新教材人教版高中物理必修第一册第三章相互作用—力知识点考点重点难点提炼汇总.pdf
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1、第 三 章 相互作用一力1.重力与弹力.1实验:探究弹力和弹簧伸长的关系.112.摩擦力.153.牛顿第三定律.214,力的合成和分解.285.共点力的平衡.36实验:探究两个互成角度的力的合成规律.411.重力与弹力知 识 点 1重力1.定义:由 于 一地球的吸 引.而使物体受到的力。2.方向:竖直向下一。3.大小:G=是自由落体加速度。4.作 用 点-重心(1)重心:一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可以认为各部分 受 到 的 重 力 作 用 集 中 于 一 点,这一点叫作物体的重心。(2)决定因素:物 体 的 J贡量分布一;物 体 的 _ 形状一。(3)对形状不规则的物体,可
2、以应用二力平衡的知识通过实验来确定其重心位置。如薄板状物体的重心位置可以通过悬挂法来确定。知 识 点 2力的图本和示意图1.力的图示:用有向线段来表示力。(1)有 向 一线段的长短.(严格按标度画)表示力的大小;(2)箭 头 表示力的方向。(3)箭 尾(或 箭 头)表示力的作用点。2.力的示意图:只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点,不需要准确标度力的大小。知 识 点 3弹力1.形变与弹性形变(1)形变:物体在力的作用下 一 形状或体积一发生改变,叫作形变。(2)弹性形变:有些物体在形变后能够 恢 复 原 状,这种形变叫作弹性形变。2.弹力(1)概念:发 生 一形变一的 物 体,由 于
3、要 恢 复 一原状一,对 与 它 接触的.物体产生力的作用,这种力叫作弹力。(2)弹性限度:当形变超过一定限度时,撤去作用力后,物 体 一 不能完全恢复原 来 的 形 状,这个限度叫弹性限度。知 识 点 4胡克定律1.内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小一跟 弹簧伸长(或缩短)的长度x_成正比。2.表达式:F=kx,其 中k为 弹 簧 的 _ 劲度系数一,单位:牛顿每米,符号 N/m,它的大小反映了弹簧的软硬程度。考点 重力和重心情境导入如图所示,树上的苹果会落向地面;建筑工地上工人常用重垂线来检测墙壁是否竖直。为什么树上的苹果总要落向地面?为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直呢?提示:物体落向
4、地面是因为受到了竖直向下的重力作用;重垂线能检测墙壁是否竖直的原理,是因为重力的方向是竖直向下的,重锤静止时,悬挂重锤的细线方向一定是竖直方向的,如果墙壁与细线平行,就说明墙壁是竖直的,没有倾斜。要点提炼1.重力的概念:由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。(1)地球上的物体都受到重力作用,不管质量大小,也不论有无生命,凡是由分子、原子构成的物体皆受重力作用。(2)重力是由于地球的吸引而产生的,但重力的大小不一定等于地球对物体的吸引力,重力一般小于地球对物体的吸引力。在有的情况下,认为物体所受的重力与地球对物体的吸引力大小相等,原因是两者相差很小。(3)重力是非接触力。(4)重力的施力物体是地
5、球。2.重力的测量:在实验室里,重力的大小可以用测力计测量;工业上用电子吊秤可以称更重的物体。测量原理:二力平衡时,两个力大小相等。测量条件:物体处于静止或匀速直线运动时。测量方法:用测力计将待测物体悬挂起来处于静止状态,测力计的读数在数值上等于重力的大小。3.重力的大小:由 于G=m g,在同一地点,重力的大小与质量成正比;在不同地点,如从两极到赤道或离地面越高,g值均减小,从而使同一物体的重力也有所不同;物体的重力与其运动状态无关。4.重力的方向:重力总是竖直向下的。竖直向下不能说成垂直向下,垂直要看接触面,重力和水平面垂直,与斜面并不垂直。物体在自由释放后总是竖直向下的,就说明了重力的方
6、向。5.对重心的理解(1)重心的特点:重心是重力的等效作用点,并非物体的其他部分不受重力作用。(2)重心的位置及决定因素:位置:重心的位置可以在物体上,也可以在物体外。决定因素:a.物体质量分布情况。b.物体的形状。(3)重心与物体形状、质量分布情况的关系质量分布均匀、形状规则的物体,重心在其几何中心质量分布不均匀、形状不规则的物体,重心与物体的形状、质量分布情况均有关(4)对薄板类物体,可用支撑法或悬挂法来确定重心。如图所示,C点即为物体的重心,但该方法仅适用于薄板状物体。悬挂法找物体重心特别提醒关于重心理解的三点注意:(1)重心不是重力的真实作用点,重力作用于整个物体,重心是重力的等效作用
7、点。(2)重心不是物体上最重的一点,也不一定是物体的几何中心。(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。重心的位置可以不在物体上。典例剖析典 题1下列关于重心和重力的说法正确的是(B)A.一物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数,因此物体在水中受到的重力小于在空气中受到的重力B.据6=取可知,两个物体相比较,质量较大的物体受到的重力不一定大C.物体放于水平面上时,其重力方向垂直于水平面向下,当物体静止于斜面上时,其重力方向垂直于斜面向下D.物体的形状改变后,其重心位置不会改变思路引导:|影响重力大小的因素I T重力的方向I T重心与形状
8、的关系解析:由于物体放于水中时,受到向上的浮力从而减小了弹簧的拉伸形变,弹簧测力计的拉力减小了,但物体受到的重力并不改变,选 项A错误;当两物体所处的地理位置相同时,g值相同,质量大的物体受到的重力必定大,但当两物体所处的地理位置不同时(如质量较小的物体放在地球上,质量较大的物体放在高空中,高空中g值较小),质量较大的物体受到的重力不一定大,选 项B正确;重力的方向总是竖直向下的,选 项C错误;物体的重心位置由物体的形状和质量分布情况共同决定,当物体的形状改变时,其重心可能发生改变,选项D错误。思维升华:1.重力的大小与物体的运动状态及放置方式无关,只与重力加速度g有关。2.重心在物体上的相对
9、位置与物体的位置及运动状态无关。考点 力的图示与力的示意图情境导入绳子对鱼竿的拉力可以用力的图示或示意图来表示。图中画出的是拉力的图示还是示意图?提示:示意图。要点提炼1.力的图示与力的示意图的区别(1)力的图示能表示力的三要素,精确表示力时经常用到。(2)力的示意图只能表示力的作用点和方向,在对物体的受力情况进行分析时经常用到。2.力的图示和力的示意图的画法比较作图步骤力的图示力的示意图选标度选定标度(用某一长度表示多少牛的力)无需选标度画线段从作用点开始沿力的方向画一线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度从作用点开始沿力的方向画一适当长度线段即可标方向在线段的末端标出箭头,表示方
10、向在线段的末端标出箭头,表示方向特别提醒(1)标度的选取应根据力的大小合理设计。一般情况下,线段应取25 段整数段标度的长度。(2)要用同一标度画同一物体受到的不同的力。典例剖析典 题 2如图所示,静止木块对桌面的压力为6 N,试画出压力的图示,说明施力物体和受力物体;并画出木块所受重力和支持力的示意图。明确劫物体T面作用点_明确力的方向加箭头_T一画线段一一选标度一T丽的处明力大解析:画力的图示时,要按照以下步骤进行:(1)选标度:本题选2 m m的线段表示2 N的力。(2)从作用点沿力的方向画一线段,线段长短按标度和力的大小来画,线段标上刻度。如下图中(a)所示,从。点竖直向下画一条三倍于
11、标度(6 mm)的线段。(a)(b)(c)(d)(3)在线段上加上箭头表示力的方向。为了简便,也可照图(b)来画。压力的施力物体是木块,受力物体是桌子。画力的示意图时,只需要画出力的作用点和方向,对线的长短没有严格要求。如图(c)为木块所受重力和支持力的示意图,也可照图(d)那样用一点表示木块,画出重力和支持力的示意图。思维升华:力的图示的 四定三标”(1)四定:做力的图示要定作用点、作用线、比例标度、线的长度。(2)三标:做力的图示要标力的方向、力的数值、力的符号。考点 物体间弹力的产生及有无的判断方法情境导入如图所示,将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中,钢球在各容器的底
12、部与侧壁相接触,处于静止状态。若钢球和各容器都是光滑的,各容器的底部均处于水平面内,各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用?提示:在将容器的侧壁去掉时,钢球仍处于静止,故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。要点提炼1.产生弹力必备的两个条件:(1)两物体间相互接触;(2)发生弹性形变。2.判断弹力有无的常见方法:(1)直接判定:对于发生明显形变的物体(如弹簧、橡皮条等),可根据弹力产生的条件由形变直接判断。(2)对于形变不明显的情况,通常用以下方法来判定:a.假设法:假设将与研究对象接触的物体撤去,判断研究对象的运动状态是否发生改变,若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定存在弹力。
13、b.替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能不能维持原来的力学状态。如将侧壁、斜面用海绵来替换,将硬杆用轻弹簧(橡皮条)或细绳来替换。c.状态法:因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合,所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡知识等)来判断物体间的弹力。接触的物体间不一定存在弹力,但两物体间若有弹力,则它们一定接触。特别提醒典例剖析典题3(多选)(2019.黑龙江省实验中学高一上学期期中)在各项体育运动中,有弹力出现的情况比较普遍,如图所示的就是一个实例,下列说法正确的是(BC)A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变B.跳板和运动员的脚都发
14、生了形变C.运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的D.跳板受到的压力是跳板发生形变而产生的思路引导:|明确研究对象|一|找出施力物体|一 体形变的方向受力物体一|受到的弹力解析:跳板和运动员的脚因为都受到力的作用,所以都要发生形变;运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的,跳板受到的压力是运动员的脚发生形变而产生的。故选项B、C正确。思维升华:弹力的产生原因是施力物体发生了弹性形变,要恢复原状,从而对与它接触的物体产生了弹力的作用。考点 弹力方向的判定情境导入体育课上一学生将足球踢向斜台,如图所示,足球与斜台之间有相互作用的弹力吗?若有,则斜台给足球的弹力方向如何?提示:有;足球所受弹力方向
15、垂直于斜台指向足球。要点提炼弹力的方向:(1)弹力的方向总与引起物体形变的外力方向相反,与施力物体恢复原状的方向相同。(2)常见的三种接触方式(3)常见三类弹力的方向类型方向图示接触方式面与面垂直公共接触面点与面过点垂直于面k.卢与占垂直于切面9V5类型方向图示轻绳沿绳收缩方向FA轻杆可沿杆可不沿杆(由运动状态判断)特别提醒(1)压力、支持力的方向都垂直于接触面,确定它们方向的关键是找准它们的轻弹簧沿弹簧形变的反方向C 1接触面或接触点的切面。(2)轻杆的弹力方向具有不确定性,一般要根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。典例剖析典题4在下图所示图中画出物体P受到的各接触点或面对它的
16、弹力的示意图,其中甲、乙、丙中物体户处于静止状态,丁中物体P(即球)在水平面上匀速滚动。思路引导:判断弹力方向应把握以下三种情况:(1)当面(或曲面)接触,弹力垂直于面。(2)绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向。(3)与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心。解析:甲属于绳的拉力,应沿绳指向绳收缩的方向,因此弹力方向沿绳向上;乙中A点属于点与球面相接触,弹力应垂直于球面的切面斜向上,必过球心。,8点属于点与杆相接触,弹力应垂直于杆斜向上;丙中A、8两点都是球面与平面相接触,弹力应垂直于平面,且必过球心,所以A处弹力方向水平向右,8处弹力垂直于斜面向左上方,且都过球心;丁 中 小 球P不管运动与否
17、,都是属于平面与球面相接触,弹力应垂直于平面,且过球心,即向上。它们所受弹力的示意图如图所示:甲 乙 丙 丁思维升华:判断弹力方向的一般步骤(1)确定物体之间弹力作用的类型。(2)确定产生弹力的物体。(3)找出使物体发生形变的外力方向。(4)确定物体形变的方向。(5)确定物体产生的弹力方向。考点 胡克定律情境导入如图所示,轻弹簧的一端固定于竖直木板上,另一端与一光滑小球连接。(1)小球是否一定受到弹簧的弹力作用?(2)若弹簧处于被拉长状态,则弹簧越长(在弹性限度中),弹力越大还是越小?提示:(1)不 一 定(2)越大要点提炼1.胡克定律尸=丘的理解(l)x是弹簧的形变量,而不是弹簧形变后的长度
18、。(2)攵为弹簧的劲度系数,反映弹簧本身的属性,由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定,与弹力厂的大小和伸长量x无关。2 .F-x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示),直线的斜率表示弹簧的劲度系数几3 .胡克定律的推论:邛=小弹簧弹力的变化量A F跟弹簧形变量的变化量A r成正比。4.胡克定律的适用条件:弹簧在弹性限度内发生形变。典例剖析典 题5如图所示,弹簧的劲度系数为左,小球重力为G,平衡时球在A位置。现用力将小球向下拉,使弹簧又伸长x至8位置,若仍在弹性限度内,则此时弹簧的弹力大小为(C )480-T1-A.kxB.G-k xC.k x+G D.以上都不对思路引导:求解此题应特别注意,
19、球在A 处时弹簧已经伸长了一定长度。解析:球在A位置时弹簧已经伸长了(令它为A r),这样有FB=Z(A r+x)=Z?Ax+k x,因球在A 位置平衡,即 G=Z?A r,所 以FB=G+依,故 C 正确。思维升华:计算弹簧弹力时应注意的问题(1)胡克定律只能计算弹力的大小,而弹力的方向要根据弹簧的伸缩来确定,其方向总是与弹簧恢复原状的方向相同。(2)弹簧弹力的大小(在弹性限度内)任何时候都可以用胡克定律求解,但只有在物体处于静止或匀速直线运动状态时,才能用二力平衡求解与物体相连的弹簧弹力。实验:探究弹力和弹簧伸长的关系1.实验原理(1)弹簧受力会发生形变,形变的大小与受到的外力有关。沿着弹
20、簧的方向拉弹簧,当形变稳定时,弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的。用悬挂法测量弹簧的弹力,利用的是弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等。(2)弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来计算。(3)建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小R以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探究弹力大小与伸长量间的关系。2.实验器材轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸。3.实验步骤(1)按图安装实验装置,记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度foo(2)在弹
21、簧下悬挂一个钩码,平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。(3)增加钩码的个数,重复上述实验过程,将数据填入表格,以F 表示弹力,/表示弹簧的总长度,x=/一/o表示弹簧的伸长量。1234567F/N01/cmx!cm04.数据处理(1)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量x 为横坐标,用描点法作图。连接各点,得出弹力/随弹簧伸长量无变化的图线。0X(2)以弹簧伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数,这个常数也可据Ex 图线的斜率求解,女=第。5.注意事项(1)所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度。(2)每
22、次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点尽可能稀一些,这样作出的图线更精确。(3)测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量,刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差。(4)描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。(5)记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。考点 实验原理与操作典例剖析典 题 1如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个未知质量但质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系。(1)为完成实验,除了图甲中提供的实验器材,你还需要的实验器材有:_刻 度 尺.、.弹簧测力计.。(2)实验中你需要测量的物理量有
23、:弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的弹簧长度.。(3)为完成该实验,设计的实验步骤如下:A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,乃对应的点,并用平滑的曲线连接起来;B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度/(),测量出一个钩码的重力;C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;F.解释函数表达式中常数的物理意
24、义;G.整理仪器。请你将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:CBDAEFG。(4)若实验开始时你将图甲中的指针从P位置往下挪到Q,其余实验步骤不变且操作正确,则测量得到弹簧的劲度系数将一不变_ (选 填“变大”“不变”或“变小”)。(5)图乙是另一位同学实验得到弹簧弹力尸与弹簧伸长量x的F-x图线,由此可求出弹簧的劲度系数为200 N/m(结果保留三位有效数字),图线不过原点的 原 因 是 由 于 一弹簧自身存在重力一。解析:(1)实验需要测弹簧的长度、形变量,因为钩码的质量未知,所以要测量钩码的重力,故还需要的实验器材有:刻度尺,弹簧测力计;(2)为了测量弹簧的形变量;由胡克定律可知,实验中还
25、应测量弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的弹簧长度;(3)实验中要先组装器材,即 C B,然后进行实验,即 D,最后数据处理,分析解释表达式,最后整理仪器;即 AEFG。所以先后顺序为CBDAEFG;(4)指针从P 位置往下挪到Q,只是在测量弹簧的原长时,原长偏大,挂上钩码后,弹簧的伸长量依然没有改变,故没有影响,所以测量得到弹簧的劲度系数不变;7(5)图像中的斜率表示弹簧的劲度系数,则 A =,、w,N/m=200 N/m;图线不过原点说明没有力时弹簧有了形变量,故说明弹簧有自身的重力存在。考点 实验数据处理典例剖析典 题 2(2019四川成都外国语学校高一上学期期中)某同学在做“探究弹
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