第三章 相互作用——力 知识清单-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

人教版（2019新课标）·必修第一册·高一上·第三章 相互作用——力 每日必背 · 北京高中物理 【考纲要求/本章地位】 本章是力学的受力分析基础，研究重力、弹力、摩擦力三种常见力及力的合成与分解、共点力平衡。课程标准要求：认识重力、弹力与摩擦力，能通过实验了解胡克定律，理解力的合成与分解遵循平行四边形定则，能对物体进行受力分析并解决共点力平衡问题。本章是牛顿运动定律、受力分析乃至整个高中物理的基本功，高考必考。 【知识框架】 1. 重力与弹力 （1）重力：G = mg，方向竖直向下，作用点为重心 （2）弹力：接触并发生弹性形变产生，方向垂直接触面或沿绳 （3）胡克定律：弹性限度内 F = kx 2. 摩擦力 （1）滑动摩擦力：f = μFN，方向与相对运动方向相反 （2）静摩擦力：0 < f ≤ fmax，由平衡条件确定 3. 牛顿第三定律 （1）作用力与反作用力：等大、反向、共线 （2）作用在两个物体上，同种性质，同时产生同时消失 4. 力的合成和分解 （1）平行四边形定则：合力为邻边对角线 （2）合力范围 |F1-F2| ≤ F ≤ F1+F2 （3）正交分解是处理多力问题的基本方法 5. 共点力的平衡 （1）平衡状态：静止或匀速直线运动 （2）平衡条件：ΣF = 0，即 ΣFx = 0、ΣFy = 0 【核心概念与规律】 1. 力：物体与物体之间的相互作用。力不能脱离施力物体和受力物体而单独存在；力是矢量，大小、方向、作用点称为力的三要素；国际单位制中单位是牛顿，符号 N。力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态。 2. 重力：由于地球的吸引而使物体受到的力。大小 G = mg，g = 9.8 N/kg（即 9.8 m/s2，粗略计算取 10 N/kg）；方向竖直向下；重力的作用点叫重心。重心位置由物体形状和质量分布决定，可以在物体上，也可以在物体之外（如圆环、空心球壳）。 3. 弹力：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力。产生条件是两物体直接接触且发生弹性形变。方向：压力、支持力垂直于接触面，指向被压或被支持的物体；绳的拉力沿绳并指向绳收缩的方向。 4. 胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力大小 F 跟弹簧伸长（或缩短）的长度 x 成正比，即 F = kx。x 是形变量（与原长之差），不是弹簧总长；k 是劲度系数，单位 N/m，由弹簧本身的材料、粗细、匝数等决定。 5. 滑动摩擦力：两个相互接触并挤压的物体，当它们相对滑动时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。大小 f = μFN，μ 是动摩擦因数（无单位，由接触面材料和粗糙程度决定），FN 是接触面间的正压力；方向沿接触面，与物体间相对运动方向相反。注意它阻碍的是「相对运动」，可以与物体对地的运动方向相同（如传送带上的物体被带动加速）。 6. 静摩擦力：相互接触的两物体间只有相对运动趋势、尚未发生相对滑动时产生的摩擦力。大小范围 0 < f ≤ fmax，fmax 为最大静摩擦力（略大于滑动摩擦力，估算时常近似相等）；方向沿接触面、与相对运动趋势方向相反；大小由平衡条件或牛顿第二定律求出，不能用 f = μFN 计算。 7. 牛顿第三定律：两个物体之间相互作用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。它们同时产生、同时变化、同时消失，是同种性质的力，分别作用在两个不同物体上，效果不能相互抵消。一对平衡力则作用在同一物体上，性质不一定相同。 8. 力的合成：求几个力的合力的过程。力的合成遵循平行四边形定则：以表示两个互成角度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大小和方向。两个大小一定的力，夹角在 0° 到 180° 之间变化时，合力范围为 |F1-F2| ≤ F ≤ F1+F2，合力可以大于、等于或小于任一分力。 9. 力的分解：求一个力的分力的过程，是力的合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则。通常按力的实际作用效果分解，或采用正交分解。 10. 正交分解：把物体所受各力都分解到相互垂直的两个坐标轴上，分别求出两个方向上的合力 ΣFx、ΣFy，再求总合力。正交分解是多个共点力合成与平衡问题的基本方法。 11. 共点力：作用在物体上的力的作用线（或其延长线）交于同一点的一组力。 12. 共点力平衡条件：物体在共点力作用下处于静止或匀速直线运动状态时，所受合外力为零，即 ΣF = 0；正交分解后等价于 ΣFx = 0 且 ΣFy = 0。 13. 三力平衡结论：物体受三个共点力平衡时，任意两个力的合力与第三个力等大反向；把三个力的有向线段首尾相接，一定构成一个闭合的矢量三角形。 【必背公式】 公式 物理量含义·单位 适用条件 G = mg G：重力（N）；m：质量（kg）；g = 9.8 N/kg（粗略取 10） 地球表面附近 F = kx F：弹簧弹力（N）；k：劲度系数（N/m）；x：形变量（m） 弹性限度内，胡克定律 f = μFN f：滑动摩擦力（N）；μ：动摩擦因数；FN：正压力（N） 接触面间发生相对滑动 0 < f ≤ fmax f：静摩擦力（N）；fmax：最大静摩擦力（N） 两物体间只有相对运动趋势、未相对滑动 F = -F′ F′：F 的反作用力，二者等大、反向、共线 牛顿第三定律，作用在两个物体上 |F1-F2| ≤ F ≤ F1+F2 F1、F2：两个共点分力（N）；F：合力（N） 两力夹角由 0° 到 180° 变化时 F = √(F12+F22+2F1F2cosθ) θ：两个分力的夹角；F：合力大小（N） 平行四边形定则的定量计算 ΣF = 0（即 ΣFx = 0、ΣFy = 0） ΣF：所受各力的合力（N） 共点力作用下物体平衡（静止或匀速直线运动） 【重要模型与结论】 1. 弹簧弹力模型：轻质弹簧质量不计，弹簧两端受到的拉力（压力）大小相等；弹簧弹力不能发生突变，而绳的拉力可以突变。剪断绳的瞬间，弹簧形变来不及改变，弹力保持不变。 2. 静摩擦力被动模型：静摩擦力随外力在 0 到 fmax 之间变化，由平衡方程求解。判断方向用「假设光滑法」：假设接触面光滑，物体相对接触面向哪个方向滑动，相对运动趋势就指向哪个方向，静摩擦力与之相反。 3. 相对运动方向辨析模型：滑动摩擦力阻碍的是物体间的「相对运动」而非物体对地的运动。如轻轻放上传送带的物体相对传送带向后滑动，受到向前的滑动摩擦力，此时摩擦力是物体加速的动力。 4. 三力动态平衡模型：三力平衡时构成闭合矢量三角形；力的动态变化问题（如缓慢移动挡板）常把三力首尾相接画成三角形，由边长、角度变化直接判断各力大小的增减（图解法）。 5. 作用力反作用力与平衡力区分模型：前者作用在两个物体上、同种性质、同生同灭；后者作用在同一物体上、性质可不同、一个撤去另一个可继续存在。判断时先看两个力的受力物体是否相同。 6. 绳与弹簧突变模型：刚性绳（轻绳）的拉力可以瞬间突变；轻弹簧的弹力由形变决定、不能突变。分析「剪断瞬间」问题时，先判断哪些力突变、哪些力来不及改变，再求瞬间加速度。 【易错点提醒】 1. 重力方向误写：重力方向是「竖直向下」（垂直于水平面），不能写成「垂直向下」——接触面倾斜时它并不垂直于接触面。 2. 重心误解：重心是物体所受重力的等效作用点，不是物体上最重的一点，也不一定在物体上；重心位置与物体怎样放置无关。 3. 胡克定律中 x 的误用：x 是弹簧的形变量（伸长量或压缩量），即弹簧长度与原长之差，不是弹簧总长。 4. 摩擦力方向误判：摩擦力阻碍的是相对运动（或相对运动趋势），不是阻碍运动；摩擦力可以是动力（如人走路、传送带运送物体）。 5. 静摩擦力套公式：f = μFN 只适用于滑动摩擦力；静摩擦力大小由平衡条件（或牛顿第二定律）求出，且满足 f ≤ fmax。 6. 正压力误等于重力：FN 是接触面间垂直挤压的力，大小不一定等于 mg——斜面上 FN = mgcosθ，有外加挤压时 FN 还会更大。 7. 作用力反作用力与平衡力混淆：鸡蛋碰石头而鸡蛋碎，是因为蛋壳承受能力弱，石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力仍然大小相等。 8. 合力与分力关系错误：合力不一定大于任一分力；分解一个已知力必须按作用效果或正交分解进行，不能随意分解。 9. 受力分析多力漏力：只分析按性质命名的力（重力、弹力、摩擦力），不要把「下滑力」「向心力」等效果力重复画出；每个力都要能找到施力物体，找不到施力物体的力是多画的。 学科网（北京）股份有限公司 $