2026届高三物理一轮复习课件：专题二 相互作用—力

授课人： 高三物理一轮复习课件 专题二： 相互作用——力 O1 一.重力、弹力、摩擦力 O2 二.力的合成和分解 O3 三.共点力的平衡 O4 四.实验： 目 录 CONTENTS 1.探究弹力与形变的关系。 2.探究共点力的合成规律。 （一）重力 (1)产生:由于　　　　　　而使物体受到的力。  (2)大小:G=mg,可用　　 　　　测量。同一物体G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的。  (3)方向:　　　　　　。  (4)重心:物体的各部分都受到重力的作用,可认为重力集中作用于一点,这一点叫作物体的重心。 地球的吸引 弹簧测力计 竖直向下 一.重力、弹力、摩擦力 （二）弹力 1.形变 (1)物体在力的作用下 　形状　⁠或体积会发生改变,这种变化叫作形变。 (2)物体在发生形变后,如果撤去作用力能够恢复原状,这种形变叫作 　弹性　⁠形变。 2.弹力:发生形变的物体,要 　恢复　⁠原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力。 3.常见弹力:平时所说的压力、 　支持力　⁠和拉力等都是弹力。 形状　 弹性　 恢复　 支持力　 4.弹力的方向 (1)压力和支持力的方向垂直于物体的 　接触面　⁠,指向受力物体。 (2)绳的拉力方向沿着绳而指向绳 　收缩　⁠的方向。 (3)弹簧的弹力方向沿着弹簧的轴线方向,被拉伸时产生 　拉力　⁠,被 　压缩　⁠时产生支撑力。 接触面　 收缩　 拉力　 压缩　 （三）摩擦力 1.定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上会产生阻碍　　　　　或　　　　　　　的力。  2.产生条件①接触面　　　　; ②接触处有　　　　;  ③两物体间有　　　　　或　　　　　　　。  相对运动 相对运动趋势 粗糙　 压力 相对运动 相对运动趋势 3.方向:与受力物体　　　　　或　　　　　 　的方向相反。  4.大小：①滑动摩擦力:Ff=　　　　,μ为动摩擦因数;  ②静摩擦力:　　　　<F≤　　　　。  相对运动 相对运动趋势 μFN 0　 Fmax 例题1.(多选)如图所示,物块A以某一速度v水平向右滑上顺时针转动的水平传送带上,在滑上传送带的瞬间,关于物块A受到的摩擦力,下列说法正确的是(　　) A.物块A可能受到向左的滑动摩擦力 B.物块A可能受到向右的滑动摩擦力 C.物块A可能受到静摩擦力 D.物块A可能不受摩擦力 ABD　 二.力的合成和分解 （一）力的合成 1.定义:求几个力的　　　　的过程。  2.运算法则 ①平行四边形定则:求两个互成角度的　　　　的合力,可以用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表示合力的　　　　和　　　　,如图甲所示。  ②三角形定则:把两个矢量　　　　　,从而求出合矢量的方法,如图乙所示。  合力 共点力 大小 方向 首尾相接 （二）力的分解 正交分解法 按需分解法 分解 方法 将一个力沿着两个互相垂直的方向进行分解 按照解决问题的需要进行分解 实例 分析   x轴方向上的分力Fx=Fcosθ y轴方向上的分力Fy=Fsinθ   F1= F2=Gtanθ D 典例3 如图所示,一个重为100 N的小球被夹在竖直的墙壁和A点之间,已知球心O与A点的连线与竖直方向成θ角,且θ＝60°,所有接触点和面均不计摩擦。试求小球对墙面的压力F1和对A点压力F2。 解析　 小球对墙面的压力F1＝F1'＝Gtan 60°＝100 N,方向垂直于墙壁向右; 小球对A点的压力F2＝F2'＝＝200 N,方向沿OA方向。 答案　100 N,方向垂直于墙壁向右　200 N,沿OA方向 三.共点力的平衡 1.共点力：如果几个力作用在物体的 上，或者几个力的作用线相交于 ，这几个力就称为共点力。 2.平衡状态：物体处于 或者保持 的状态。 3.共点力的平衡：物体如果受到共点力的作用且处于 状态，就叫作共点力的平衡。 4.平衡条件的概念：为了使物体保持 状态，作用在物体上的力所必须满足的条件。 同一点 同一点 静止 匀速直线运动 平衡 平衡 例4.用绳子将鸟笼挂在一根横梁上,如图所示。若鸟笼重力为19.6 N,求绳子OA和OB对结点O的拉力。 解析　方法一:合成法　以结点O为研究对象,根据共点力的平衡条件,受力分析如图所示 F＝FT,且FT＝G 由三角函数关系得 F1＝Fcos 30°＝19.6×0.866 N≈17.0 N F2＝Fsin 30°＝19.6×0.5 N＝9.8 N。 例5.同学们都有过擦黑板的经历。如图所示，一黑板擦(可视为质点)的质量为m＝0.2 kg，当手臂对黑板擦的作用力F＝10 N且F与黑板表面所成角度为53°时，黑板擦恰好沿黑板表面缓慢竖直向上擦黑板。(取g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6) (1)求黑板擦与黑板间的动摩擦因数μ； (2)若作用力F的方向保持不变， 当F多大时能完成向下缓慢擦黑板的任务？ (1)当黑板擦缓慢向上滑动时，受力分析如图甲所示， 根据共点力的平衡条件可知水平方向：FN＝Fsin 53° 竖直方向：Fcos 53°＝f＋mg 又：f＝μFN 联立解得μ＝0.5，f＝4 N (2)在黑板擦缓慢向下擦的过程中，以黑板擦为研究对象进行受力分析，如图乙所示 水平方向：FN′＝F′sin 53° 竖直方向：F′cos 53°＋f′＝mg 又：f′＝μFN′ 解得F′＝2 N，f′＝0.8 N B 1.内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的__________________成正比。 2.表达式：F＝ 。 3.劲度系数：式中的k称为弹簧的 。单位是 ，符号是 。 弹簧的劲度系数跟弹簧的 、 、孔径、绕法等有关。 伸长量(或压缩量)x 劲度系数 牛顿每米 N/m 粗细 材料 kx （一）探究弹力与形变的关系。 四、实验 F－x图像是一条过原点的倾斜直线，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k，即k＝ 16 例7.在一只弹簧的规格参数中,查得该弹簧的劲度系数为k0=26 N/m,现用图甲装置研究该弹簧的弹力与伸长量之间的关系。 将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐,读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指刻度尺的刻度值。 (1)挂2个钩码时刻度尺的示数如图乙所示,该毫米刻度尺的读数为　　　　cm。 10.90 (2)根据实验数据,在坐标纸上作出了弹力F跟弹簧伸长量x的关系图像如图丙所示。根据图像可求得弹簧的劲度系数为k=　　　　N/m(保留两位有效数字)。  25 (二).探究共点力的合成规律 1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。 2.用图钉把橡皮条的一端固定在G点,橡皮条的另一端挂上小圆环,橡皮条的原长为GE,如图甲所示。 3.用两个弹簧测力计分别勾住小圆环,用手通过两个弹簧测力计共同互成角度地拉动小圆环至某点O,橡皮条伸长的长度为EO。记录两弹簧测力计的读数F1、F2,用铅笔描下O点的位置及此时两弹簧测力计拉力F1、F2的方向,如图乙所示。 4.撤去F1、F2,改用一个力F单独拉住小圆环,仍使它处于O点,橡皮条伸长的长度仍为EO,记录此时弹簧测力计的读数F和F的方向,如图丙所示。 5.改变两个力F1和F2的大小和夹角,再重复上述实验两次。 例8.某学生实验小组设计了一个“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验,装置如图甲所示,在竖直放置的木板上部附近两侧,固定两个力传感器,同一高度放置两个可以移动的定滑轮,两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接,在两细绳连接的结点O下方悬挂钩码,力传感器1、2的示数分别为F1、F2,调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角。实验中使用若干相同的钩码,每个钩码质量均为100 g,取g＝9.8 m/s2。 (1)关于实验,下列说法正确的是 　　　　⁠ A.实验开始前,需要调节木板使其位于竖直平面内 B.每次实验都必须保证结点位于O点 C.实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三根细绳的方向 D.实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O点钩码的总重力 (2)根据某次实验得到的数据,该同学已经按照力的图示的要求画出了F1、F2,请你以F1、F2为邻边作平行四边形,并画出对角线表示的合力F(只作图,不求大小),并写出该合力不完全竖直的一种可能原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　⁠。 该合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等。 AC　 1.(多选)如图所示为皮带运输机的示意图,A为传送带上的货物,则(　　) A.如果货物A随传送带一起向上匀速运动,A受到沿斜面向上的摩擦力 B.如果货物A随传送带一起向下匀速运动,A受到沿斜面向下的摩擦力 C.如果货物A和传送带都静止,A不受摩擦力 D.如果货物A和传送带都静止,A对传送带有沿斜面向下的摩擦力 AD 2.如图所示，一个M＝2 kg的物体放在固定的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.2，用一条细绳绕过轻质定滑轮和一个m0＝0.1 kg的小桶相连。已知M在水平面上受到的最大静摩擦力fmax＝4.5 N，滑轮上的摩擦不计，滑轮与M间的细绳水平，g取10 m/s2，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小： (1)只挂m0时； (2)只挂m0，但在M上再放一个M′＝3 kg的物体时； (3)只在桶内加入m1＝0.33 kg的砂子时； (4)只在桶内加入m2＝0.5 kg的砂子时。 答案：（1）1 N （2） 1 N （3） 4.3 N （4） 4 N 3.(多选)如图所示为两个大小不变、夹角θ变化的力的合力的大小F与θ角之间的关系图像(0≤θ≤360°)，下列说法中正确的是 A.合力大小的变化范围是0≤F≤10 N B.合力大小的变化范围是2 N≤F≤14 N C.这两个分力的大小分别为6 N和8 N D.这两个分力的大小分别为2 N和8 N 答案　BC 4.如图所示是扩张机的原理示意图，A、B为活动铰链，C为固定铰链，在A处作用一水平力F，滑块就以比F大得多的压力向上顶物体D，已知图中2l＝1.0 m，b＝0.05 m，F＝400 N，滑块与左壁接触，接触面光滑，则D受到向上顶的力为(滑块和杆的重力不计) A.3 000 N B.2 000 N C.1 000 N D.500 N 答案　B 5.如图甲所示,细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体,∠ACB＝30°;图乙中轻杆HG的一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向也成30°,在轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体,求: (1)细绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比; (2)轻杆BC对C端的支持力; (3)轻杆HG对G端的支持力。 解析　(1)图1中细绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体,物体处于平衡状态,细绳AC段的拉力 FTAC＝FTCD＝M1g 图2中由FTEGsin 30°＝M2g, 得FTEG＝2M2g。 所以＝。 (2)图1中,三个力之间的夹角都为120°,根据平衡条件有FNC＝FTAC＝M1g,方向与水平方向成30°角,指向右上方。 (3)图2中,根据平衡条件有FTEGsin 30°＝M2g,FTEGcos 30°＝FNG,所以FNG＝＝M2g,方向水平向右。 6.“奇迹石”是有名的旅游景点，这块有5 m3大的石头卡在两个巨大的岩石中间，吸引着世界各地的旅行者，如图甲所示。将该景观简化成如图乙的模型，右壁竖直，左壁稍微倾斜。设左壁与竖直方向的夹角为θ，石头的质量为m，忽略石头与山崖间的摩擦。若左壁对石头的压力大小为F1，右壁对石头的压力大小为F2，则(重力加速度为g) A.F1＝mgsin θ，F2＝mgtan θ   C.若由于左侧崖壁风化使得θ减小，则F1减小 D.若由于左侧崖壁风化使得θ减小，则石头受到的合力增大 B 7.如图所示,竖直固定放置的光滑大圆环,其最高点为P,最低点为Q。现有两个轻弹簧1、2的一端均拴接在大圆环P点,另一端分别拴接M、N两个小球,两个小球均处于平衡态。已知轻弹簧1、2上的弹力大小相同,轻弹簧1、2轴线方向与PQ连线的夹角分别为30°、60°,则下列说法正确的是(　　) A.轻弹簧1处于压缩状态,轻弹簧2处于伸长状态 B.大圆环对两小球的弹力方向均指向圆心 C.M、N两个小球的质量比为m1∶m2=1∶ D.大圆环对M、N两个小球的弹力大小之比为FN1∶FN2=∶1 C 8.某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验时，实验装置如图甲所示，所用钩码每个质量是30 g．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，并将数据填在下表中．实验中弹簧始终未超过弹性限度，g取10 m/s2．试根据这些实验数据在如图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力F与弹簧长度L之间的函数关系图线． (1)写出该图线的数学表达式：F＝________N． (2)图线与横轴的交点的物理意义是_____________． (3)该弹簧的劲度系数k＝________ N/m． 30 弹簧的原长为6 cm 30L－1.8 9.某同学用如图所示的实验装置探究两个互成角度的力的合成方法。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。手持弹簧测力计B，水平向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细线的方向。下列不必要的实验要求是 A.应测量重物M所受的重力 B.弹簧测力计应在使用前校零 C.细线方向应与木板平面平行 D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 D 10.某同学用如图甲所示的装置探究求合力的方法。将一木板(图中未画出)竖直放置，且与铁架台和轻弹簧所在平面平行。部分实验操作如下，请完成下列相关内容： (1)如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O。 (2)卸下钩码然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、OB的________及两弹簧测力计相应的读数，图乙中B弹簧测力计的读数为_______ N。 方向 3.60 (3)该同学在坐标系纸上画出两弹簧测力计拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出FA、FB的合力F′。 高三物理一轮复习课件 专题二： 相互作用——力 例题2．如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为(　　) A．eq \r(3)∶4 B．4∶eq \r(3)　　 C．1∶2　　 D．2∶1 例6.如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为FN1，木板对小球的支持力大小为FN2．以木板与墙连接点为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中(　　) A．FN1始终减小，FN2始终增大 B．FN1始终减小，FN2始终减小 C．FN1先增大后减小，FN2始终减小 D．FN1先增大后减小，FN2先减小后增大 B.F1＝，F2＝ 甲　　　　　　　　乙 钩码质量/g 0 30 60 90 120 150 弹簧总长/cm 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 $