第三章 相互作用——力 知识清单-2025-2026学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

该高中物理知识清单系统梳理了“相互作用—力”单元核心内容，涵盖重力、弹力、摩擦力、牛顿第三定律、力的合成与分解及共点力平衡等知识范畴，构建了从基础概念到规律应用的层级化学习支架。 清单通过“定义—条件—方向—大小—应用”逻辑链呈现知识体系，如用条件法与状态法判断弹力有无、标注静摩擦力大小范围，体现科学思维中的模型建构与科学推理。设置表格对比作用力与反作用力和平衡力，配有力的图示与示意图辅助理解，帮助学生高效掌握要点，也为教师教学设计提供清晰框架。

第三章 相互作用—力 一、重力 1. 定义：由于地球的吸引而使物体受到的力，叫重力（gravity）。（唤醒已有认知） 2. 受力物体：地球上的物体，施力物体：地球。 3. 方向：竖直向下。 4. 大小：G = mg (其中：g的单位既可以是N/kg，又可以是m/s2，而且1N/kg＝1m/s2) 5. 作用点：一个物体各部分都受到重力的作用，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，叫做重心（center of gravity）。 · 注意 1) 物体的重心不一定在物体上。 2) 物体重心的位置跟物体的形状和质量分布有关。 3) 形状规则，质量分布均匀的物体，其重心就在几何中心。 6. 力的图示：力可以用有向线段表示。有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾（或箭头）表示力的作用点，这种表示方法，叫作力的图示，如图1。 7. 力的示意图：有时候不需要准确标度力的大小，只需要画出力的方向，标志该力的存在，称为力的示意图，如图2。 图1 力的图示 图2 力的示意图 二、弹力 1. 形变：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（elastic deformation）。 2. 弹性形变：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（elastic limit）。 3. 塑性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力不能够恢复原状，这种形变叫作塑性形变。 4. 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（elastic limit）。 5. 弹力定义：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（elastic force）。 6. 产生条件：接触且发生形变。 7. 方向：总是指向施力物体形变恢复的方向，如图3。 1) 压力或支持力的方向总是垂直于接触面指向被压或被支持的物体。 2) 绳的拉力的方向总是沿绳指向绳子收缩的方向。 3) 先假设法确定弹力的有无，接触面：接触部分，有面则该面为接触面，球面上的点和其它点(面)接触，接触面为球面的切面。 8. 大小：与材料以及形变有关，一般根据物体所处的状态来确定，如图4。 图3 图4 9. 常见的几种接触面间的弹力方向和判断弹力的有无 1) 条件法：根据弹力产生的两个条件——两物体接触和接触面发生形变(或两物体间发生挤压)直接判断。 2) 状态法：根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律判断物体的受力情况。假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力 三、摩擦力 1.胡克定律 （1）定义：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，这个规律是由英国科学家胡克发现的，叫作胡克定律（Hooke’s law）。 （2）公式：或 （3）单位 F—弹力—牛顿（N）。 x—弹簧伸长（或缩短）的长度—米（m）。 k—弹簧的劲度系数（coefficient of stiffness）—牛顿每米，符号是N/m。 （4）弹簧的劲度系数影响因素：只与弹簧本身的因素有关，在数值上等于弹簧发生单位形变量时产生的弹力。 2.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（sliding frictional force）。 （2）影响因素：压力和接触面粗糙程度。 （3）产生条件：接触、接触面粗糙、有相对运动、有挤压。 （4）方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反。 · 注意 与运动的方向可能相同，也可能相反，可能是动力，也可能是阻力。滑动摩擦力也可能发生在静止的物体上。 （5）公式：。 —滑动摩擦力的大小—牛顿（N）。 —压力的大小—牛顿（N）。 —动摩擦因数—比例常数。 （6）动摩擦因数影响因素：它的值跟接触面有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。 3.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，所以这时的摩擦力叫作静摩擦力（static frictional force）。 （2）产生条件：两物体接触、接触面粗糙、有挤压、有相对运动趋势。 （3）方向：沿接触面，与相对运动趋势的方向相反。 · 注意 静摩擦力可能发生在运动的物体上，与运动方向可能相同，可能相反，也可能成任意角度，但两个物体一定是相对静止的。 （5）大小：。 · 注意 1) 两物体之间的静摩擦力在之间，根据需要提供。 2) 最大静摩擦力比相同条件下的滑动摩擦力略大。 3) 最大静摩擦力随着压力的增大而增大。 四、牛顿第三定律 1.作用力与反作用力定义：两个物体之间的作用总是相互的。当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力（acting force）和反作用力（reacting force）。作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个力叫作反作用力 2.牛顿第三定律 （1）定义：两个物体之间的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。这就是牛顿第三定律（Newton’s third law）。 （2）特点：作用力和反作用力总是等大、反向、同性质、同时产生、同时变化、同时消失、作用在相互作用的两个物体上。 （3）作用力和反作用力和平衡力的异同： 作用力与反作用力 平衡力 不同点 作用在两个物体上 作用在一个物体上 具有同种性质 不一定具有同种性质 具有同时性 不一定具有同时性 图示 相同点 等大、反向、同线 四、力的合成和分解 1.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。 （2）合力：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（resultant force）。 （3）分力：假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力（component force）。 如图3甲中的F是F1和F2的合力，如图4乙中的F1和F2是F的分力。 图3水桶所受拉力示意图 图4 吊灯所受拉力示意图 2.力的合成和分解 （1）力的合成：在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成（composition of forces）。 （2）力的分解：求一个力的分力的过程叫作力的分解（resolution of force）。 （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5。这个规律叫作平行四边形定则（parallelogram rule）。 图5 等效替代的关系 （4）平三角形定则：将两分力首尾相接，总头指向总尾的有向线段就是合力，这个规律叫作三角形定则。 （5）求合力： 1) 二力合力：两物体之间的静摩擦力在之间，根据需要提供。 ①当两个力方向相同时，合力最大，Fmax＝F1＋F2。 ②当两个力方向相反时，合力最小，Fmin＝|F1－F2|。 ③合力大小的变化范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2。 2) 三个共点力的合力。 ①最大值：当三个力同方向时，合力最大，即Fmax＝F1＋F2＋F3。 ②最小值 a.当最大的一个力小于或等于另外两个力的代数和时，合力最小为零，即Fmin＝0。 b.当最大的一个力大于另外两个力的代数和时，合力的最小值等于最大的一个力减去另外两个力的代数和，即Fmin＝F1－(F2＋F3)(F1为三个力中最大的力)。 3) 几种特殊情况的共点力的合成 类型 作图 合力的计算 两力互 相垂直 F＝ tan θ＝ 两力等大， 夹角为θ F＝2F1cos F与F1夹角为 两力等大， 夹角为120° F′＝F F′与F夹角为60° 4) 求合力的方法 ①作图法：作出力的图示，结合平行四边形定则，用刻度尺量出表示合力的线段的长度，再结合标度算出合力大小。 ②计算法：根据平行四边形定则作出力的示意图，然后利用勾股定理、三角函数、正弦定理等求出合力。 5) 重要结论 ①两个分力大小一定时，夹角θ越大，合力越小。 ②合力一定时，两个分力夹角越大，两分力越大。 ③合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力。 3.力的分解方法 （1）效果分解法：（如图6） （2）正交分解法：（如图7） 1) 定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。 2) 建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(即应使尽可能多的力在坐标轴上)；在动力学中，一般以加速度方向和垂直于加速度方向为坐标轴建立坐标系。 3) 方法：物体受到多个力F1、F2、F3、…的作用，求合力F时，可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解。 x轴上的合力Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋… y轴上的合力Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋… 合力大小F＝ 合力方向：与x轴夹角为θ，则tan θ＝。 G1=Gsinθ G2=Gcosθ 水平正交分解 倾斜正交分解 图6 图7 五、共点力平衡 1.共点力及其平衡的条件 （1）共点力定义：作用在同一个物体上，作用点重合，或作用线相交于一点的几个力叫做共点力，如图8。 图8 （2）平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 （3）平衡力：处于平衡状态的物体所受的几个力，叫作平衡力。 （4）平衡条件：平衡力的关系，叫作平衡条件。 （5）二力平衡的条件：大小相等、方向相反，作用在同一直线上，即合力等于0。 （6）共点力平衡的条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0，如图9。 光滑斜面 F作用下匀速直线运动 图9 2.受力分析的方法与技巧 方法 假设法 在未知某力是否存在时，先对其做出不存在的假设，然后根据该力不存在对物体运动和受力状态的影响来判断该力是否存在 整体法 将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法 隔离法 将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法 动力学 分析法 对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法 技巧 (1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。 (2)除了根据力的性质和特点进行判断，假设法是判断弹力、摩擦力的有无及方向的常用方法。 (3)善于转换研究对象，尤其是在弹力、摩擦力的方向不易判定的情形中，可以分析与其接触物体的受力，再应用牛顿第三定律判定。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 相互作用—力 一、重力 1. 定义：由于地球的吸引而使物体受到的力，叫重力（gravity）。（唤醒已有认知） 2. 受力物体：地球上的物体，施力物体：地球。 3. 方向： 4. 大小： (其中：g的单位既可以是N/kg，又可以是m/s2，而且1N/kg＝1m/s2) 5. 作用点：一个物体各部分都受到重力的作用，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，叫做重心（center of gravity）。 · 注意 1) 物体的重心 在物体上。 2) 物体重心的位置跟物体的 和 有关。 3) 形状规则，质量分布均匀的物体，其重心就在 。 6. 力的图示：力可以用 表示。有向线段的长短表示力的 ，箭头表示 ，箭尾（或箭头）表示力的作用点，这种表示方法，叫作力的图示，如图1。 7. 力的示意图：有时候不需要准确标度力的大小，只需要画出力的方向，标志该力的存在，称为力的示意图，如图2。 图1 力的图示 图2 力的示意图 二、弹力 1. 形变：物体在力的作用下 或 会发生改变，这种变化叫作形变（elastic deformation）。 2. 弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力 恢复原状，这种形变叫作弹性形变（elastic limit）。 3. 塑性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力 恢复原状，这种形变叫作塑性形变。 4. 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 完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度（elastic limit）。 5. 弹力定义：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（elastic force）。 6. 产生条件： 且发生 。 7. 方向：总是指向 的方向，如图3。 1) 压力或支持力的方向总是垂直于接触面指向 或 的物体。 2) 绳的拉力的方向总是沿绳指向 的方向。 3) 先假设法确定弹力的有无，接触面：接触部分，有面则该面为接触面，球面上的点和其它点(面)接触，接触面为球面的切面。 8. 大小：与 以及 有关，一般根据物体所处的状态来确定，如图4。 图3 图4 9. 常见的几种接触面间的弹力方向和判断弹力的有无 1) 条件法：根据弹力产生的两个条件——两物体接触和接触面发生形变(或两物体间发生挤压)直接判断。 2) 状态法：根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律判断物体的受力情况。假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力 三、摩擦力 1.胡克定律 （1）定义：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟 (或缩短)的长度x成正比，这个规律是由英国科学家胡克发现的，叫作胡克定律（Hooke’s law）。 （2）公式：F= 或 （3）单位 F—弹力—牛顿（N）。 x—弹簧伸长（或缩短）的长度—米（m）。 k—弹簧的劲度系数（coefficient of stiffness）—牛顿每米，符号是N/m。 （4）弹簧的劲度系数影响因素：只与 的因素有关，在数值上等于弹簧发生单位形变量时产生的弹力。 2.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（sliding frictional force）。 （2）影响因素： 和接触面 。 （3）产生条件：接触、接触面粗糙、有 、有 。 （4）方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向 。 · 注意 与运动的方向可能相同，也可能相反，可能是动力，也可能是阻力。滑动摩擦力也可能发生在 的物体上。 （5）公式：。 —滑动摩擦力的大小—牛顿（N）。 —压力的大小—牛顿（N）。 —动摩擦因数—比例常数。 （6）动摩擦因数影响因素：它的值跟 有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。 3.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，所以这时的摩擦力叫作静摩擦力（static frictional force）。 （2）产生条件：两物体接触、接触面粗糙、有挤压、有相对运动 。 （3）方向：沿接触面，与相对运动趋势的方向相反。 · 注意 静摩擦力可能发生在运动的物体上，与运动方向可能相同，可能相反，也可能成任意角度，但两个物体一定是相对静止的。 （5）大小：。 · 注意 1) 两物体之间的静摩擦力在之间，根据需要提供。 2) 最大静摩擦力比相同条件下的滑动摩擦力略大。 3) 最大静摩擦力随着压力的增大而增大。 四、牛顿第三定律 1.作用力与反作用力定义：两个物体之间的作用总是相互的。当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力（acting force）和反作用力（reacting force）。作用力和反作用力总是互相依赖、 的。我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个力叫作反作用力 2.牛顿第三定律 （1）定义：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 ，方向 ，作用在 。这就是牛顿第三定律（Newton’s third law）。 （2）特点：作用力和反作用力总是等大、反向、同性质、同时产生、同时变化、同时消失、作用在相互作用的两个物体上。 （3）作用力和反作用力和平衡力的异同： 作用力与反作用力 平衡力 不同点 作用在 个物体上 作用在 个物体上 同种性质 同种性质 同时性 同时性 图示 相同点 等大、反向、同线 四、力的合成和分解 1.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 ，这几个力叫作共点力。 （2）合力：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（resultant force）。 （3）分力：假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力（component force）。 如图3甲中的F是F1和F2的合力，如图4乙中的F1和F2是F的分力。 图3水桶所受拉力示意图 图4 吊灯所受拉力示意图 2.力的合成和分解 （1）力的合成：在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成（composition of forces）。 （2）力的分解：求一个力的分力的过程叫作力的分解（resolution of force）。 （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5。这个规律叫作平行四边形定则（parallelogram rule）。 图5 等效替代的关系 （4）平三角形定则：将两分力首尾相接，总头指向总尾的有向线段就是合力，这个规律叫作三角形定则。 （5）求合力： 1) 二力合力：两物体之间的静摩擦力在之间，根据需要提供。 ①当两个力方向相同时，合力最大，Fmax＝ 。 ②当两个力方向相反时，合力最小，Fmin＝ 。 ③合力大小的变化范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2。 2) 三个共点力的合力。 ①最大值：当三个力同方向时，合力最大，即Fmax＝ 。 ②最小值 a.当最大的一个力小于或等于另外两个力的代数和时，合力最小为零，即Fmin＝0。 b.当最大的一个力大于另外两个力的代数和时，合力的最小值等于最大的一个力减去另外两个力的代数和，即Fmin＝F1－(F2＋F3)(F1为三个力中最大的力)。 3) 几种特殊情况的共点力的合成 类型 作图 合力的计算 两力互 相垂直 F＝ tan θ＝ 两力等大， 夹角为θ F＝2F1cos F与F1夹角为 两力等大， 夹角为120° F′＝F F′与F夹角为60° 4) 求合力的方法 ①作图法：作出力的图示，结合平行四边形定则，用刻度尺量出表示合力的线段的长度，再结合标度算出合力大小。 ②计算法：根据平行四边形定则作出力的示意图，然后利用勾股定理、三角函数、正弦定理等求出合力。 5) 重要结论 ①两个分力大小一定时，夹角θ越大，合力越小。 ②合力一定时，两个分力夹角越大，两分力越大。 ③合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力。 3.力的分解方法 （1）效果分解法：（如图6） （2）正交分解法：（如图7） 1) 定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。 2) 建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(即应使尽可能多的力在坐标轴上)；在动力学中，一般以加速度方向和垂直于加速度方向为坐标轴建立坐标系。 3) 方法：物体受到多个力F1、F2、F3、…的作用，求合力F时，可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解。 x轴上的合力Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋… y轴上的合力Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋… 合力大小F＝ 合力方向：与x轴夹角为θ，则tan θ＝。 G1=Gsinθ G2=Gcosθ 水平正交分解 倾斜正交分解 图6 图7 五、共点力平衡 1.共点力及其平衡的条件 （1）共点力定义：作用在 物体上，作用点 ，或作用线 于一点的几个力叫做共点力，如图8。 图8 （2）平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持 或 状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 （3）平衡力：处于平衡状态的物体所受的几个力，叫作平衡力。 （4）平衡条件：平衡力的关系，叫作平衡条件。 （5）二力平衡的条件：大小相等、方向相反，作用在同一直线上，即合力等于0。 （6）共点力平衡的条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为 ，如图9。 光滑斜面 F作用下匀速直线运动 图9 2.受力分析的方法与技巧 方法 假设法 在未知某力是否存在时，先对其做出不存在的假设，然后根据该力不存在对物体运动和受力状态的影响来判断该力是否存在 整体法 将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法 隔离法 将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法 动力学 分析法 对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法 技巧 (1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。 (2)除了根据力的性质和特点进行判断，假设法是判断弹力、摩擦力的有无及方向的常用方法。 (3)善于转换研究对象，尤其是在弹力、摩擦力的方向不易判定的情形中，可以分析与其接触物体的受力，再应用牛顿第三定律判定。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $