河南省重点高中高一物理-相互作用-力-分层学习手册

河南省重点高中高一分层学习手册相互作用——力科目：物理三档分层：入门必备/基础提分/精进突破

使用说明本手册按照"三档分层"理念编写，帮助不同基础的同学找到适合自己的学习路径：入门必备（橙色标记）：掌握核心概念和基本公式，能解决基础题目，适合基础薄弱的同学。基础提分（绿色标记）：在入门基础上加深理解，掌握典型题型的解题方法，适合中等水平的同学。精进突破（红色标记）：拓展思维深度，挑战综合性强、难度较高的题目，适合基础扎实的同学。

模块概览本专题研究力的概念、力的种类、力的合成与分解以及受力分析。力是物体之间的相互作用，是改变物体运动状态的原因。一、力的概念【入门】力的定义力是物体之间的相互作用。力不能脱离物体而存在，有施力物体必有受力物体。力的三要素：大小、方向、作用点。【入门】力的单位国际单位制中，力的单位是牛顿（N）。1N=1kgxm/s2。【基础】力的图示与示意图力的图示：用带箭头的线段表示力，线段长度表示大小，箭头方向表示方向，起点或终点表示作用点。力的示意图：只画方向和作用点，不严格表示大小。二、重力【入门】重力重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。G=mg，方向竖直向下（指向地心）。g为重力加速度，一般取g=10m/s2（或9.8m/s2）。【基础】重心物体各部分所受重力的等效作用点。质量分布均匀、形状规则的物体，重心在其几何中心。三、弹力【入门】弹力的产生条件1.两物体直接接触；2.接触处发生弹性形变。弹力方向垂直于接触面，指向受力物体。【基础】胡克定律在弹性限度内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量（或压缩量）成正比：F=kx。k为劲度系数，单位N/m；x为形变量（不是原长）。【例题】一根弹簧原长10cm，劲度系数k=200N/m。当弹簧被拉长15cm时，弹力多大？当弹簧被压缩5cm时，弹力多大？【解析】F=kx。拉长15cm：F=200x0.15=30N。压缩5cm：F=200x0.05=10N。注意x是形变量，不是弹簧总长度。四、摩擦力【入门】静摩擦力两个相互接触的物体，当它们之间有相对运动趋势但尚未发生相对运动时，接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力。f静<=fmax=muxN。方向与相对运动趋势方向相反。【基础】滑动摩擦力两个相互接触的物体，当它们发生相对滑动时产生的摩擦力。f滑=muxN。mu为动摩擦因数，N为正压力（不一定等于重力）。方向与相对运动方向相反。【精进】摩擦力的方向摩擦力方向与相对运动（或相对运动趋势）方向相反，但不一定与运动方向相反。摩擦力可以是动力也可以是阻力。【例题】一个质量为2kg的木块放在水平桌面上，用水平力F推木块。已知木块与桌面间动摩擦因数mu=0.3，g=10m/s2。求：(1)木块所受的最大静摩擦力；(2)当F=5N时摩擦力多大；(3)当F=10N时摩擦力多大。【解析】N=mg=2x10=20N。(1)fmax=muxN=0.3x20=6N。(2)F=5N<fmax=6N，木块静止，f静=F=5N。(3)F=10N>fmax=6N，木块滑动，f滑=muxN=6N。五、力的合成与分解【入门】合力与分力如果一个力产生的效果与几个力共同作用的效果相同，这个力叫做那几个力的合力，那几个力叫做这个力的分力。合力与分力是等效替代关系。【基础】平行四边形定则求两个互成角度的共点力的合力，以这两个力为邻边作平行四边形，合力的大小和方向由这两个邻边之间的对角线表示。【基础】合力范围|F1-F2|<=F合<=F1+F2。当两力同向时合力最大（F1+F2），反向时合力最小（|F1-F2|），垂直时F合=sqrt(F12+F22)。【精进】力的分解力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守平行四边形定则。通常按力的实际作用效果分解，或按正交分解法分解。【例题】两个力F1=3N、F2=4N，夹角为90度，求合力的大小和方向。【解析】F合=sqrt(F12+F22)=sqrt(9+16)=5N。设合力与F1夹角为theta，tan(theta)=F2/F1=4/3，theta=arctan(4/3)约等于53度。附录公式速查表公式名称公式内容适用条件重力G=mgg约等于10m/s2，方向竖直向下胡克定律F=kxx为形变量，在弹性限度内滑动摩擦力f=muxNN为正压力，不一定等于mg合力（同向）F=F1+F2两力方向相同时合力（垂直）F=sqrt(F12+F22)两力互相垂直时高频易错点序号易错点正确理解正压力N不等于重力斜面上N=mgcos(theta)不等于mgN是接触面给的支持力摩擦力