第三章 相互作用 力-人教版高中物理必修第一册教案

必修一

第三章相互作用一一力知识点

3.1重力与弹力

一、重力：1、由于地球的吸引而使物体受到的力。一切物体都受重力作用，物体所受

重力的施力物体是地球。

2、大小：G二〃吆，单位是牛顿，简称牛，符号用N表示。物体所受的重力与它所处的运

动状态、速度大小无关。

3、方向：方向竖直向下。

4、重心：等效看成受重力的作用点。

①定义：一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果

上看，我们可以认为各部分受到的重力集中作用于一点，・c.c这

-点叫做物体的重心。9

②重心的位置：

A：形状规则，质量均匀分布的物体，它的重心在其几何中心处。

B：质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的

分布有关。

C：重心的位置是变化的。

E：悬挂法（二力平衡）确定薄板重心的位置。

D：重心不一定在物体上。

5、力可以用有向线段表示。

①力的图示：用一根带有箭头的线段来表示力。

②力的示意图：只在图中画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力。（粗

略，常用）

力的示意图

G=6N力的示意图

力的图示

二、弹力

1、接触力：物体与物体接触时发生的力。

'弹力：弹簧弹力、拉力、压力、支持力

”接触力：口

2、力WI摩擦力：静摩擦力、动摩擦力

、非接触力：重力、万有引力、磁场力、电场力

3、形变：物体在力的作用下的形状或体积会发生改变。任何物体受力时都会产生形变。

4、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。

施力物体是发生形变的物体，受力物体是与它接触的物体。

5、注意：弹力不是指“弹簧产生的力”。某一弹力的产生是施力物发生弹性形变产生的。

6、弹力的方向:

①压力（支持力）的方向是跟接触面垂直。

②拉力的方向是沿着绳子而指向绳子收缩的方向。

7、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。不能

够回复原状的叫作塑性形变。

8、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。

9、弹力产生的条件：①直接接触挤压，②发生弹性形变。

二、胡克定律

在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力尸的大小跟弹簧伸长（或缩短）的

长度x成正比，即：F=kx

①k称为劲度系数，单位N/m,由弹簧的材料，粗细，长度等自身性质决定。

②既适用于弹簧拉伸，也适用于弹簧压缩，x是弹簧的形变量（压缩或伸长）。

3.2摩擦力

一、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、方向：滑动摩擦力的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：①不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同。

②滑动摩擦力的方向可能跟物体的运动方向相反，也可能跟运动方向相同。

3、影响摩擦力大小的因素：弹力（压力）大小，粗糙程度和材料

4、大小：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。压

其中，〃是比例常数，叫作动摩擦因数。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。

’①相互接触，且挤压（有弹力）

"原因<②接触面粗糙

I③有相对运动

5、滑动摩擦力V作用点：接触面

方向：沿着接触面，与物体相对运动的方向相反。

&大小：F尸卜iF压

二、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。

2、方向：总是跟物体相对运动趋势的方向相反。

①趋势：表示事物发展的动向。

②相对运动的趋势可以简单理解为：“想动却又没动”或者“可以动，但还没动”。是指

物体的位置本来要变化的，但是由于受到了静摩擦力，物体没有运动但假若一旦失去了

静摩擦力，物体就会发生运动。

3、大小：叫摩擦力的大小就随着推力的增大而增大，并与推力保持大小相等。

F产F推。

f①相互接触，且挤压（有弹力）

（原因《②接触面粗糙

③有相对运动趋势

4、静摩擦力作用点：接触面

方向：沿着接触面，与物体相对运动趋势的方向相反。

大小：F静=F外

三、两者的联系：0<F於Fmax摩擦力/

FfF床

A

也力尸

3.3牛顿第三定律

一、作用力和反作用力

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，通常叫作作用力和反作用力。

二、牛顿第三定律

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。

作用力和反作用力的特点：

①大小相等，相反，作用在同一直线上（等大、反向、共线）

②分别作用在两个不同的物体上（异物）

③同时产生、同时消失（同时）

④二者的性质总是相同的（同性）

三、物体受力的分析初步

（1）确定研究对象（构建模型）

（2）对这个物体进行受力分析

顺序：重力一弹力（Ev）-其它一摩擦力（R）

四、平衡力

一个物体受到两个力的作用，保持静止状态或匀速直线运动状态，这两个力是

一对平衡力，叫做二力平衡。

一对相互作用力一对平衡力

共同点大小相等,方向相反，作用在同一直线上

作用对象两个物体同一物体

作用时间一定同时产生，同时消失不一定同时产生，同时消失

不同点

作用性质性质一定相同性质不一定相同

作用效果效果不能相互抵消效果相互抵消

判断作用力与反作用.力的方法：（A对B、B对A）。

3.4力的合成和分解

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。

一、合力与分力

合力：一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同。

分力：几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同。

二、力的合成和分解

①力的合成：求几个力的合力的过程。力的分解：求一个力的分力的过程。

②力的分解和力的合成都遵循平行四边形定则，如果没有限制，对于同一条对角线，可

以作出无数个不同的平行四边形。

③当。=/20时，F合=FI=F2（相等）

④合力的取值范围，IFi-F2IWF合WF,+F2--------

（合力在最大和最小值之间）f/2

三、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。

例：位移（x）、速度（V）、加速度（a）、力（F）等

②标量：既有大小没有方向，相加时遵从算术法则的物理量。

例：质量、路程、功、电流等

3.5共点力的平衡

一、共点力平衡的条件

］保持静止状态

1、平衡状态i

I匀速直线运动状态

2、在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。

{Fx=O

Fy=O

②合成法一一转化为二力平衡，尸产0。

任意两个力的都与第三力平衡

3、使用正交分解法，几个力当中有两个以上的力是互相垂直的才使用，否则用合成法。

二力平衡三力平衡四力平衡

匀速下落的雨滴物体沿斜面匀速水平匀速行驶的

第三章单元检测卷

一、选择题（本题共10小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第题只有一

项符合题目要求，第8〜1（）题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2

分，有选错的得0分）

1.（重庆南开中学高一期中）如图所示，卜.列四种情景中，物体（球或杆）均处于静止状态，它与外界的接触

面（接触点）均光滑，物体所受弹力示意图正确的是（）

解析|A图中，如果存在Q,球将无法平衡,A错误;B图中,物体受到两个力平衡，所以杆给物体的作用力

竖直向上才能与重力平衡,B错误;C图中，杆的左端点与曲面接触,根据弹力方向垂直接触面指向受力

物体，可知B应指向圆心O,C错误;D图中，物体只受到重力和拉力，才能保持平衡，如果斜面存在支持

力，物体将无法保持平衡,D正硝。

答案|D

2.（安徼滁州高一期末）如图所示,马扎放在水平地面上，人站在马扎上保持静止，以下说法正确的是

（）

A.人受到的重力和马扎对人的支持力是一对作用力和反作用力

B.人受到的重力和人对马孔的压力是一对平衡力

C马扎在光滑水平面上无法平衡

D.斜撑A、3之间的夹角越大,A、8上的作用力越大

陵画人受到的重力和马扎对人的支持力是一对平衡力，选项A错误;人受到的重力和人对马扎的压力

作用在不同的物体上，不是一对平衡力，选项B错误;对马扎和人的整体分析可知，整体在水平方向不受

力，则马扎在光滑水平面上也能平衡，选项C错误;人对马扎的压力是一定的,即两个斜撑的合力是一定

的，斜撑A、8之间的夹角越大,4、B上的作用力越大，选项D正确。

蠲D

3.（江西吉安高一月考）如图所示，一物体受到IN、2N、3N、4N四个力的作用，沿3N力的方向做匀

速直线运动。现保持IN、3N、4N三个力的方向和大小不变，而将2N的力绕0点旋转60°,此时

作用在物体上的合力大小为（）

A.2NB.2&NC.3ND.345N

四个力的合力为零，则1N、3N、4N三个力的合力£企等于2N,方向与2N的力反向;将2N的

力绕。点旋转60°，则该2N的力与B分夹南变为120°,则这两个力的合力为2N。故选A。

Sg|A

4.（重庆西南大学附中高一月考）某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个

力传感器，传感器用棉线拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板,传感器记录的F-t

图像如图乙所示，则下列说法正确的是（）

物块力传感器|

甲

A.实验中必须让木板保持匀速运动

B.图乙中曲线反映了物块所受摩擦力大小随时间的变化曲线

C.由乙图知，物块的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小

D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数

朝实脸中力传感器固定不动，印物块保持蜉止,由二力平衡原理可知，力传感器示数即为摩擦力大小,

并不需要保持木板做匀速运动,曲线反映了物块所受摩擦力大小随时间的变化曲线,A错误,B正确;由

题图乙可知，开始时物块受到棉线的拉力和长木板的降摩擦力平衡，直到拉力达到10N左右和最大静

摩擦力约为10N,之后物块和长木板相对滑动，物块所受的摩擦力和棉线拉力平衡，由题图乙可知滑动

摩擦力大小约为7N,物块的最大静摩擦力大小大于滑动摩擦力大小。错误;F尸"尺="〃吆，由于物块的

质量〃？未知，故求不出动摩擦日数,D错误。

答案|B

5.（山东潍坊高一月考）如图所示，光滑斜面的倾角为37°,一小球在细线的拉力作用下静止在斜面上,

若小球所受的重力为G,已知sin37°=0.6,cos370=0.8,则细线对小球拉力的最小值为（）

A.0.6GB.0.5G

画对小球受力分析如图所示

由图可以看出当拉力与斜面的支持力垂直时，拉力最小，则拉力最小值FT=Gsin37°=0.6G,故选

Ao

答案A

6.如图所示,竖直的轻质弹簧连接A、8两物体，弹簧劲度系数为4=400N/m、A、8质量分别为3kg、lkg,g

取10m/s2；A放在水平地面上,A、B保持静止;现用力拉氏使其竖直向上慢慢移动，直到A刚好要离开

地面，此过程中出物体向上移动的距离为（）

A.10cmB.7.5cm

C.5cmD.2.5cm

丽）开始时工、B都处于薛止状态，弹簧的压缩量设为乃，此时弹簧啖到的弹力为，〃网,由胡克定律有

kx\=mngo物体A恰好离开地面时，弹簧弹力为心,设此时弹簧的伸长量为力,由胡克定律有5二

这一过程中，物体8上移的距离d=xi+M,联立解得仁,柏0m=0.1m=10cm,故A正确。

ggA

7.

如图所示,质量为M的斜面体A置于粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球B置于斜面上,整个系

统处于静止状态。已知斜面倾角。=30°,轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计小球.与斜

面间的摩擦，则下列说法正确的是（）

A.斜面对小球的作用力大小为〃吆

B.轻绳对斜面体的作用力大小为％吆

C.水平面对斜面体的摩擦力方向向左

D.斜面体对水平面的压力小于（M+m）g

解析以小球为研究对象受力分析,根据平衡条件，垂直斜面方向,斜面对小球的支持力FN=/^COS

91

30"=平行斜面方向，轻绳对小球的作用力尸产"?gsin30"二%陪,较绳与斜面体不接触，则无作用

力，故A、B错误;以斜面体和小球整体为研究对象受力分析，竖直方向有乐』（〃?+知应-产田1130°,即斜

而体对水平面的压力小于（M+w）g,水平方向受力分析可知，水平面对斜面体的摩擦力方向向右，故C错

误,D正确。

智柔|D

8.（重庆长寿高一期末）如图所示,质量为机的滑块沿传送带斜面向下运动，传送带与水平面间夹角为

滑块与传送带间动摩擦因数为网关于滑块所受摩擦力，下列说法正确的是（）

A.滑块受到的摩擦力是静摩擦力

B.滑块受到的摩擦力方向沿斜面向上

C.滑块受到的摩擦力大小是mgsin0

D.滑块受到的摩擦力大小是"〃吆cos0

假画根据题图可知，滑块相对传送带向下运动，故滑块受到的滑动摩擦力方向沿斜面向上，故A错误,B

正确;滑块受到的摩擦力大小是产产〃FN=w〃gcos8,故C错误,D正确。

〃"，，，

9.（江苏南通高一月考）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,

悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，衣架挂于绳.上处于静止状态。下列说法正确的有（）

A.绳的右端缓慢上移到尻绳子拉力变大

B.绳的右端缓慢上移到尻绳子拉力不变

C.将杆N缓慢向左移一些,绳子拉力变小

D.将杆N缓慢向左移一些,绳子拉力变大

颤如图所示，两个绳子是对称的，与水平方向夹角是相等的，假设绳子的长度为x,两杆之间的距离为

L,则xcos。二L,绳的右端缓慢上移到/〃绳子的长度不变,两杆之间的距离不变，则。角度不变，两个绳子

的合力向上,大小等于衣服的重力，由于夹角不变,所以绳子的权力不变，故A错误,B正确;将杆N缓慢

向左移一些，即L变小，绳长不变，根据xcos。，阀0角度增大,绳子与竖直方向的夹角变小，绳子的拉力

变小故C正确,D错误。

答案|BC

10.（河南新乡高一月考）如图甲所示，质量为小的木块在斜向左上方的推力尸的作用下沿着竖直墙面向

下匀速运动。已知木块与墙面间的动摩擦因数恒为设推力尸与墙面间的夹角为a,在a从0°

逐渐增大到90°的过程中，木块始终未离开墙面且保持速度不变。把支持力与滑动摩擦力看成一个力

用,重力加速度为g,四力平衡可以等效为三力平衡，其矢量三角形如图乙所示，下列说法正确的是

（）

A.Fo与竖直方向的夹角是定值，且有tan芦

B.推力产与重力mg的合力与水平方向的夹角为9

C.推力F的最小值为〃优sin6

D.推力F的最大值为mg

w=2

解析木块受到的滑动摩擦力/-〃小,由支持力与滑动摩擦力合成的矢量三角后可知⑶】Fl匕故A

正确;木块做匀速直线运动，由平衡条件可知，推力F与重力/叫的合力与R)等大反向,即推力/与重力

mg的合力与竖直方向的夹角为。，故B错误;由题图乙所示矢量三角形可知,当推力F与R)垂直时下

有最小值为小gsin。，故C正确;由以上分析可知,tan所以。一定大于45°,当a为90°时，推力F

达到最大值为〃igtan0-"，故D错误。

答案|AC

二、实验题(本题共2小题，共16分)

11.(10分)(厦门大学附属科拄中学高一期中)如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量已知且相等的钩

码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。

r®

4皂，

甲

(I)为完成实验，除了图甲中提供的实验器材,还需要的实验器材有;

(2)实验中需要测量的物理量有;

(3)若实验开始时将图甲中的指针从。位置往下挪到。，其余实验步骤不变且操作正确，则测显得到弹

簧的劲度系数将(选填“变大”“不变”或“变小”)；

(4)图乙是一位同学实验得到的弹簧弹力与弹簧伸长量的尺大图线，由此可求出弹簧的劲度系数为

N/m(结果保留3位有效数字)，图线不过原点的原因是，,

画(1)实验需要测弹簧的长度、形变量，故还需要有刻度尺。

(2)为了测量弹黄的形变量，实脸中还应测量弹黄原长和弹簧每次的长度。

(3)指针从P位置往下挪到Q,只是测量的弹簧的原长和弹簧每次的长度变长，弹簧的伸长量没有

改变，故没有影响，测量得到弹簧的勃度系数不变。

7

(4)图像的斜率表示弹簧的劲度系数，则k=(44>J)X1°*N/m=200N/m,图线不过原点说明弹簧

没有力时就有了形变量,故主要是由于弹簧自身存在重力。

雪(I)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧每次的长度⑶不变(4)200弹簧自身存在重力

12.(6分)(山东高一月考)在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中，用图钉把橡皮条的一端固定

在方木板上的G点，橡皮条的原长是GE如图甲所示。橡皮条的另一端系上两个细绳套，用两个弹簧测

力计分别勾住细绳套，互成角度拉动橡皮条的另一端至某位置，记为O点,橡皮条伸长的长度为EO,如

图乙所示。

(1)为完成上述实验，下列操作中正确的是,

A.测量橡皮条的原长和伸长量

B.弹簧测力计在使用前需调零

C.记录0的位置、两个弹簧测力计的示数和细绳所在的方向

D.为减小误差，拉动弹簧测力计时，需增大细绳与木板间的夹角

(2)其中一个弹簧测力计的示数如图内所示，其大小是N。

(3)现保持两弹簧测力计的示数不变，增大两个拉力间的夹角厕橡皮条的伸长量会(选填“变

大”“变小”或“不变

画(l)A.不需要测量橡皮条的原长和伸长量，只要记下E点和。点位置即可，故A错误;弹簧测力计在

使用前需调零，避免.读薮错误忐R正确;实验•需要记下O点的位机拉力大小和方向微C正确;为减小

误差，拉动弹簧测力计时,需使细绳与木板平行，故D错误。

(2)图中指针指在了刻度2.0,再估读一位,读数是2.00No

(3)保持两弹黄测力计的示数不变，增大两个拉力间的夹角，合力减小，橡皮条的伸长量会减小。

(1)BC(2)2.00(3)变小

三、计算题(本题共3小题，共44分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要

注明单位)

13.(12分)(吉林辽源高一期末)如图所示，在粗糙的水平面匕固定•个半径为R的半圆柱体M挡板PQ

固定在半圆柱体M上，挡板P。的延长线过半圆柱截面圆心。，且与水平面成30°角。在M和PQ之

间有一质量为机的光滑均匀球体M其半径也为R。整个装置处于静止状态，求：

(1)N对PQ的压力大小；

(2)N对M的压力大小。

廨前对球N受力分析，设M对N的支持力为F\,PQ对N的支持力为由几何关系可知和B与竖

%。_6

直方向的夹角相等，均为30°,则F尸尸2Ho38'一一3ng

由牛顿第三定律可知Q'二尸2'=3叫。

答案k1)3mg(2)3mg

14.(14分)(山东济宁高一期中)如图所示，在水平作用力广的作用下，木板B在水平地面上向左匀速运动,

其水平表面上的木块A静止不动，与之相连的固定在竖直墙上的弹簧测力计的示数为3.6No已知木

块A重8N,木板8重12N。

A-