搜索
本章整合相互作用力的概念力是物体间的相互作用力的相互性、矢量性、物质性、独立性力的三要素、力的图示、力的示意图力的效果使物体发生形变使物体的运动状态发生改变力的分类按是否接触分非接触力万有引力电磁相互作用强相互作用弱相互作用接触力弹力摩擦力按作用效果分——动力、阻力、拉力、压力、支持力、浮力等力学中常见的三种力重力产生:由于地球的吸引大小:𝐺=𝑚𝑔方向:竖直向下作用点:物体的重心弹力产生条件:两物体相互接触并发生弹性形变大小由物体的形变程度决定胡克定律:𝐹=𝑘𝑥方向:跟形变方向相反,与恢复形变方向一致摩擦力产生的条件接触面不光滑两物体间有挤压有相对运动或相对运动趋势分类静摩擦力大小:0𝐹≤𝐹max方向:与物体相对运动趋势的方向相反滑动摩擦力大小:𝐹f=𝜇𝐹N方向:与物体相对运动的方向相反滚动摩擦力相互作用力的合成与分解合力与分力:等效替代关系基本规则:平行四边形定则和三角形定则合力范围:|𝐹1-𝐹2|≤𝐹合≤𝐹1+𝐹2力的正交分解实验探究弹力和弹簧伸长的关系探究求合力的方法相互作用专题一专题二专题三专题四专题一弹力和摩擦力的分析1.弹力有无的判断方法。(1)直接法:对于物体形状变化明显的情况,可由形变情况直接判断弹力是否存在,如弹簧、橡皮筋产生弹力的情况。(2)假设法:假设与研究对象相接触的物体施加了弹力,画出假设状态下的受力分析图,判断受力情况与物体的运动状态是否矛盾,若矛盾,说明二者之间没有弹力,若不矛盾,说明二者之间有弹力。(3)状态法:将与研究对象相接触的物体撤离,看研究对象的运动状态是否改变,若没有改变,则无弹力作用,若发生改变,则有弹力存在。专题一专题二专题三专题四2.摩擦力有无的判断方法滑动摩擦力条件判断法:接触面之间有压力,接触面粗糙且有相对运动静摩擦力(1)条件判断法:接触面之间有压力,接触面粗糙且有相对运动趋势(2)假设法:假设接触面光滑,不存在摩擦力,如果物体改变原来的运动状态,则存在摩擦力专题一专题二专题三专题四3.弹力和摩擦力的对比项目弹力摩擦力产生条件相互接触并发生弹性形变(1)相互接触、相互挤压(2)接触面粗糙(3)两物体有相对运动或相对运动的趋势方向与物体发生形变的方向相反与相对运动或相对运动趋势的方向相反大小计算方法(1)弹簧弹力:胡克定律(2)发生微小形变物体的弹力:二力平衡(1)静摩擦力:二力平衡(2)滑动摩擦力:Ff=μFN专题一专题二专题三专题四4.弹力或摩擦力的有无及方向判断的特殊方法(1)假设法。(2)结合物体运动状态判断。(3)效果法。(4)相互作用法。5.摩擦力的“四个不一定”(1)受静摩擦力的物体不一定静止,受滑动摩擦力的物体不一定运动。(2)静摩擦力不一定比滑动摩擦力小。(3)摩擦力不一定与运动方向相反,还可以与运动方向相同,甚至可以与运动方向成一定夹角。(4)摩擦力不一定是阻力,还可以是动力。专题一专题二专题三专题四【例题1】把一重力为G的物体用一水平推力F=kt(k为常量,t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上,如图所示。从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化关系是图中的()专题一专题二专题三专题四解析:因物体在水平方向上受力平衡,故墙壁对物体的支持力FN始终等于水平推力F的大小,即FN=F=kt。墙壁对物体的摩擦力Ff=μktG时,物体加速下滑,摩擦力随时间t成正比例增加;FfG后,物体减速下滑,但滑动摩擦力仍会随时间t成正比例增加,且一直增大到物体停止滑行为止;物体速度减小到0时,物体受到的滑动摩擦力突变成静摩擦力,由二力平衡的条件得静摩擦力的大小Ff=G。综上可知,选项B正确。答案:B专题一专题二专题三专题四专题二物体的受力分析1.受力分析分析物体受到哪些力,并将它们以示意图的形式表示出来,这一过程及方法叫受力分析。2.物体是否受某力的判断依据(1)条件判断:根据是否满足力的产生条件来判断物体是否受到某个力的作用。(2)效果判断:根据力的作用效果来判断物体是否受到某个力的作用。(3)相互作用判断:利用力的作用的相互性,即施力物体同时也是受力物体。(4)特殊法判断:好多难以确定的力,如弹力、摩擦力等可以利用假设法、运动状态推定法等特殊方法来判断物体是否受力。专题一专题二专题三专题四3.受力分析的步骤专题一专题二专题三专题四4.物体受力分析常用的方法(1)隔离法和整体法将研究对象与周围物体分隔或将相对位置不变的物体系作为一个整体来分析。(2)假设法在未知某力是否存在时,可先对其作出存在或不存在的假设,然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在。专题一专题二专题三专题四5.受力分析的注意事项初学者对物体进行受力分析时,往往不是“少力”就是“多力”,因此在进行受力分析时应注意以下几点:(1)只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其他物体所施加的力。(2)每分析一个力,都应该找到施力物体,这是防止“多力”的有效措施之一。(3)合力和分力不能同时作为物体受到的力。(4)不要把“效果力”和“性质力”混淆重复分析。(5)结合物体的运动状态、利用力作用的相互性进行分析也是确保受力分析正确的有效途径。(6)为使问题简化,可根据题设条件忽略某些次要的力。专题一专题二专题三专题四【例题2】倾角为α、质量为m0的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上。下列结论正确的是()A.木块受到的摩擦力大小是mgcosαB.木块对斜面体的压力大小是mgsinαC.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinαcosαD.桌面对斜面体的支持力大小是(m0+m)g专题一专题二专题三专题四解析:对木块进行受力分析如图甲所示,由平衡方程得FN=mgcosα,Ff=mgsinα,所以选项A、B均错误;对斜面体和木块进行整体受力分析如图乙所示,可得桌面对斜面体的摩擦力大小是零,桌面对斜面体的支持力大小是(m0+m)g,故选项C错误,选项D正确。答案:D专题一专题二专题三专题四专题三用矢量三角形定则分析力的最小值问题1.当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时,另一个分力F2最小的条件是两个分力垂直,如图甲所示,F2min=Fsinα。2.当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时,另一个分力F2最小的条件是所求分力F2与合力F垂直,如图乙所示,F2min=F1sinα。3.当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时,另一个分力F2最小的条件是已知大小的分力F1与合力F同方向,F2min=|F-F1|。专题一专题二专题三专题四【例题3】将一个20N的力进行分解,其中一个分力的方向与这个力成30°角,试讨论:(1)另一个分力的大小不会小于多少?(2)若另一个分力大小是203N,则已知方向的分力的大小是多少?专题一专题二专题三专题四解析:(1)根据已知条件,可作出图甲,合力F与它的两个分力要构成一个三角形,F的末端到直线OA的最短距离表示那个分力的最小值,即过F末端作OA的垂线,构成一个直角三角形,如图乙所示,由几何关系知F2=10N。专题一专题二专题三专题四(2)若另一个分力F2=203N10N,根据力的三角形法则,可以组成两个不同的三角形,如图丙所示。根据正弦定理𝑎sin𝐴=𝑏sin𝐵=𝑐sin𝐶和∠A+∠B+∠C=180°,可求出F1=203N、F1'=403N。此例说明:已知合力及一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小,求F2的方向和F1的大小,有一组解或两组解。答案:(1)10N(2)203N或403N专题一专题二专题三专题四专题四物理思想方法的应用1.抽象思维法从大量生活事例中抽象出“力是物体间的相互作用”,再把这种抽象具体形象化——用有向线段进行描述,通过这种方法,把对力的运算转化为几何问题来处理。2.等效替代思想等效替代是物理学中研究实际问题时常用的方法。重心的概念、力的合成与分解都是等效替代思想在本章的具体应用,合力与分力可以相互替代而不改变其作用效果。专题一专题二专题三专题四3.数形转化思想(1)数形转化思想:数形转化是把物理问题转化为几何问题,利用几何图形的性质来研究物理问题的一种解题思想。例如,用图解法分析力分解的多种可能性和用相似三角形法求解力等。(2)函数转化思想:运用数学中的函数知识将物理问题转化为函数问题,然后结合函数所表达的物理意义进行分析,从而达到解决物理问题的目的。这种转化就叫函数转化。专题一专题二专题三专题四【例题4】如图所示,人向右运动的过程中,物体A缓慢地上升。若人对地面的压力为F1、人受到的摩擦力为F2、人拉绳的力为F3,则()A.F1、F2、F3均增大B.F1、F2增大,F3不变C.F1、F2、F3均减小D.F1增大,F2减小,F3不变专题一专题二专题三专题四解析:设人和物体A质量分别为m、mA。物体A缓慢上升,即物体A在任何位置都可以认为是处于静止状态,故绳的张力为mAg,人拉绳的力F3与绳的张力大小相等,故人拉绳的力F3=mAg不变。对人进行受力分析,并建立直角坐标系如图所示,人始终处于静止状态,可得F2-F3'cosθ=0,F1'+F3'sinθ=mg,由力的相互性知F1'=F1,F3'=F3,解得F1=mg-mAgsinθ,F2=mAgcosθ,显然,F1、F2是关于自变量θ的函数,当自变量θ减小时,函数F1、F2增大,故选项B正确。答案:B