3.0相互作用 大单元预览-2024年新高一暑假初高中物理衔接（大单元版）

第三章 相互作用 大单元预览 一、单元大挑战 如图甲所示，质量m=4kg的物块在倾角的木板上处于静止状态。 挑战:你能用最简单的方法测出物块与木板间的动摩擦因数吗？ 2、 任务细分 任务1:放在倾斜木板上的物块受几个力的作用？ 链接知识点:受力分析 任务2:调节木板到物块处于什么状态可求解物块与木板间的动摩擦因数？ 链接知识点:共点力的平衡 任务3:如图乙所示,增加水平外力F,求物块所受的摩擦力。 链接知识点:正交分解法、三角函数法 三、本章学什么 问题引导 细化分步解决 教材内容 问题1:力是什么及力的判断? 明确力的概念和力的分类 单元导学 判断弹力与摩擦力的存在及方向 第1节:重力与弹力第2节:摩擦力第3节:牛顿第三定律 问题2:力是怎样合成与分解的? 理解力的合成与分解 第4节:力的合成和分解 问题3:共点力平衡如何应用在受力分析中? 共点力平衡在受力分析中的应用 第5节:共点力的平衡 4、 初中知识点链接 1. 重力、弹力和摩擦力 2. 力的合成 3. 二力平衡 4. 作用力与反作用力 5、 本章思维导图 6、 本章学法指导 1. 重视力的图示表示准确表示力的方法 会画里的图示，会在平行四边形和三角形力确定各共点力的定量关系。 2. 重视三角函数的应用 熟练应用三角函数，正弦、余弦、正切 3. 重视平行四边形定则和三角形定则的应用 掌握合力与分力是等效替代关系。 4. 重视共点力平衡条件的应用 不仅要用共点力的平衡条件分析日常生活中的问题，而且要通过共点力平衡问题的分析，培养学生形成规范、科学的思维程序，养成科学的思维习惯，促进学生运动与相互作用观念的形成。 七、主干知识预览 1．重力 （1）定义：由于地球的 而使物体受到的力。 （2）方向： 。 （3）大小：，g是 。 （4）作用点——重心 a.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 ，这一点叫作物体的重心。 b.决定因素：①物体的形状；② 。 2．弹力 （1）形变：物体在力的作用下 或 发生的变化。 （2）弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它 产生的力。 （3）常见的弹力：压力和支持力都是弹力，方向跟接触面 ；绳子的拉力也是弹力，方向沿着绳子而指向 的方向。 3．胡克定律 （1）弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复 的形变。 （2）弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体 （填“能”或“不能”）完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。 （3）内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧 的长度x成正比，即。 （4）劲度系数：k叫作弹簧的 ，单位是牛顿每米，符号是N/m。表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。 4．静摩擦力 （1）定义：两个相互接触的物体，当它们具有 时，在接触面上会产生 的力。 （2）产生条件 a.接触面 。 b.两物体直接接触且 （即有弹力）。 c.两物体间有相对运动的 。 （3）方向：总是沿着接触面，并且跟物体 的方向相反。 （4）大小：。 （5）弹力与摩擦力的关系 若两物体间有摩擦力，则两物体间一定有弹力，若两物体间有弹力，但两物体间 有摩擦力。（填“一定有”或“不一定有”） 5．滑动摩擦力 （1）定义：一个物体在另一个物体表面 的时候，会受到另一个物体 它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。 （2）产生条件 a.接触面 ； b.两物体直接接触且相互 （即有弹力）。 c.两物体间有 。 （3）方向：总是沿着接触面，并且跟物体 运动的方向相反。 （4）大小：，为动摩擦因数 （5）弹力与摩擦力的关系 若两物体间有摩擦力，则两物体间一定有弹力，若两物体间有弹力，但两物体间 有摩擦力。（填“一定”或“不一定”） 6．牛顿第三定律 （1）作用力与反作用力 a.力是物体对物体的作用，只要谈到力，就一定存在着 物体和 物体。 b.力的作用是相互的，物体间相互作用的这一对力称为 力和 力。 c.作用力与反作用力总是互相依存、同时存在的。把它们中的一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力。 （2）牛顿第三定律的内容 a.内容两个物体之间的作用力和反作用力总是 相等， 相反，作用在 上。 b.表达式：，负号表示与的方向 。 7．合力和分力 （1）共点力：几个力如果都作用在物体的 ，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。 （2）合力与分力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的 相同，这个力就叫作那几个力的合力，这几个力叫作那个力的分力。 （3）合力与分力的关系：合力与分力之间是一种 的关系，合力作用的效果与分力共同作用的效果 。 8．力的合成和分解 （1）力的合成：求几个力的 的过程。 （2）力的分解：求一个力的 的过程。 （3）平行四边形定则：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个 就代表合力的大小和方向，如图所示，表示与的合力。 （4）如果没有限制，同一个力可以分解为 对大小、方向不同的分力。 （5）两个以上共点力的合力的求法：先求出 两个力的合力，再求出这个合力与 的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。 9．共点力的平衡 （1）平衡状态：物体静止或做 运动。 （2）平衡条件：或，。 （3）常用推论 ①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余（n-1）个力的合力大小 、方向相 。 ②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段 相接组成一个 三角形。 （4）处理共点力平衡问题的基本思路 确定平衡状态（加速度为零）→巧选研究对象（整体法或隔离法）→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论。 （5）求解共点力平衡问题的常用方法： ①合成法：一个力与其余所有力的合力 ，常用于非共线三力平衡。 ②正交分解法：，，常用于多力平衡。 ③矢量三角形法，把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形。 10．如图所示，游客拉着重量为G的箱子在水平地面上匀速前进。绳子拉力 F 与水平面的夹角为θ。则地面对箱子的摩擦力大小f F，地面对箱子的支持力大小 N G。（选填“>”或“<” ） 11．如图所示，质量分别为3m和2m的P、Q按如图的方式用轻弹簧和轻绳连接，当系统静止时轻绳的拉力大小为4mg，已知弹簧劲度系数为k，则弹簧处于 （选填“伸长”“原长”或“压缩”）状态，弹力大小等于 ，弹簧形变量x等于 。 12．如图，一橡皮擦置于长塑料直尺的一端，现将直尺沿桌面缓慢向外移动，二者始终保持相对静止，在此过程中，直尺弯曲程度变大，橡皮擦对直尺的压力 （选填“增大”“减小”或“不变”），橡皮擦所受的摩擦力 （选填“增大”、“减小”或“不变”），直尺对橡皮擦的作用力方向为 。 13．如图所示，一表面光滑质量很小的截面是等腰三角形的尖劈，其顶角C为，把它插在缝A、B之间，如图所示，在尖劈上加一压力F，则尖劈对缝的左或右侧的压力大小为 。 14．如图甲所示，清洗楼房玻璃的工人靠一根绳索把自己悬挂在几十层高的大楼外，从楼顶开始缓慢下滑，清洗楼层的玻璃幕墙。工人贴墙缓慢下滑的过程，可简化为图乙所示的模型。不计人与玻璃幕墙间的摩擦、绳索的重力。则在下滑过程中绳索对人的拉力大小 ，竖直玻璃幕墙对人的弹力大小 （均选填“增大”、“不变”、“减小”）， 大于G（选填“一定”、“不一定”） 15．如图，某同学用手臂直撑桌面使自己悬空并保持静止，两手臂与桌面的夹角均为θ。当θ缓慢减小时，人仍保持悬空静止，则左侧手臂受力 （选填“变大”“变小”或“不变”），左侧桌子对地面的压力 （选填“增大”“减小”或“不变”）；若时，已知该同学质量为 60kg，重力加速度，则左侧手臂受力为 N。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 相互作用 大单元预览 一、单元大挑战 如图甲所示，质量m=4kg的物块在倾角的木板上处于静止状态。 挑战:你能用最简单的方法测出物块与木板间的动摩擦因数吗？ 2、 任务细分 任务1:放在倾斜木板上的物块受几个力的作用？ 链接知识点:受力分析 任务2:调节木板到物块处于什么状态可求解物块与木板间的动摩擦因数？ 链接知识点:共点力的平衡 任务3:如图乙所示,增加水平外力F,求物块所受的摩擦力。 链接知识点:正交分解法、三角函数法 三、本章学什么 问题引导 细化分步解决 教材内容 问题1:力是什么及力的判断? 明确力的概念和力的分类 单元导学 判断弹力与摩擦力的存在及方向 第1节:重力与弹力第2节:摩擦力第3节:牛顿第三定律 问题2:力是怎样合成与分解的? 理解力的合成与分解 第4节:力的合成和分解 问题3:共点力平衡如何应用在受力分析中? 共点力平衡在受力分析中的应用 第5节:共点力的平衡 4、 初中知识点链接 1. 重力、弹力和摩擦力 2. 力的合成 3. 二力平衡 4. 作用力与反作用力 5、 本章思维导图 6、 本章学法指导 1. 重视力的图示表示准确表示力的方法 会画里的图示，会在平行四边形和三角形力确定各共点力的定量关系。 2. 重视三角函数的应用 熟练应用三角函数，正弦、余弦、正切 3. 重视平行四边形定则和三角形定则的应用 掌握合力与分力是等效替代关系。 4. 重视共点力平衡条件的应用 不仅要用共点力的平衡条件分析日常生活中的问题，而且要通过共点力平衡问题的分析，培养学生形成规范、科学的思维程序，养成科学的思维习惯，促进学生运动与相互作用观念的形成。 七、主干知识预览 1．重力 （1）定义：由于地球的 而使物体受到的力。 （2）方向： 。 （3）大小：，g是 。 （4）作用点——重心 a.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 ，这一点叫作物体的重心。 b.决定因素：①物体的形状；② 。 【答案】 吸引 竖直向下 重力加速度 各部分受到的重力作用集中于一点 质量分布 【解析】 （1）[1]定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。 （2）[2]方向：竖直向下。 （3）[3]大小：，g是重力加速度。 （4）作用点——重心 a.[4]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。 b.[5]决定因素：①物体的形状；②质量分布。 2．弹力 （1）形变：物体在力的作用下 或 发生的变化。 （2）弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它 产生的力。 （3）常见的弹力：压力和支持力都是弹力，方向跟接触面 ；绳子的拉力也是弹力，方向沿着绳子而指向 的方向。 【答案】 形状 体积 接触的物体 垂直 绳子收缩 【解析】 （1）[1][2]形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化。 （2）[3]弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。 （3）[4][5]常见的弹力：压力和支持力都是弹力，方向跟接触面垂直；绳子的拉力也是弹力，方向沿着绳子而指向绳子收缩的方向。 3．胡克定律 （1）弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复 的形变。 （2）弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体 （填“能”或“不能”）完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。 （3）内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧 的长度x成正比，即。 （4）劲度系数：k叫作弹簧的 ，单位是牛顿每米，符号是N/m。表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。 【答案】 原状 不能 伸长（或缩短） 劲度系数 【解析】（1）[1]弹性形变指的是物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状的形变。 （2）[2]如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。 （3）[3]在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。 （4）[4]k叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m。 4．静摩擦力 （1）定义：两个相互接触的物体，当它们具有 时，在接触面上会产生 的力。 （2）产生条件 a.接触面 。 b.两物体直接接触且 （即有弹力）。 c.两物体间有相对运动的 。 （3）方向：总是沿着接触面，并且跟物体 的方向相反。 （4）大小：。 （5）弹力与摩擦力的关系 若两物体间有摩擦力，则两物体间一定有弹力，若两物体间有弹力，但两物体间 有摩擦力。（填“一定有”或“不一定有”） 【答案】 相对运动的趋势 阻碍相对运动趋势 粗糙 相互挤压 趋势 相对运动趋势 不一定 【解析】 （1）[1][2]定义：两个相互接触的物体，当它们具有相对运动的趋势时，在接触面上会产生阻碍相对运动趋势的力。 （2）产生条件 [3]a.接触面粗糙。 [4]b.两物体直接接触且相互挤压（即有弹力）。 [5]c.两物体间有相对运动的趋势。 （3）[6]方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。 （4）大小：。 （5）弹力与摩擦力的关系 [7]若两物体间有摩擦力，则两物体间一定有弹力，若两物体间有弹力，但两物体间不一定有有摩擦力。 5．滑动摩擦力 （1）定义：一个物体在另一个物体表面 的时候，会受到另一个物体 它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。 （2）产生条件 a.接触面 ； b.两物体直接接触且相互 （即有弹力）。 c.两物体间有 。 （3）方向：总是沿着接触面，并且跟物体 运动的方向相反。 （4）大小：，为动摩擦因数 （5）弹力与摩擦力的关系 若两物体间有摩擦力，则两物体间一定有弹力，若两物体间有弹力，但两物体间 有摩擦力。（填“一定”或“不一定”） 【答案】 滑动 阻碍 粗糙 挤压 相对运动 相对 不一定 【解析】 （1）[1][2]定义：一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。 （2）产生条件 [3]a.接触面粗糙； [4]b.两物体直接接触且相互挤压（即有弹力）。 [5]c.两物体间有相对运动。 （3）[6]方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反。 （5）[7]若两物体间有摩擦力，则两物体间一定有弹力，若两物体间有弹力，但两物体间不一定有摩擦力。 6．牛顿第三定律 （1）作用力与反作用力 a.力是物体对物体的作用，只要谈到力，就一定存在着 物体和 物体。 b.力的作用是相互的，物体间相互作用的这一对力称为 力和 力。 c.作用力与反作用力总是互相依存、同时存在的。把它们中的一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力。 （2）牛顿第三定律的内容 a.内容两个物体之间的作用力和反作用力总是 相等， 相反，作用在 上。 b.表达式：，负号表示与的方向 。 【答案】 受力 施力 作用 反作用 大小 方向 同一条直线 相反 【解析】（1）[1][2]力是物体与物体之间的相互作用。只要谈到力，就一定存在着施力物体和受力物体。 [3] [4]两个物体之间的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。 （2） [1][2] [3]作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，负号表示与的方向相反。 7．合力和分力 （1）共点力：几个力如果都作用在物体的 ，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。 （2）合力与分力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的 相同，这个力就叫作那几个力的合力，这几个力叫作那个力的分力。 （3）合力与分力的关系：合力与分力之间是一种 的关系，合力作用的效果与分力共同作用的效果 。 【答案】 同一点 效果 等效替代 相同 【解析】 （1）[1]共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。 （2）[2]合力与分力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力，这几个力叫作那个力的分力。 （3）[3][4]合力与分力的关系：合力与分力之间是一种等效替代的关系，合力作用的效果与分力共同作用的效果相同。 8．力的合成和分解 （1）力的合成：求几个力的 的过程。 （2）力的分解：求一个力的 的过程。 （3）平行四边形定则：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个 就代表合力的大小和方向，如图所示，表示与的合力。 （4）如果没有限制，同一个力可以分解为 对大小、方向不同的分力。 （5）两个以上共点力的合力的求法：先求出 两个力的合力，再求出这个合力与 的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。 【答案】 合力 分力 邻边之间的对角线 无数 任意 另外任意一个力 【解析】（1）[1]力的合成：求几个力的合力的过程。 （2）[2]力的分解：求一个力的分力的过程。 （3）[3]平行四边形定则：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，如图所示，表示与的合力。 （4）[4]如果没有限制，同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力。 （5）[5][6]两个以上共点力的合力的求法：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与另外任意一个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。 9．共点力的平衡 （1）平衡状态：物体静止或做 运动。 （2）平衡条件：或，。 （3）常用推论 ①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余（n-1）个力的合力大小 、方向相 。 ②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段 相接组成一个 三角形。 （4）处理共点力平衡问题的基本思路 确定平衡状态（加速度为零）→巧选研究对象（整体法或隔离法）→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论。 （5）求解共点力平衡问题的常用方法： ①合成法：一个力与其余所有力的合力 ，常用于非共线三力平衡。 ②正交分解法：，，常用于多力平衡。 ③矢量三角形法，把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形。 【答案】 匀速直线 相等 反 首尾 封闭 等大反向 【解析】 （1）[1]平衡状态：物体静止或做匀速直线运动。 （3）常用推论 ①[2][3]若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余（n-1）个力的合力大小相等、方向相反。 ②[4][5]若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形。 （5）求解共点力平衡问题的常用方法： ①[6]合成法：一个力与其余所有力的合力等大反向，常用于非共线三力平衡。 10．如图所示，游客拉着重量为G的箱子在水平地面上匀速前进。绳子拉力 F 与水平面的夹角为θ。则地面对箱子的摩擦力大小f F，地面对箱子的支持力大小 N G。（选填“>”或“<” ） 【答案】 < < 【解析】[1][2]以箱子为对象，根据受力平衡可得 ， 则有 ， 11．如图所示，质量分别为3m和2m的P、Q按如图的方式用轻弹簧和轻绳连接，当系统静止时轻绳的拉力大小为4mg，已知弹簧劲度系数为k，则弹簧处于 （选填“伸长”“原长”或“压缩”）状态，弹力大小等于 ，弹簧形变量x等于 。 【答案】 伸长 mg 【解析】[1][2][3]对P受力分析，根据平衡条件可知，弹簧处于拉伸状态，弹力大小为 根据胡克定律有 联立得 12．如图，一橡皮擦置于长塑料直尺的一端，现将直尺沿桌面缓慢向外移动，二者始终保持相对静止，在此过程中，直尺弯曲程度变大，橡皮擦对直尺的压力 （选填“增大”“减小”或“不变”），橡皮擦所受的摩擦力 （选填“增大”、“减小”或“不变”），直尺对橡皮擦的作用力方向为 。 【答案】 减小 增大 竖直向上 【解析】[1] [2] [3]对橡皮擦受力分析 根据力的平衡得，直尺对橡皮擦的支持力 橡皮擦所受的摩擦力 随着直尺弯曲程度变大，变大，故支持力减小、摩擦力增大， 又有牛顿第三定律得，橡皮擦对直尺的压力大小，所以随着直尺弯曲程度变大，橡皮擦对直尺的压力减小。 直尺对橡皮擦的作用力是摩擦力与支持力的合力，与橡皮擦所受重力大小相等方向相反，竖直向上。 13．如图所示，一表面光滑质量很小的截面是等腰三角形的尖劈，其顶角C为，把它插在缝A、B之间，如图所示，在尖劈上加一压力F，则尖劈对缝的左或右侧的压力大小为 。 【答案】 【解析】尖劈质量很小，所以重力忽略，对尖劈的受力分析如下图所示 由平衡条件可得 解得尖劈受到的支持力 由牛顿第三定律得尖劈对缝的左或右侧的压力大小也为 14．如图甲所示，清洗楼房玻璃的工人靠一根绳索把自己悬挂在几十层高的大楼外，从楼顶开始缓慢下滑，清洗楼层的玻璃幕墙。工人贴墙缓慢下滑的过程，可简化为图乙所示的模型。不计人与玻璃幕墙间的摩擦、绳索的重力。则在下滑过程中绳索对人的拉力大小 ，竖直玻璃幕墙对人的弹力大小 （均选填“增大”、“不变”、“减小”）， 大于G（选填“一定”、“不一定”） 【答案】 减小 减小 一定 【解析】[1]设绳子与竖直方向的夹角为，下滑过程中，人保持静止，根据平衡条件可得 下滑过程中绳索对人的拉力大小为 下滑过程中，减小，绳索对人的拉力大小减小。 [2]竖直玻璃幕墙对人的弹力大小为 下滑过程中，减小，竖直玻璃幕墙对人的弹力大小减小。 [3]下滑过程中绳索对人的拉力大小为 故一定大于。 15．如图，某同学用手臂直撑桌面使自己悬空并保持静止，两手臂与桌面的夹角均为θ。当θ缓慢减小时，人仍保持悬空静止，则左侧手臂受力 （选填“变大”“变小”或“不变”），左侧桌子对地面的压力 （选填“增大”“减小”或“不变”）；若时，已知该同学质量为 60kg，重力加速度，则左侧手臂受力为 N。 【答案】 变大 不变 600 【解析】[1]以人为对向，竖直方向根据受力平衡可得 可得 当θ缓慢减小时，人仍保持悬空静止，则左侧手臂受力变大； [2]以人和两侧桌子为整体，根据受力平衡可知，两侧桌子对地面的压力不变，根据对称性可知，左侧桌子对地面的压力不变； [3]若时，已知该同学质量为 60kg，重力加速度，则左侧手臂受力为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 $$