专题03 力、力的合成与分解（考点串讲）-2024-2025学年高一物理上学期期中考点大串讲（沪科版2020）

期中复习·考点清单 高一物理上册 •沪科版 第三章——力、力的合成与分解 目 录 01 02 03 实验突破 巩固提升 知识清单 04 课堂小结 知识清单 01 第三章 力、力的合成与分解 一、力的定义和特点 定义：力是物体间的相互作用。 2.三要素：大小、方向、作用点 3.性质： ①物质性 ②相互性 ③矢量性 ④同时性 ⑤独立性 知识清单 01 二、重心的概念和物理意义 1.概念：一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心． 2.性质：重心不是真实存在的，是假象的一个点。 3.思想方法：重心概念的提出用到了等效替代法。 4.重心是重力的等效作用点，所以只要物体有重力就一定会有重心，但是重心却不一定在物体的几何中心，甚至不一定在物体上。 知识清单 01 三、弹力的概念及其产生条件 1．弹力（1）定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生的力叫弹力． （2）弹力的产生条件：①两个物体直接接触 ②并发生弹性形变． （3）弹力的方向：力垂直于两物体的接触面． （4）弹力的大小：对有明显形变的弹簧，弹力的大小可以由胡克定律计算．对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定． 知识清单 01 四、胡克定律 在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比．即F＝kx，其中，劲度系数k的意义是弹簧每伸长（或缩短）单位长度产生的弹力，其单位为N/m．（1）胡克定律推论：在弹性限度内，由F＝kx，得F1＝kx1，F2＝kx2，即 F2﹣F1＝k（x2﹣x1），即：△F＝k△x． （2）确定弹簧状态：对于弹簧问题首先应明确弹簧处于“拉伸”、“压缩”还是“原长”状态，并且确定形变量的大小，从而确定弹簧弹力的方向和大小． （3）如果涉及弹簧由拉伸（压缩）形变到压缩（拉伸）形变的转化，运用胡克定律的推论△F＝k△x可直接求出弹簧长度的改变量△x的大小，从而确定物体的位移，再由运动学公式和动力学公式求相关量． 知识清单 01 五、静摩擦力的概念及其产生条件、最大静摩擦力的性质和应用 1.定义：互相接触的两物体存在相对运动的趋势而又保持相对静止时，在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力，叫静摩擦力． 2.产生条件：a：相互接触且发生弹性形变；b：有相对运动趋势；c：接触面粗糙。 3.如果用一个平行于地面的力推沙发，沙发没有被推动，此时沙发必然受到一个与之相反的力来平衡这个力，这个力就是沙发与地面之间的摩擦力。 4.像这样如果相互接触的两个物体之间没有发生相对运动，而只有相对运动的趋势，此时两个物体间的摩擦力叫作静摩擦力。如果推力增大，该静摩擦力也会增大，但是静摩擦力的增大有一个限度。当大于这个最大限度时，沙发被推动，沙发与地面之间的摩擦力变成滑动摩擦力。我们把这个最大限度叫作最大静摩擦力。 知识清单 01 六、判断是否存在摩擦力 1.考点意义：有很多题目会综合考查摩擦力的相关知识，不区分静摩擦力和滑动摩擦力，所以设置本考点。 2.对于是否存在摩擦力可以按以下几个方法判断： ①条件法：根据摩擦力的产生条件进行判断。 a、接触面粗糙；b、两物体间存在弹力；c、有相对运动或相对运动的趋势。 ②假设法：假设有或者没有摩擦力，判断物体运动状态是否会改变。 知识清单 01 七、合力与分力的定义及关系、合力的取值范围 1．合力与分力 （1）定义：一个力（F）作用的效果跟几个力（F1、F2…）共同作用的效果相同，这个力（F）叫做那几个力的合力．那几个力叫做这个力的分力． （2）关系：等效替代关系（注意不是物体又多受了一个合力）． 2．合力大小的计算公式为：F＝ 其中F1和F2表示两个分力的大小，F表示合力的大小，θ表示两个分力之间的夹角。θ的取值范围是0～180°。由此可知F的取值范围是：①当θ＝0°时，两个分力方向相同，合力大小F＝F1+F2；②θ＝180°时，两个分力方向相反，合力大小F＝|F1﹣F2|。③所以合力大小的取值范围为|F1﹣F2|≤F≤F1+F2。 知识清单 01 八、力的平行四边形定则 平行四边形定则（1）定义：两个力合成时，以表示这两个力的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，这个法则叫做平行四边形定则． （2）方法：①作图法：根据相同的标度，以共点的两个力为邻边作 平行四边形，这两力所夹的对角线表示合力的大小和方向，如图所示． ②解析法：F＝， （3）多力合成如果需要求三个或三个以上共点力的合力，可先求其中任意两个力的合力F12，再求F12与第三个力的合力F合，依此类推． 实验突破 02 一、探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系 实验名称 探究弹簧弹力与形变量的关系 实验目的 通过研究弹簧伸长量与悬挂物质量的关系得到弹簧弹力与形变量的定量关系。 实验原理 竖直悬挂、处于静止状态的重物，其受力满足二力平衡的条件： 重物所受的重力G与所受的弹簧弹力F大小相等、方向相反，即F=G。 由经验可知，悬挂在弹簧下的重物所受的重力越大,弹簧的形变量也越大。可见，随着弹簧形变量增大，弹簧弹力也增大。利用所测得的弹簧弹力F与弹箦的形变量x数据，画出F-x图像并进行分析，可得到弹力与形变量之间的定量关系。 实验突破 02 实验器材 弹簧、刻度尺、钩码（力传感器）、铁架台及附件。 实验方法与步骤 为获得弹簧弹力F与弹簧形变量 之间的定量关系，可以改变悬挂在弹簧下端重物的质量，同时测量弹簧的形变量，获得多组数据。 在弹簧处于静止状态时测量其长度；按一定的比例增加钩码的数量；利用图线处理数据，画出拟合直线，从而得到弹簧弹力与相应形变量之间的定量关系。 一、探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系 实验突破 02 本实验的主要步骤如下: (1)用实验器材,搭建成如图所示的实验装置。 (2)在弹簧未挂钩码时从直尺读取并记录弹簧原长和 挂钩端位置处的示数，记录弹簧原长x0=_______。 (3)弹簧下端逐次加挂不同数量的钩码/用不同的力道 去拉力传感器，________________，并记录数据。 (4)整理实验器材。 x0 (a) (b) x1 (b) x1 一、探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系 实验突破 02 实验数据记录：弹簧原长x0=______m。 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 钩码的质量 m/kg                 钩码受到的重力G/N                 悬挂钩码后弹簧的长度x1/m                 弹簧的形变量x/m                 一、探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系 实验突破 02 实验数据处理： x×10−2/m O F/N 同学A： 以弹簧的弹力F和弹簧的形变量x为数据点，描绘出F–x图像。 一条过原点的直线 同学B绘出了以下图像。 x×10−2/m O F/N 请分析出原因： 该同学横轴的数据未扣除原长。 横截距的物理意义： 弹簧原长。 斜率的物理意义： 弹簧的劲度系数。 一、探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系 实验突破 02 结果分析与实验结论 在实验提供的作用力范围内,弹簧的弹力与形变量的关系为：F=_____x。 通过用多组弹簧进行实验,发现弹簧的弹力都与其形变量成正比，即：F=kx， 式中k为劲度系数。本次实验所用弹簧的劲度系数k=_________。 在弹簧一定的伸长范围内，弹簧的弹力与其形变量成正比关系，满足胡克定律。 讨论与思考交流各组得到的F-x图像，讨论图像有何不同并分析其原因。 一、探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系 实验突破 02 二、探究两个互成角度的力的合成规律 实验名称 探究两个互成角度的力的合成规律 实验目的 探究两个互成角度的力的合成规律； 体会等效替代的思想。 实验原理 本实验用两根橡皮筋的形变大小反映力的作用效果没用力的图示探究力的合成法则。合力和分力同时作用效果相同，可以互相替代。 实验突破 02 二、探究两个互成角度的力的合成规律 本实验的主要步骤如下: (1)在水平放置的图板上固定一张白纸，将橡皮筋的一端固定在图板上，如图。 图钉 画图板 白纸 细线 橡皮筋 实验突破 02 二、探究两个互成角度的力的合成规律 本实验的主要步骤如下: (2)如下图所示，让橡皮筋在互成合适的角度的两个弹簧测力计的共同作用下，橡皮筋下端伸长至某点，记为O点，读出此时弹簧测力计的示数分别为F1和F2，同时画出两根细绳的方向。 O点 实验突破 02 二、探究两个互成角度的力的合成规律 本实验的主要步骤如下: (3)撤去F1和F2，仅用一个弹簧测力计直接拉着橡皮筋，使其下端伸长到原来的位置O点，读出此时弹簧测力计的示数为F′，同时记录好方向(在同一张纸上画出力F′的图示)。 O点 实验突破 02 二、探究两个互成角度的力的合成规律 本实验的主要步骤如下: 4．作图分析 用表示两个共点力F1、F2的线段为邻边作平行四边形，画出合力F的大小和方向。 5．改变F1和F2的大小和方向，重复上述实验和作图． 结果分析与实验结论 在实验误差允许的范围之内，两个互成角度的共点力的合成遵循平行四边形法则 巩固提升 03 1. 在广场游玩时，一小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上，并将小石块静止置于水平地面上，如图所示．若水平的风速逐渐增大（设空气密度不变），则下列说法正确的是（　　） A．细绳的拉力逐渐减小 B．小石块有可能连同气球一起被吹离地面 C．小石块滑动前受到地面施加的摩擦力逐渐增大 D．地面受到小石块的压力逐渐减小 C 巩固提升 03 2.（23-24高一上·上海浦东新·期末）2023年杭州亚运运会上，来自中国天才选手全红婵频频上演“水花消失术”，10米台决赛第二轮的第二跳，7名裁判全部给出10分。下列说法正确的是（　　） A．跳水过程全红婵的重心一直都在自己身上且重心位置相对自己是不变的 B．全红婵受到的支持力，是因为跳台发生形变而产生的 C．跳台受到的压力是按力的性质命名的 D．全红婵比赛后从杭州转移到北京的过程受到的重力大小不变 B 巩固提升 03 3. （23-24高一上·上海嘉定·期中）如图所示，有一辆货车陷入了泥沼无法脱身。司机用钢索将车A与大树B连接，拉紧；再将一根绳子绕过钢索中央的O点，沿着垂直于钢索的方向拉绳，仅需一两人之力，就能让车前进一些，这里主要利用了（　　） A．力的平衡 B．力的相互作用 C．力的分解 D．力的合成 C 巩固提升 03 4. （22-23高一上·上海·期末）在“互成角度两个力的合成”的实验中，橡皮筋绳的一端固定在A点，另一端被两个弹簧秤拉到O点，两弹簧秤读数分别为F1和F2，拉力方向分别与AO线夹角为θ1和θ2，以下说法正确的是（　　） A．合力F必大于F1或F2 B．若用两只弹簧秤拉时作出的合力的图示F与用一只弹簧秤拉时拉力的图示F'不完全重合，说明力的合成的平行四边形定则不一定是普遍成立的 C．若F1和F2方向不变，而大小各增加1N，则合力F的方向不变，大小也增加1N D．O点位置不变，合力不变 D 课堂小结 基本概念和基本规律 力：物体与物体之间的相互作用。 重力：物体在地面附近由于地球的吸引而受到的力。重力的大小G = mg，方向竖直向下，作用点在物体的重心。 弹力：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对引起形变的物体施加的作用力。 胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时弹力的大小F跟弹簧形变量x成正比，即F = kx。 04 课堂小结 基本概念和基本规律 静摩擦力：两个相互接触的物体具有相对运动趋势时在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力。 合力和分力：当物体受到几个力同时作用时，可以用一个力来替代这几个力，产生与原来几个力作用相同的效果。这个力就称为合力，原来的几个力是这个合力的分力。求几个力的合力的方法称为力的合成。把一个力用几个力同时作用来替代的方法称为力的分解。 力的合成和分解都遵循平行四边形定则。 04 课堂小结 基本方法 通过探究实验，感受实验与推理相结合的物理学研究方法。 在探究力的合成规律实验中，认识等效替代方法。 在探究共点力平衡条件的过程中，运用演绎、推理的方法。 04 课堂小结 04