性: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,对于同始终线上的矢量运算,用正负号表示同始终线上的两个方向,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。 (4)力作用的独立性:几个力作用在同一物体上,每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响,这就
5、是力的独立作用原理。 2力的作用效果 力对物体作用有两种效果:一是使物体发生形变_,二是变更物体的运动状态。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 完好表述一个力时,三要素缺一不行。当两个力 F1、F2的大小、方向均一样时,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
6、,作用点用线段的起点表示。(2)力的示意图:不需画出力的标度,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: 重力是由于地球的汲取而产生的,重力的施力物体是地球。 (2)重力的大小: 由G=mg计算,g为重力加速度,通常在地球外表旁边,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。 由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。 (3)
7、重力的方向:重力的方向总是竖直向下的,即与程度面垂直,不肯定指向地心.重力是矢量。 (4)重力的作用点重心 物体的各局部都受重力作用,效果上,认为各局部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。 重心跟物体的质量分布、物体的形态有关,重心不肯定在物体上。质量分布匀称、形态规则的物体其重心在物体的几何中心上。 (5)重力和万有引力 重力是地球对物体万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力供应物体随地球自转的向心力,同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同,但由此引起的重力变更不大,一般状况可近似认为重力等于万有引力,即:mg=GMm/R2。除两极和赤道外,重力的方向并
8、不指向地心。重力的大小及方向与物体的运动状态无关,在加速运动的系统中,例如:发生超重和失重的现象时,重力的大小仍是mg 7弹力 1产生条件: (1)物体间干脆接触; (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,详细状况如下: (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。 弹簧的弹力,由胡克定律F=kx,k为劲度系数,由本身的材料、长度、截面积等确定,x为形变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长Lo的差:x=|L-L0
9、|,不能将x当作弹簧的长度L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只有互相接触的两物体之间才会产生力的作用 B力是不能分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】 力是物体间的互相作用,不肯定发生在干脆接触的物体间,干脆接触而发生的作用叫接触力,如弹力、摩擦力;通过场发生的作用叫场力,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
10、体的重心,以下说法正确的是 A物体的重心肯定在该物体上 B形态规则的物体,重心就在其中心处 C用一根悬线挂起的物体静止时,细线方向肯定通过物体的重心D重心是物体上最重的一点【分析与解答】 重心是物体各局部的重力的合力的作用点,薄板物体的重心位置可以用悬挂法确定,其他形态的物体重心位置也可以用悬挂法想象的探讨。重心不肯定在物体上,也当然不是物体中最、重的一点,故AB错,(如一根弯曲的杆,其重心就不在杆上)用悬线挂起物体处于静止时,由二力平衡原理知细线拉力必与重力等大、反向、共线,故C正确。【例3】如图所示,小车上固定一根折成角的曲杆,杆的另一端一固定一质量为m的球,则当小车静止时和以加速度a向右
11、加速运动时杆对球的弹力大小及方向如何【分析与解答】当小车静止时,根据物体平衡条件可知,杆对球的弹力方向竖直向上,大小等于mg。 当小车加速运动时,设小球受的弹力F与竖直方向成角,如图所示,根据牛顿第二定律,有:Fsin=ma Fcos=mg 解得:F= tan=a/g可见,杆对球弹力的方向与加速度大小有关,只有当加速度a=gtan、且方向向右时,杆对球的弹力才沿着杆;否则不沿杆的方向。(4)面与面、点与面接触的压力或支持力的方向总垂直于接触面,指向被压或被支持的物体,如图所示,球和杆所受弹力的示意图。【例4】在一粗糙程度面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为、劲度系数为k的
12、轻弹簧连接起来,如图甲所示木块与地面间的动摩擦因数为,现用一程度力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的间隔 是 ( )【分析与解答】:方法一 选连接体为探讨对象,对它进展受力分析,其受力如图乙所示对连接体整体,由三力平衡得F-Fl-F2=0,其中,F1=m1g,F2=m2g选木块2为探讨对象,其受力如图丙所示,由三力平衡得F-F2-F弹=O,其中,F弹为弹簧的弹力综合以上各式得,F弹=m1g设弹簧的伸长长度为,由胡克定律得F弹=kx即x=m1g/k所以当两木块一起匀速运动时两木块之间的间隔 为+x=+m1g/k.因此选项A正确可以说,这一解法被不少同学所采纳方法二选木块l为探讨对象
13、,其受力如图丁所示,由二力平衡得F弹-F1=0,而F1=m1g,由以上两式得F弹=mlg参照方法一,所求间隔 是+mlg/k明显,这一创新的解法比拟简洁,而第一种解法是常规的却是较费事的解法它们是由选择的探讨对象不同而出现的 实力训练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缘由,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变更其大小。2关于力,下列说法中正确的是: A物体受几个力作用时,运动状态肯定发生变更B在任何地方1千克力均为9.8牛顿C.力学中常见
14、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足球运发动已将足球踢向空中,如图所示,下列描绘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,对漂移在水面上的船来说,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
15、将不变,船的吃水深度将减小 6一个物体重2N,那么,在下列状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程度桌面上,而一个生鸡蛋能很简洁立于程度桌面上,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更 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更,而生鸡蛋的重心位置不变8.下列说法正确的是 A木块放在桌面上要受到一个向上的弹力,这是由于木块发生微小的形变而产生的B拿一根竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力,这是由于竹竿发生形变
16、产生的c绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向D挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小的形变而产生的9.三个一样的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c,支点P、Q在同一程度面上a球的重心01位于球心,b球和c球的重心0a、Ob分别位于球心的正上方和球心的正下方,如图所示,三球均处于平衡状态支点P对a球的弹力为N1,对b球和c球的弹力分别为N2和N3,则 10如图所示,OP为粗糙的程度杆,OQ为光滑的竖直杆,质量一样的两个小环a,b,通过细线连接套在杆上,a环在A位置时平衡。当a环移到A位置时也恰好平衡,在A位置程度杆受到的压力为N1,细线的拉力为T1,
17、在A位置程度杆受到的压力为N2,细线的拉力为T2,则下述结论正确的是 ANlN2,T1=T2 BN1=N2,TlT2 CN1=N2,T1N2,T1T2 11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,直到它刚分开上面的弹簧,在这过程中下面木块挪动的间隔 为 Amlg/k1 Bm2g/k1 Cm1g/k2 Dm2g/k212.如右图所示,a、b为两根相连的轻质弹簧,它们的劲度系数分别为k1=1103 N/m,k2=2103 N/m,原长分别为La=6cm,LB=4cm在下端挂一
18、物体G,物体受到的重力为10N,平衡时 A弹簧a下端受的拉力为4 N,b下端受的拉力为6 N B弹簧a下端受的拉力为10 N,b下端受的拉力为10N C弹簧a的长度变为7cm,b的长度变为4.5cm D弹簧a的长度变为6.4cm,b的长度变为4.3cm13下图中,四个完全一样的弹簧都处于程度位置,它们的右端受到大小均为F的拉力作用,而左端的状况则各不一样:若弹簧的质量都可忽视不计,以L1、L2、L3、L4依次表示四条弹簧的伸长量,则 AL2L1 BL4L3 CL1L3 DL2=L4 14由试验测得弹簧的长度L与弹力F的关系如上图所示,则弹簧的原长为_cm,劲度系数为_Nm。15用金属制成的线材
19、(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长。17世纪英国物理学家胡克发觉:金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长与拉力成正比,这就是闻名的胡克定律。这一发觉为后人对材料的探讨奠定了重要根底。现有一根用新材料制成的金属杆,长为4m,横截面积为0.8cm2,设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/1000,问最大拉力多大由于这一拉力很大,杆又较长,干脆测试有困难,选用同种材料制成样品进展测试,通过测试获得数据如下:(1)测试结果说明线材受拉力作用后其伸长与材料的求度成_比,与材料的截面积成_比。 (2)上述金属细杆承受的最大拉力为_N。长度伸 拉力 长截面积250N 500N 750N 1000N lm O.0
20、5cm2O.04cmO.08cmO.12cmO.16cm 2m O.05cmO.08cmO.16cmO.24cmO.32cm lm O.10cm2O.02cmO.04cmO.06cmO.08cm专题二摩擦力 学问梳理 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推断是相近的。 1产生的条件: (1)互相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)。 留意:不能肯定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肯定静止
21、。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肯定都滑动。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(斜面)向上。 留意:相对运动是以互相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,其方向不肯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
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