专题02 相互作用（期末知识清单）高一物理上学期粤教版

专题02 相互作用 考点要求 课标要求 相互作用 1 认识重力、弹力与摩擦力。通过实验，了解胡克定律。知道 滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。 2 通过实验，了解力的合成与分解。知道矢量和标量。能用共 点力的平衡条件分析生产生活中的问题。 相互作用是力学的基础，且属于必考内容。主要包括以重力、弹力、摩擦力、受力分析等基础知识。因此在备考中，应熟记相关知识和分析方法，熟悉基础知识的应用。本专题中相关考点考查的频率都比较高。 本专题考查题型有：选择题、实验题等。 计算弹力大小的两种方法 ①公式法：利用公式F＝kx计算，适用于弹簧、橡皮筋等物体的弹力的计算。 ②二力平衡法：若物体处于静止状态，物体所受弹力与物体所受的其他力应为平衡力，可根据其他力的大小确定弹力的大小。 弹力有无的判断方法 (1)条件法：对于发生明显形变的物体，可直接根据弹力产生的条件判断． (2)对于形变不明显的物体，通常采用以下方法： ①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． ②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． ③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(如二力平衡等)来判断物体间的弹力． 求解滑动摩擦力大小的思路 (1)判断滑动摩擦力的有无：根据接触面的性质和物体间是否产生相对运动，确定物体之间是否存在滑动摩擦力。 (2)求解滑动摩擦力大小方法的选取 ①如果物体做匀速直线运动，可根据二力平衡法和公式法求解滑动摩擦力的大小。 ②如果物体做非匀速直线运动，可根据公式Ff＝μFN求解滑动摩擦力的大小。 求合力的方法 1．作图法 (1)基本思路 (2)如图所示：用作图法求F1、F2的合力F。 2．计算法 (1)两分力共线时： ①若F1、F2两力同向，则合力F＝F1＋F2，方向与两力同向。 ②若F1、F2两力反向，则合力F＝|F1－F2|，方向与两力中较大者同向。 (2)两分力不共线时：根据平行四边形定则结合解三角形的知识求合力。如以下常见的三种特殊情况： 类型 作图 合力的计算 两分力相互垂直 大小：F＝ 方向：tan θ＝ 两分力大小相等，夹角为θ (1)大小：F＝2F1cos 方向：F与F1夹角为 (2)当θ＝120°时，F1＝F2＝F 合力与其中一个分力垂直 大小：F＝ 方向：sin θ＝ 3．合力范围的确定 (1)两个共点力的合力范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。 当两个力反向时，合力最小，为|F1－F2|；当两个力同向时，合力最大，为F1＋F2。 (2)三个共点力的合力范围 ①最大值：三个力同向时，其合力最大，为Fmax＝F1＋F2＋F3。 ②最小值：以这三个力的大小为边，如果能组成封闭的三角形，则其合力的最小值为零，即Fmin＝0；如果不能，则合力的最小值等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和，即Fmin＝F1－(F2＋F3)(F1为三个力中最大的力)。 处理静态平衡问题的常用方法 合成法 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反 分解法 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，将某个力按作用效果分解，则其分力与其他两个力分别平衡 正交分解法 物体在多个共点力作用下处于平衡状态，应用正交分解法，则有 ＝F1x＋F2x＋F3x＋…＋Fn x＝0， ＝F1y＋F2y＋F3y＋…＋Fn y＝0 矢量三角形法 如果三个力首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力为零。矢量三角形法可以充分利用几何边角关系求解平衡问题 分析动态平衡问题的方法 方法 步骤 解析法 (1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式 (2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 图解法 (1)根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化 (2)确定未知量大小、方向的变化 相似三角形法 (1)根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形，确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式 (2)确定未知量大小的变化情况 重力 1．重力 (1)定义：由于地球的吸引 而使物体受到的力。 (2)方向：竖直向下 。 (3)大小：G＝mg ，g是自由落体加速度。 2．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：a．物体的质量分布 ；b．物体的形状 。 　g的单位既可以是N/kg，又可以是m/s2，且1 N/kg＝1 m/s2。 3．对重力的理解 (1)产生：重力是由于地球的吸引而产生的，但由于地球自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力。与引力相比，重力大小稍微小一些(两极除外)，方向稍微偏一些(两极和赤道除外)。 (2)大小：G＝mg，同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小。 (3)方向：竖直向下，除了赤道和两极，竖直向下并不是指向地球的球心。 4．重心的性质及确定方法 (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 ①位置：重心的位置可以在物体上，也可以在物体外，如图甲、乙所示。 ②决定因素 a．物体质量分布情况。 b．物体的形状。 (3)重心位置的确定方法 ①质量分布不圴匀、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，如图丙所示。 ②质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上，如图丁所示。 ③形状不规则的薄形物体，可用悬挂法或支撑法来确定重心，如图戊所示。 力的分析与计算 1．形变：物体在力的作用下形状 或体积 发生的变化。 2．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．弹力的方向 (1)压力和支持力的方向：都跟接触面垂直，指向被压或被支持的物体。 (2)绳的拉力沿着绳指向绳收缩 的方向。 4．胡克定律 (1)弹性形变：物体在发生形变后，撤去作用力能够恢复原状 的形变。 (2)弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复 原来的形状，这个限度叫作弹性限度。 (3)胡克定律：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，即F＝kx 。 (4)劲度系数：其中k为弹簧的劲度系数 ，单位为牛顿每米 ，符号是N/m，劲度系数是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。 5．弹力有无的判断方法 条件法 形变比较明显： 根据是否同时满足①相互接触、②发生弹性形变来判断 例如，图中①弹性绳与手直接接触，②弹性绳与手都发生形变，所以手与弹性绳之间一定存在弹力 假设法 形变不明显： 例如，图中斜面是光滑的，若去掉斜面，小球和细线的状态依然不变，所以小球不受斜面的支持力，只受细线的拉力和重力 6．弹力的方向 (1)弹力方向的分析：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反。 (2)判断弹力方向的步骤 ―→―→ 几种常见弹力的方向 7．弹力大小的计算 (1)对胡克定律F＝kx的理解 ①公式中x是弹簧的形变量，即弹簧的伸长量或压缩量，注意不是弹簧的长度。 ②弹簧的劲度系数由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。 ③F-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k。 ④弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx。 探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 (1)实验目的 ①探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系． ②了解弹簧测力计的工作原理． (2)实验器材 铁架台、带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺． (3)实验原理与设计 将已知质量的钩码悬挂于弹簧挂钩上，由二力平衡可知，弹簧对钩码的弹力大小等于钩码所受重力的大小．通过改变悬挂的钩码个数来改变弹簧弹力的大小，测出弹簧未挂钩码时的长度(弹簧原长)及挂钩码后的长度，可得出挂不同数量钩码情况下弹簧的伸长量．由此可进一步得出弹簧弹力的大小与弹簧伸长量的关系． (4)实验步骤 ①按照图中所示安装实验装置． ②用刻度尺测量弹簧原长． ③在弹簧挂钩上依次挂下不同数量的钩码，并分别记下实验所挂钩码的总质量及弹簧长度． (5)数据分析 ①将数据及计算结果填入表中． 弹簧弹力的大小与伸长量的关系 弹簧原长l0＝________ cm 次序 1 2 3 4 5 钩码质量m/g 弹簧弹力F/N 弹簧长度l/cm 弹簧的伸长量x/cm ②在坐标纸上作出弹簧弹力大小随伸长量变化的图像，并进行分析讨论． (6)实验结论 ①弹簧的弹力随伸长量的增大而增大． ②在误差允许范围内，弹簧的弹力大小与伸长量成正比． (7)注意事项 ①所挂钩码总重不要太大，以免弹簧被过度拉伸，超出弹簧的弹性限度． ②每次所增加钩码的质量尽量大一些，从而使坐标图上描的点尽可能分布在较大区域上，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，以免增大误差． ④记录数据时要注意弹力大小及弹簧伸长量的对应关系及单位． (8)误差分析 误差种类 产生原因 减小方法 系统误差 弹簧自身重力的影响 尽量选用质量较轻的弹簧 偶然误差 弹簧长度测量不准 ①在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量； ②多测几次求平均值 作图不准确 ①坐标轴选取合适的标度； ②描点画线时一定要让尽量多的点落在图线上，不在图线上的点要均匀分布在图线的两侧 滑动摩擦力 1．定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动 时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动 的力，这种力叫作滑动摩擦力。 2．产生条件：(1)物体相互接触且相互挤压 。(2)接触面粗糙。(3)两物体间有相对运动 。 3．方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动 的方向相反。 4．大小：Ff＝μF压，即滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比 。式中μ为动摩擦因数 ，没有单位 ，它的数值跟相互接触的两个物体的材料 和接触面的粗糙程度 有关。 5．滑动摩擦力的产生条件 两物体 缺一不可 6．滑动摩擦力的方向 (1)与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反。 (2)“相对运动”与“运动”意义不同，因此，摩擦力方向与物体的运动方向可能相同，也可能相反。 7．滑动摩擦力的大小 (1)公式法：根据公式Ff＝μF压计算。 ①正压力F压是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，其大小根据物体的受力情况确定。 ②动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关。 (2)二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解。 静摩擦力 1．定义：相互接触的两个物体之间只有相对运动 的趋势，而没有相对运动 时，所以这时的摩擦力叫作静摩擦力。 2．产生条件：(1)物体相互接触且相互挤压 。(2)接触面粗糙。(3)两物体间相对静止但有相对运动趋势 。 3．方向：总是沿着接触面，跟物体相对运动趋势 的方向相反。 4．大小 (1)最大静摩擦力：静摩擦力的增大有一个限度，物体间即将开始相对运动 时的摩擦力。 (2)静摩擦力大小范围：物体间实际产生的静摩擦力在0与最大静摩擦力Fmax 之间。 5．静摩擦力的有无判断两法 (1)条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。 (2)假设法 6．静摩擦力的方向 (1)方向：与相对运动趋势方向相反，与物体运动方向无直接关系。 (2)静摩擦力的方向判定两法 ①假设法：假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动。从而确定相对运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向。 ②状态法：当物体受力处于平衡状态时，根据二力平衡，判断出静摩擦力的方向。 7．静摩擦力的大小 (1)范围：0＜F≤Fmax。 一般情况下，最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力，为分析问题方便，可认为二者相等。 (2)计算：物体匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解。 (3)静摩擦力大小与正压力无关，最大静摩擦力与正压力成正比。 8．静摩擦力与滑动摩擦力对比 名称 静摩擦力 滑动摩擦力 定义 两个具有相对运动趋势的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力 两个具有相对运动的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动的力 产生条件 (1)接触面粗糙 (2)接触处有压力 (3)两物体间有相对运动趋势 (1)接触面粗糙 (2)接触处有压力 (3)两物体间有相对运动 大小 (1)静摩擦力为被动力，与正压力无关，满足0<Ff≤Ffm (2)最大静摩擦力Ffm大小与正压力大小有关 Ff＝μFN 方向 与受力物体相对运动趋势的方向相反 与受力物体相对运动的方向相反 作用效果 总是阻碍物体间的相对运动趋势 总是阻碍物体间的相对运动 9．分析计算摩擦力时的四点注意 (1)首先分清摩擦力的性质，因为一般只有滑动摩擦力才能利用公式F＝μFN计算，静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解。 (2)公式F＝μFN中，FN为两接触面间的压力，与物体的重力没有必然关系，不一定等于物体的重力。 (3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面面积的大小也无关。 (4)摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反，但与物体的实际运动方向可能相同、可能相反，也可能不共线。 合力和分力 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。如图所示： 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．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 与分力作用的效果 相同。 4．合力与分力的性质 5．合力与分力的大小关系 (1)合力大小可以大于、等于或小于分力的大小，如图甲所示。 (2)两个分力大小一定时，夹角越大合力越小，如图乙所示。 (3)合力一定，若两分力大小相等，则两等大分力的夹角越大，分力越大，如图丙所示。 力的分解　矢量和标量 1．力的分解：求一个力的分力 的过程。 2．力的分解 (1)力的分解也遵从平行四边形定则 。 (2)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。如图所示。 (3)一个已知力的分解要根据具体问题 来确定。 3．矢量和标量 (1)矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则 的物理量。 (2)标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则 的物理量。 提醒：矢量和标量的根本区别在于它们的运算法则不同，而不是有无方向。 4．根据力的作用效果分解力的基本思路 5．正交分解法求合力的步骤 (1)建立坐标系：以共点力的作用点为坐标原点建立直角坐标系，其中x轴和y轴的选择应使尽量多的力处在坐标轴上。 (2)正交分解各力：将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小，如图所示。 (3)分别求出x轴、y轴上各分力的合力，即Fx＝F1x＋F2x＋F3x；Fy＝F1y＋F2y＋F3y。 (4)求共点力的合力：合力大小F＝ ，设合力的方向与x轴的夹角为α，则tan α＝。 实验：探究互成角度的力的合成方法(平行四边形定则) 1．实验原理：根据等效替代的方法．用两个弹簧测力计拉橡皮筋的效果与用一个弹簧测力计拉橡皮筋的效果相同． 2．实验目的 (1)探究力的合成方法(平行四边形定则)． (2)巩固力的图示法． 3．实验器材：“力的关系探究装置”、夹子、橡皮筋、汇力圆环、细绳、弹簧测力计两个． 4．实验步骤 (1)在实验桌上平放“力的关系探究装置”，将夹子夹在“力的关系探究装置”的“0”号射线顶端，如图． (2)如图甲，分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端，沿任意两条射线方向拉细绳，夹角要适中，使汇力圆环与平板上的定位圆重合．记下F1、F2的大小和方向． (3)如图乙，只用一个弹簧测力计去拉细绳，同样使汇力圆环与平板上的定位圆重合，记下F的大小和方向． 甲　　　　　乙　　　　　　丙 (4)选定标度，作出F1、F2、F的图示，观察图丙中三个力所构成的图形(补齐其他边)． (5)改变第(2)步当中两个拉力的大小和方向，重复上述步骤． (6)结论：F和对角线F′在误差范围内重合，说明两个力合成时，用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，则平行四边形的对角线代表的力与合力的大小和方向是相同的． 5．注意事项 (1)弹簧测力计要与桌面平行，且橡皮筋弹性好． (2)两次都要使汇力圆环与平板上的定位圆重合． (3)两个分力的夹角要适中，不是越大越好． 共点力平衡的条件 1．平衡状态：物体保持静止 或匀速直线运动 状态。 2．二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等 ，方向相反，并且在同一条直线上，那么这两个力平衡。 3．在共点力的作用下物体平衡的条件是合力为0 。 4．共点力平衡的条件 合外力等于0，即F合＝0―→正交分解法，其中Fx合和Fy合分别表示物体在x轴和y轴上所受的合力。 5．由平衡条件得出的三个结论 “活结”与“死结”、“活杆”与“死杆”模型 1．“活结”与“死结”模型 (1)“活结”一般是由轻绳跨过光滑滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳虽然因“活结”而弯曲，但实际上是同一根绳，所以由“活结”分开的两段绳上弹力的大小一定相等，两段绳合力的方向一定沿这两段绳夹角的平分线。 (2)“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳，因此由“死结”分开的两段绳上的弹力不一定相等。 2．“活杆”与“死杆”模型 (1)“活杆”：即杆用转轴或铰链连接，当杆处于平衡状态时，杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动。如图甲所示，若C为转轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始终沿杆的方向。 (2)“死杆”：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向。如图乙所示，水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端B装有一个小滑轮，一绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂重物m。滑轮对绳的作用力应为图丙中两段绳中拉力F1和F2的合力F的反作用力，即AB杆弹力的方向不沿杆的方向。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $