专题02 相互作用（知识清单）-2027届高考物理一轮复习专题

该高中物理高考一轮复习知识清单聚焦“相互作用”核心专题，系统梳理重力、弹力、摩擦力等基本力，力的合成与分解，共点力平衡条件及应用，以及探究弹力和弹簧伸长关系、验证力的平行四边形定则两大实验，构建完整知识体系。 清单采用知识点分层梳理与实验探究结合的方式，如摩擦力对比表明确静摩擦与滑动摩擦的产生条件和大小规律，力的合成与分解模块融入三角形定则等科学推理方法，实验部分强调数据处理（图像法、列表法）和误差分析，培养科学思维与探究素养。点对点训练精选高考真题及模拟题，能力提升模块整合整体法、隔离法及三角函数求极值等解题技巧，帮助学生自主高效复习，教师可据此精准指导，提升备考针对性。

2027届高考物理高三一轮复习专题 专题02 相互作用（知识清单） 【知识地图】 【知识点梳理】 知识点一 重力　弹力　摩擦力 一、力 1.定义：力是物体与物体之间的相互作用。 2.作用效果：使物体发生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度)。 3.性质：力具有物质性、相互性、共存性、矢量性、独立性等特征。 4.基本相互作用 (1)四种基本相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。 (2)重力属于引力相互作用，弹力、摩擦力、电场力、磁场力等本质上是电磁相互作用的不同表现。 二、重力 1.定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。 2.大小：与物体的质量成正比，即G＝mg。 3.方向：竖直向下。 4.重心：重力宏观作用效果的等效作用点。 三、弹力 1.弹力 (1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的作用力。 (2)产生条件：物体相互接触且发生弹性形变。 (3)方向：总是与施力物体的形变方向相反。 2.胡克定律 (1)内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。 (2)表达式：F＝kx。 ①k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定。 ②x是弹簧的形变量，但不是弹簧形变以后的长度。 四、摩擦力 1.静摩擦力与滑动摩擦力对比 比较项 静摩擦力 滑动摩擦力 定义 两相对静止的物体间的摩擦力 两相对运动的物体间的摩擦力 产生条件 ①接触面粗糙 ②接触处有弹力 ③两物体间有相对运动趋势 ①接触面粗糙 ②接触处有弹力 ③两物体间有相对运动 大小 0＜Ff≤Ffm 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 2.动摩擦因数 (1)定义：彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力的大小和压力的比值，表达式μ＝。 (2)决定因素：与接触面的材料和粗糙程度有关。 点对点训练：如图所示，质量为mB＝24 kg的木板B放在水平地面上，质量为mA＝22 kg的木箱A放在木板B上。一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，轻绳与水平方向的夹角为θ＝37°。已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1＝0.5。现用水平向右、大小为200 N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2)，则木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为(　　) A.0.3 B.0.4 C.0.5 D.0.6 解析　对A受力分析如图甲所示，由题意得 FTcos θ＝Ff1① FN1＋FTsin θ＝mAg② Ff1＝μ1FN1③ 由①②③得FT＝100 N 对A、B整体受力分析如图乙所示，由题意得 FTcos θ＋Ff2＝F④ FN2＋FTsin θ＝(mA＋mB)g⑤ Ff2＝μ2FN2⑥ 由④⑤⑥得μ2＝0.3，故A正确。 答案　A 知识点二 力的合成与分解 一、力的合成 1.合力与分力 (1)定义：如果一个力产生的效果跟几个共点力共同作用产生的效果相同，这一个力就叫做那几个力的合力，那几个力叫做这一个力的分力。 (2)关系：合力与分力是等效替代的关系。 2.共点力 作用在物体的同一点，或作用线的延长线交于一点的几个力。如下图所示均是共点力。 3.力的合成 (1)定义：求几个力的合力的过程。 (2)运算法则 ①平行四边形定则：求两个互成角度的共点力的合力，可以用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表示合力的大小和方向。如图甲所示。 ②三角形定则：把两个矢量首尾相接，从而求出合矢量的方法。如图乙所示。 二、力的分解 1.定义：求一个已知力的分力的过程。 2.运算法则：平行四边形定则或三角形定则。 3.分解方法：(1)按力产生的效果分解；(2)正交分解。如图将结点O所受的力进行分解。 三、矢量和标量 1.矢量：既有大小又有方向的量，相加时遵从平行四边形定则。 2.标量：只有大小没有方向的量，求和时按代数法则相加。 点对点训练：（2024·贵州卷）如图1，一质量为的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间，并处于静止状态，其中一个视图如图2所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8倍，已知重力加速度大小为，不计所有摩擦，则球对横杆的压力大小为（ ）。 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】对球进行受力分析如图，设球的半径为，将重力根据效果分解，根据几何知识可得，根据平衡条件得，，解得，根据牛顿第三定律得球对横杆的压力大小，项正确。 知识点三 共点力的平衡条件和应用 一、受力分析 1.把指定物体(研究对象)在特定的物理情境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程。 2.受力分析的三个常用判据 (1)条件判据：不同性质的力产生条件不同，进行受力分析时最基本的判据是其产生条件。 (2)效果判据：有时是否满足某力产生的条件是很难判定的，可先根据物体的运动状态进行分析，再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力。 (3)特征判据：从力的作用是相互的这个基本特征出发，通过判定其反作用力是否存在来判定该力是否存在。 二、共点力的平衡 1.平衡状态 物体处于静止状态或匀速直线运动状态。 2.平衡条件 F合＝0或。 如图甲和乙所示，小球静止不动，物块匀速运动。 则小球F合＝0；物块Fx＝0，Fy＝0。 3.平衡条件的推论 (1)二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等、方向相反。 (2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与另外两个力的合力大小相等、方向相反，并且这三个力可以形成一个封闭的矢量三角形。 (3)多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与另外几个力的合力大小相等、方向相反。 点对点训练：如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，轻杆AB一端通过铰链固定在A点，另一端B悬挂一重为G的物体，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮C，用力F拉绳，开始时∠BAC＞90°。现使∠BAC缓慢变小，直到杆AB接近竖直杆AC，此过程中(　　) A.轻杆AB对B端的弹力大小不变 B.轻杆AB对B端的弹力先减小后增大 C.力F逐渐增大 D.力F先减小后增大 解析　以B点为研究对象，由平衡条件可知FN和F的合力与FT大小相等、方向相反，根据三角形相似可得＝＝，又FT＝G，解得FN＝G，F＝G，由于AB、AC不变，BC逐渐变小，故FN大小保持不变，力F逐渐减小，选项A正确，B、C、D错误。 答案　A 知识点四 探究弹力和弹簧伸长的关系 一、基本原理与操作 原理装置图 操作要领 平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等 (1)安装：按照原理装置图安装实验仪器 (2)操作：弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度 (3)作图：坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去 二、数据处理 1.图象法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线。 2.列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值不变。 3.函数法：根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系。 注意事项 (1)不要超过弹性限度 实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超出弹簧的弹性限度。 (2)尽量多测几组数据 要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。 (3)观察所描点的走向 不要画折线。 (4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 误差分析 1.弹簧自重可造成系统误差。 2.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差。 3.画图时描点及连线不准确也会带来误差。 点对点训练：2025·四川卷）某学习小组利用生活中常见物品开展“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知水的密度为，当地重力加速度为。实验过程如下： （1） 将两根细绳分别系在弹簧两端，将其平放在较光滑的水平桌面上，让其中一个系绳点与刻度尺零刻度线对齐，另一个系绳点对应的刻度如图1所示，可得弹簧原长为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （2）将弹簧一端细绳系到墙上挂钩，另一端细绳跨过固定在桌面边缘的光滑金属杆后，系一个空的小桶。使弹簧和桌面上方的细绳均与桌面平行，如图2所示。 （3）用带有刻度的杯子量取水，缓慢加到小桶里，待弹簧稳定后，测量两系绳点之间的弹簧长度并记录数据。按此步骤操作6次。 （4） 以小桶中水的体积为横坐标，弹簧伸长量为纵坐标，根据实验数据拟合成如图3所示直线，其斜率为。由此可得该弹簧的劲度系数为_ _ _ _ （结果保留2位有效数字） （5） 图3中直线的截距为，可得所用小桶质量为_ _ _ _ （结果保留2位有效数字）。 【答案】（1） 均可 （4） 49 （5） 0.028 【解析】 （1） 该刻度尺的分度值为，应估读到分度值的后一位，故弹簧原长为。 （4） 由胡克定律可知 化简可得 由图像可知 代入数据解得该弹簧的劲度系数。 （5） 由题可知 代入数据可得所用小桶质量。 知识点五 验证力的平行四边形定则 一、基本原理与操作 原理装置图 操作要领 互成角度的两个力与一个力产生相同的效果 (1)等效：同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变 (2)拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行)，橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行；两分力F1、F2的夹角不要太大或太小 (3)记录：记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点尽量远些 (4)作图：选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力 二、数据处理与分析 1.画出F1、F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。 2.画出拉力F′的图示。 3.比较F与F′是否完全重合(或几乎完全重合)，从而验证平行四边形定则。 注意事项 (1)操作不忘“三”“二”“一” ①用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)。 ②用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)。 ③“一注意”(同一次实验中结点O的位置必须在同一位置)。 (2)绳夹角、拉力适中。 (3)细绳适当长些，标记方向的两点尽量远些，力的图示稍大一些。 误差来源 (1)弹簧测力计本身的误差。 (2)读数误差、作图误差等。 点对点训练：小明同学在学完“力的合成与分解”后，在家里做验证力的平行四边形定则的实验。他找来五个同样大小的玻璃球（每个球的重力均为）、两个小塑料袋、一根橡皮筋、毫米刻度尺、三角板、细线、图钉和白纸等，按如下步骤进行实验。 A.将木方凳横放在桌面上，使板面部分露出桌面，用图钉把白纸固定在方凳的竖直板面上； B.把五个玻璃球装在塑料袋里，用橡皮筋悬挂塑料袋，测出塑料袋静止时橡皮筋伸长的长度，记为； C.在两个塑料袋里分别放两个、三个玻璃球，用细线跨过钉子把两个塑料袋相连，用另一条细线在第一条细线上打结，结点为，如图所示； D.用橡皮筋拉住细线，使结点处于静止状态，同时记录有关实验信息； E.以一个玻璃球的重力作为单位长度的力，在白纸上作出相应力的图示，以表示两个力的有向线段为邻边作出平行四边形，找到相应的对角线，用刻度尺测量出对角线的长度。 根据上述实验过程，回答下列问题： （1） 在步骤D中需要记录的信息主要有①_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，②_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，③_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 和、两点的位置。 （2） 在步骤D中，若橡皮筋的伸长量为，则橡皮筋上的拉力为_ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 只要找到的对角线的长度接近_ _ _ _ 个单位长度，且与几乎在_ _ _ _ _ _ 上，就可以验证力的平行四边形定则。 【答案】（1） 橡皮筋的伸长量；的方向；点的位置 （2） （3） 3；一条线 【解析】 （1） 根据平行四边形定则可知，需要记录橡皮筋拉力的大小和方向，即橡皮筋伸长量和 的方向；还需要知道另外两个力的方向，由于、位置已知，故还要记录 点的位置。 （2） 根据题意有，，解得。 （3） 线上的拉力为，则长度为3个单位长度，故只要找到的对角线的长度接近3个单位长度，且与 几乎在一条线上，就可以验证力的平行四边形定则。 【能力提升】 一、整体法、隔离法在平衡问题中的应用 1.整体法与隔离法 方法 整体法 隔离法 概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开的方法 选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力 2.整体法 整体法是研究力学问题的重要方法，它将几个相互关联的物体看成一个整体(系统)，把这一整体作为研究对象。这种研究方法与隔离法各有长处，如果不求系统的内力，则用整体法更简便。 3.基本思路 点对点训练：用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接并悬挂，如图所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，则(　　) A．细线a对小球1的拉力大小为G B．细线a对小球1的拉力大小为4G C．细线b对小球2的拉力大小为G D．细线b对小球2的拉力大小为G 答案　A 解析　将两球和细线b看成一个整体，设细线a对小球1的拉力大小为Fa，细线c对小球2的拉力大小为Fc，受力如图所示， 根据共点力的平衡条件有Fa＝＝G， Fc＝2Gtan 30°＝G，故A正确，B错误；对小球2根据共点力的平衡条件可知细线b对其拉力大小为 Fb＝＝G，故C、D错误。 二、数学方法在平衡中的应用 1.解直角三角形法 当物体只受三个力作用，且这三个力经过转换可以构成直角三角形时，常根据边角关系，利用三角函数求解。 2.相似三角形法 在共点力平衡问题中，常会出现力三角形和几何三角形相似的情况，准确作图、仔细观察、灵活选用相似三角形的边角关系是解题的关键。 3.正(余)弦定理的应用 三角函数、正(余)弦定理反映了三角形边与角之间的定量关系。在合成或分解物理量时会构成矢量三角形，若为直角三角形，可直接用三角函数或勾股定理分析计算，若为斜三角形，则通常要用到正(余)弦定理分析求解。 4.利用三角函数求极值 (1)二倍角公式法：如果所求物理量的表达式可以化成y＝Asin θcos θ，则根据二倍角公式，有y＝sin 2θ，当θ＝45°时，y有最大值，ymax＝。 (2)和差角公式法：如果所求物理量的表达式为y＝asin θ＋bcos θ，通过和差角公式转化为y＝sin(θ＋φ)，当θ＋φ＝90°时，y有最大值，ymax＝。 点对点训练：水平地面上有一木箱，木箱与地面间的动摩擦因数为μ(0＜μ＜1)。现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动。设F的方向与水平地面的夹角为θ，如图6所示，在θ从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则(　　) 图6 A.F先减小后增大 B.F一直增大 C.F一直减小 D.F先增大后减小 解析　由于木箱的速度保持不变，因此木箱始终处于平衡状态，受力分析如图所示，沿水平方向和竖直方向建立坐标系，则由平衡条件得，在竖直方向上有mg＝FN＋Fsin θ，在水平方向上有Ff＝μFN＝Fcos θ，联立解得F＝，令tan α＝，则F＝，当θ＋α＝90°时，F有最小值，所以F先减小后增大，A正确。 答案　A 1 学科网（北京）股份有限公司 $