2020年秋高中物理必修一本章复习学案：第三章-相互作用.docx

第三章 相互作用

1.加深对弹力的理解。
2.强化对静摩擦力、滑动摩擦力大小和方向的理解。
3.强化对力的合成与分解规律的理解。

一、弹力
1.常见弹力的方向
弹力
弹力的方向
轻绳的弹力

弹簧两端的弹力

面(或点)与面(或点)接触

杆的弹力

2.弹力的大小
(1)弹簧在弹性限度内产生弹力大小的计算遵从胡克定律：F= 。
(2)不符合胡克定律的情形，如绳、杆或接触面之间的弹力，利用 求解。
3.弹力有无的推断方法
对于形变状况比较明显的物体(如弹簧)，推断有无弹力时可由形变直接推断，形变不明显的状况通常用下面两种方法来推断：

图3-1
方法一：“假设法”分析物体间的弹力。
要推断物体在某一接触处是否受到弹力作用，可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉，看该物体在原处是否保持原来的状态，从而可推断物体在该处是否受到弹力作用。图3-1中绳“1”对小球必无弹力，否则小球不行能处于静止状态。
方法二：依据物体的运动状态推断。
由运动状态分析弹力，即物体的受力必需与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡列方程，推断弹力是否为0。

图3-2
例1 (多选)如图3-2所示，小车上固定着一根弯成θ角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的小球，小车向左做匀速直线运动。关于杆对小球弹力的大小和方向，下列说法中正确的是( )
A.杆对小球弹力的方向确定沿杆向上
B.杆对小球弹力的方向确定竖直向上
C.杆对小球的弹力大小为mg
D.杆对小球的弹力大小为

点评：杆的弹力方向可以沿杆的方向，也可以不沿杆的方向。
例2 (多选)如图3-3所示，a、b为两根相连的轻质弹簧，它们的劲度系数分别为 N/m， N/m，原长分别为=6 cm，=4 cm。在下端挂一物体G，物体受到的重力为10 N，平衡时( )

图3-3
A.弹簧下端受的拉力为4 N，b下端受的拉力为6 N
B.弹簧a下端受的拉力为10 N，b下端受的拉力为10 N
C.弹簧a的长度变为7 cm，b的长度变为4.5 cm
D.弹簧a的长度变为6.4 cm，b的长度变为4.3 cm

二、对摩擦力的理解
1.对于摩擦力的生疏要留意“四个不愿定”。
(1)摩擦力 是阻力。

图3-4
(2)静摩擦力 比滑动摩擦力小。
(3)静摩擦力的方向 与运动方向共线，但确定沿接触面的 方向。如图3-4所示，A、B一起向右做匀加速运动，则A所受摩擦力方向与运动方向不全都。
(4)摩擦力 越小越好。由于摩擦力既可以做阻力，也可以做动力。
2.静摩擦力的分析和计算
(1)静摩擦力的大小
①两物体间实际产生的静摩擦力F在0和最大静摩擦力之间，即 。最大静摩擦力是物体将要发生相对运动(临界状态)时的摩擦力，它的数值与 成正比，在正压力不变的状况下，最大静摩擦力 滑动摩擦力。在一般状况下，可近似认为物体受到的最大静摩擦力等于物体受到的滑动摩擦力。
②静摩擦力的大小要依据物体的运动状态进行计算。
(2)静摩擦力的方向
静摩擦力的方向与 ，与物体间的 的方向相反，即与受力物体相对施力物体的运动方向相反。静摩擦力方向的推断方法主要有：
①假设法;
②依据“物体的运动状态”来判定。
(3)摩擦力突变
摩擦力突变发生的缘由具有多样性：可能是物体的受力状况发生变化，可能是物体的运动状态发生变化，也可能是物体间的相对运动形式发生了变化。因此要全面分析物体的受力状况和运动状态，抓住摩擦力突变的缘由，才能正确地处理此类问题。
甲 乙
图3-5
例3 (单选)在机场和港口，常用传送带运送旅客和行李、货物。如图3-5所示，图甲为水平传送带，图乙为倾斜传送带，当一个行李箱随传送带一起做匀速直线运动时，下列推断中，正确的是( )
A.甲、乙两种状况中的行李箱都受到两个力作用
B.甲、乙两种状况中的行李箱都受到三个力作用
C.状况甲中的行李箱受到三个力作用，状况乙中的行李箱受到四个力作用
D.状况甲中的行李箱受到两个力作用，状况乙中的行李箱受到三个力作用

3.滑动摩擦力的分析和计算
在确定摩擦力的大小之前，首先分析物体所处的运动状态，明确摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力。
(1)滑动摩擦力的大小
滑动摩擦力由公式 直接计算，为两接触面间的正压力，此正压力 等于物体的重力。滑动摩擦力的大小也可依据物体的运动状态应用共点力的平衡条件求解。
(2)滑动摩擦力的方向
滑动摩擦力的方向总与物体间的 相反，推断滑动摩擦力的方向时确定要明确“相对”的含义是指相对跟它接触的物体，所以滑动摩擦力的方向可能与物体实际运动(对地运动)方向相反，也可能与实际运动方向相同，也可能与物体实际运动方向成确定的夹角。

图3-6
例4 (单选)如图3-6所示，物体放在倾斜的木板上，当木板的倾角θ分别为30°和45°时，物体受到的摩擦力大小恰好相同，则物体和木块间的动摩擦因数最接近( )
A.0.5 B.0.6 C.0.7 D.0.8

三、力的合成与分解
1.一个关系：合力与分力的关系是 关系。
2.一个定则：力的 定则
力的合成与分解都遵从 定则(或 定则)，计算时要先依据要求依据力的 定则作出力的合成或力的分解的示意图;再依据数学学问解三角形，主要是求解直角三角形。
3.三种方法
(1)作图法
从力的作用点起，依两个分力的作用方向按同一标度作出两个分力、构成一个平行四边形，平行四边形对角线的长度按同样比例表示合力的大小，对角线的方向就是合力的方向。
用图解法时，应先确定力的标度。在同一幅图上的各个力都必需接受同一个标度。所用分力、合力的比例要适当。虚线、实线要分清。图解法简洁、直观，但不够精确。
(2)直角三角形法
从力的作用点依据分力的作用方向画出力的平行四边形后，算出对角线所表示的合力的大小。一般适用于作出的平行四边形为矩形和菱形的状况，利用几何学问就可求解。
用直角三角形法进行计算时，同样要作出平行四边形，只是可以不用取标度，各边的长短也不用太严格。
(3)正交分解法
对于三个以上共点力求合力，用正交分解法比力的平行四边形或三角形更简便。坐标轴的选取应尽可能使落在x、y轴上的力多一些，使分解的力少一些。

图3-7
例5 如图3-7所示，重为500 N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200 N的物体，当绳与水平面成60°角时，物体静止，不计滑轮与绳的摩擦，求地面对人的支持力和摩擦力。

4.力的分解中的多解问题
已知条件
示意图
解的状况
已知合力与两个分力的方向

已知合力与两个分力的大小

已知合力与一个分力的大小和方向

已知合力与一个分力的大小及另一个分力的方向

例6 将一个20 N的力进行分解，其中一个分力的方向与这个力成30°角。试争辩：另一个分力的大小不会小于多少。

图3-8
例7 (2022·山东高考·单选)如图3-8，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千。某次修理时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。木板静止时，表示木板所受合力的大小，表示单根轻绳对木板拉力的大小，则修理后 ( )
不变，变大 不变，变小
变大，变大 变小，变小