第三章 相互作用 力-人教版高中物理必修第一冊教案

必修一

第三章相互作用一一力知識點

3.1重力與彈力

一、重力：1、由于地球的吸引而使物體受到的力。一切物體都受重力作用，物體所受

重力的施力物體是地球。

2、大小：G二〃吆，單位是牛頓，簡稱牛，符號用N表示。物體所受的重力與它所處的運

動狀態、速度大小無關。

3、方向：方向豎直向下。

4、重心：等效看成受重力的作用點。

①定義：一個物體的各部分都要受到重力的作用，從效果

上看，我們可以認為各部分受到的重力集中作用于一點，?c.c這

-點叫做物體的重心。9

②重心的位置：

A：形狀規則，質量均勻分布的物體，它的重心在其幾何中心處。

B：質量分布不均勻的物體，重心的位置除了跟物體的形狀有關外，還跟物體內質量的

分布有關。

C：重心的位置是變化的。

E：懸掛法（二力平衡）確定薄板重心的位置。

D：重心不一定在物體上。

5、力可以用有向線段表示。

①力的圖示：用一根帶有箭頭的線段來表示力。

②力的示意圖：只在圖中畫出力的作用點和方向，表示物體在這個方向上受到了力。（粗

略，常用）

力的示意圖

G=6N力的示意圖

力的圖示

二、彈力

1、接觸力：物體與物體接觸時發生的力。

'彈力：彈簧彈力、拉力、壓力、支持力

”接觸力：口

2、力WI摩擦力：靜摩擦力、動摩擦力

、非接觸力：重力、萬有引力、磁場力、電場力

3、形變：物體在力的作用下的形狀或體積會發生改變。任何物體受力時都會產生形變。

4、彈力：發生形變的物體，要恢復原狀，對與它接觸的物體會產生力的作用。

施力物體是發生形變的物體，受力物體是與它接觸的物體。

5、注意：彈力不是指“彈簧產生的力”。某一彈力的產生是施力物發生彈性形變產生的。

6、彈力的方向:

①壓力（支持力）的方向是跟接觸面垂直。

②拉力的方向是沿著繩子而指向繩子收縮的方向。

7、物體在發生形變后，如果撤去作用力能夠恢復原狀，這種形變叫作彈性形變。不能

夠回復原狀的叫作塑性形變。

8、如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體不能完全恢復原來的形狀，這

個限度叫作彈性限度。

9、彈力產生的條件：①直接接觸擠壓，②發生彈性形變。

二、胡克定律

在彈性限度內，彈簧發生彈性形變時，彈力尸的大小跟彈簧伸長（或縮短）的

長度x成正比，即：F=kx

①k稱為勁度系數，單位N/m,由彈簧的材料，粗細，長度等自身性質決定。

②既適用于彈簧拉伸，也適用于彈簧壓縮，x是彈簧的形變量（壓縮或伸長）。

3.2摩擦力

一、滑動摩擦力

1、定義：兩個相互接觸的物體，當它們相對滑動時，在接觸面上會產生一種阻礙相對

運動的力，這種力叫作滑動摩擦力。

2、方向：滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體相對運動的方向相反。

注意：①不要把“物體的相對運動方向”與“物體的運動方向”等同。

②滑動摩擦力的方向可能跟物體的運動方向相反，也可能跟運動方向相同。

3、影響摩擦力大小的因素：彈力（壓力）大小，粗糙程度和材料

4、大小：滑動摩擦力的大小跟壓力的大小成正比。壓

其中，〃是比例常數，叫作動摩擦因數。它的值跟接觸面有關，接觸面材料不同、

粗糙程度不同，動摩擦因數也不同。

’①相互接觸，且擠壓（有彈力）

"原因<②接觸面粗糙

I③有相對運動

5、滑動摩擦力V作用點：接觸面

方向：沿著接觸面，與物體相對運動的方向相反。

&大小：F尸卜iF壓

二、靜摩擦力

1、定義：相互接觸的兩個物體之間只有相對運動的趨勢，而沒有相對運動，所以這時

的摩擦力叫作靜摩擦力。

2、方向：總是跟物體相對運動趨勢的方向相反。

①趨勢：表示事物發展的動向。

②相對運動的趨勢可以簡單理解為：“想動卻又沒動”或者“可以動，但還沒動”。是指

物體的位置本來要變化的，但是由于受到了靜摩擦力，物體沒有運動但假若一旦失去了

靜摩擦力，物體就會發生運動。

3、大小：叫摩擦力的大小就隨著推力的增大而增大，并與推力保持大小相等。

F產F推。

f①相互接觸，且擠壓（有彈力）

（原因《②接觸面粗糙

③有相對運動趨勢

4、靜摩擦力作用點：接觸面

方向：沿著接觸面，與物體相對運動趨勢的方向相反。

大小：F靜=F外

三、兩者的聯系：0<F於Fmax摩擦力/

FfF床

A

也力尸

3.3牛頓第三定律

一、作用力和反作用力

當一個物體對另一個物體施加了力，后一個物體一定同時對前一個物體也施加了

力。物體間相互作用的這一對力，通常叫作作用力和反作用力。

二、牛頓第三定律

兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。

作用力和反作用力的特點：

①大小相等，相反，作用在同一直線上（等大、反向、共線）

②分別作用在兩個不同的物體上（異物）

③同時產生、同時消失（同時）

④二者的性質總是相同的（同性）

三、物體受力的分析初步

（1）確定研究對象（構建模型）

（2）對這個物體進行受力分析

順序：重力一彈力（Ev）-其它一摩擦力（R）

四、平衡力

一個物體受到兩個力的作用，保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，這兩個力是

一對平衡力，叫做二力平衡。

一對相互作用力一對平衡力

共同點大小相等,方向相反，作用在同一直線上

作用對象兩個物體同一物體

作用時間一定同時產生，同時消失不一定同時產生，同時消失

不同點

作用性質性質一定相同性質不一定相同

作用效果效果不能相互抵消效果相互抵消

判斷作用力與反作用.力的方法：（A對B、B對A）。

3.4力的合成和分解

共點力：幾個力如果都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于一點。

一、合力與分力

合力：一個力單獨作用的效果跟某幾個力共同作用的效果相同。

分力：幾個力共同作用的效果跟某個力單獨作用的效果相同。

二、力的合成和分解

①力的合成：求幾個力的合力的過程。力的分解：求一個力的分力的過程。

②力的分解和力的合成都遵循平行四邊形定則，如果沒有限制，對于同一條對角線，可

以作出無數個不同的平行四邊形。

③當。=/20時，F合=FI=F2（相等）

④合力的取值范圍，IFi-F2IWF合WF,+F2--------

（合力在最大和最小值之間）f/2

三、矢量和標量

①矢量：既有大小又有方向，相加時遵從平行四邊形定則的物理量。

例：位移（x）、速度（V）、加速度（a）、力（F）等

②標量：既有大小沒有方向，相加時遵從算術法則的物理量。

例：質量、路程、功、電流等

3.5共點力的平衡

一、共點力平衡的條件

］保持靜止狀態

1、平衡狀態i

I勻速直線運動狀態

2、在共點力作用下物體平衡的條件是合力為0。

{Fx=O

Fy=O

②合成法一一轉化為二力平衡，尸產0。

任意兩個力的都與第三力平衡

3、使用正交分解法，幾個力當中有兩個以上的力是互相垂直的才使用，否則用合成法。

二力平衡三力平衡四力平衡

勻速下落的雨滴物體沿斜面勻速水平勻速行駛的

第三章單元檢測卷

一、選擇題（本題共10小題,每小題4分。在每小題給出的四個選項中，第題只有一

項符合題目要求，第8?1（）題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2

分，有選錯的得0分）

1.（重慶南開中學高一期中）如圖所示，卜.列四種情景中，物體（球或桿）均處于靜止狀態，它與外界的接觸

面（接觸點）均光滑，物體所受彈力示意圖正確的是（）

解析|A圖中，如果存在Q,球將無法平衡,A錯誤;B圖中,物體受到兩個力平衡，所以桿給物體的作用力

豎直向上才能與重力平衡,B錯誤;C圖中，桿的左端點與曲面接觸,根據彈力方向垂直接觸面指向受力

物體，可知B應指向圓心O,C錯誤;D圖中，物體只受到重力和拉力，才能保持平衡，如果斜面存在支持

力，物體將無法保持平衡,D正硝。

答案|D

2.（安徼滁州高一期末）如圖所示,馬扎放在水平地面上，人站在馬扎上保持靜止，以下說法正確的是

（）

A.人受到的重力和馬扎對人的支持力是一對作用力和反作用力

B.人受到的重力和人對馬孔的壓力是一對平衡力

C馬扎在光滑水平面上無法平衡

D.斜撐A、3之間的夾角越大,A、8上的作用力越大

陵畫人受到的重力和馬扎對人的支持力是一對平衡力，選項A錯誤;人受到的重力和人對馬扎的壓力

作用在不同的物體上，不是一對平衡力，選項B錯誤;對馬扎和人的整體分析可知，整體在水平方向不受

力，則馬扎在光滑水平面上也能平衡，選項C錯誤;人對馬扎的壓力是一定的,即兩個斜撐的合力是一定

的，斜撐A、8之間的夾角越大,4、B上的作用力越大，選項D正確。

蠲D

3.（江西吉安高一月考）如圖所示，一物體受到IN、2N、3N、4N四個力的作用，沿3N力的方向做勻

速直線運動。現保持IN、3N、4N三個力的方向和大小不變，而將2N的力繞0點旋轉60°,此時

作用在物體上的合力大小為（）

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

四個力的合力為零，則1N、3N、4N三個力的合力￡企等于2N,方向與2N的力反向;將2N的

力繞。點旋轉60°，則該2N的力與B分夾南變為120°,則這兩個力的合力為2N。故選A。

Sg|A

4.（重慶西南大學附中高一月考）某同學利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實驗臺上固定一個

力傳感器，傳感器用棉線拉住物塊,物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉木板,傳感器記錄的F-t

圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是（）

物塊力傳感器|

甲

A.實驗中必須讓木板保持勻速運動

B.圖乙中曲線反映了物塊所受摩擦力大小隨時間的變化曲線

C.由乙圖知，物塊的最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力大小

D.只用圖乙中數據可得出物塊與木板間的動摩擦因數

朝實臉中力傳感器固定不動，印物塊保持蜉止,由二力平衡原理可知，力傳感器示數即為摩擦力大小,

并不需要保持木板做勻速運動,曲線反映了物塊所受摩擦力大小隨時間的變化曲線,A錯誤,B正確;由

題圖乙可知，開始時物塊受到棉線的拉力和長木板的降摩擦力平衡，直到拉力達到10N左右和最大靜

摩擦力約為10N,之后物塊和長木板相對滑動，物塊所受的摩擦力和棉線拉力平衡，由題圖乙可知滑動

摩擦力大小約為7N,物塊的最大靜摩擦力大小大于滑動摩擦力大小。錯誤;F尸"尺="〃吆，由于物塊的

質量〃？未知，故求不出動摩擦日數,D錯誤。

答案|B

5.（山東濰坊高一月考）如圖所示，光滑斜面的傾角為37°,一小球在細線的拉力作用下靜止在斜面上,

若小球所受的重力為G,已知sin37°=0.6,cos370=0.8,則細線對小球拉力的最小值為（）

A.0.6GB.0.5G

畫對小球受力分析如圖所示

由圖可以看出當拉力與斜面的支持力垂直時，拉力最小，則拉力最小值FT=Gsin37°=0.6G,故選

Ao

答案A

6.如圖所示,豎直的輕質彈簧連接A、8兩物體，彈簧勁度系數為4=400N/m、A、8質量分別為3kg、lkg,g

取10m/s2；A放在水平地面上,A、B保持靜止;現用力拉氏使其豎直向上慢慢移動，直到A剛好要離開

地面，此過程中出物體向上移動的距離為（）

A.10cmB.7.5cm

C.5cmD.2.5cm

麗）開始時工、B都處于薛止狀態，彈簧的壓縮量設為乃，此時彈簧啖到的彈力為，〃網,由胡克定律有

kx\=mngo物體A恰好離開地面時，彈簧彈力為心,設此時彈簧的伸長量為力,由胡克定律有5二

這一過程中，物體8上移的距離d=xi+M,聯立解得仁,柏0m=0.1m=10cm,故A正確。

ggA

7.

如圖所示,質量為M的斜面體A置于粗糙水平面上，用輕繩拴住質量為m的小球B置于斜面上,整個系

統處于靜止狀態。已知斜面傾角。=30°,輕繩與斜面平行且另一端固定在豎直墻面上，不計小球.與斜

面間的摩擦，則下列說法正確的是（）

A.斜面對小球的作用力大小為〃吆

B.輕繩對斜面體的作用力大小為％吆

C.水平面對斜面體的摩擦力方向向左

D.斜面體對水平面的壓力小于（M+m）g

解析以小球為研究對象受力分析,根據平衡條件，垂直斜面方向,斜面對小球的支持力FN=/^COS

91

30"=平行斜面方向，輕繩對小球的作用力尸產"?gsin30"二%陪,較繩與斜面體不接觸，則無作用

力，故A、B錯誤;以斜面體和小球整體為研究對象受力分析，豎直方向有樂』（〃?+知應-產田1130°,即斜

而體對水平面的壓力小于（M+w）g,水平方向受力分析可知，水平面對斜面體的摩擦力方向向右，故C錯

誤,D正確。

智柔|D

8.（重慶長壽高一期末）如圖所示,質量為機的滑塊沿傳送帶斜面向下運動，傳送帶與水平面間夾角為

滑塊與傳送帶間動摩擦因數為網關于滑塊所受摩擦力，下列說法正確的是（）

A.滑塊受到的摩擦力是靜摩擦力

B.滑塊受到的摩擦力方向沿斜面向上

C.滑塊受到的摩擦力大小是mgsin0

D.滑塊受到的摩擦力大小是"〃吆cos0

假畫根據題圖可知，滑塊相對傳送帶向下運動，故滑塊受到的滑動摩擦力方向沿斜面向上，故A錯誤,B

正確;滑塊受到的摩擦力大小是產產〃FN=w〃gcos8,故C錯誤,D正確。

〃"，，，

9.（江蘇南通高一月考）如圖所示，輕質不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點,

懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，衣架掛于繩.上處于靜止狀態。下列說法正確的有（）

A.繩的右端緩慢上移到尻繩子拉力變大

B.繩的右端緩慢上移到尻繩子拉力不變

C.將桿N緩慢向左移一些,繩子拉力變小

D.將桿N緩慢向左移一些,繩子拉力變大

顫如圖所示，兩個繩子是對稱的，與水平方向夾角是相等的，假設繩子的長度為x,兩桿之間的距離為

L,則xcos。二L,繩的右端緩慢上移到/〃繩子的長度不變,兩桿之間的距離不變，則。角度不變，兩個繩子

的合力向上,大小等于衣服的重力，由于夾角不變,所以繩子的權力不變，故A錯誤,B正確;將桿N緩慢

向左移一些，即L變小，繩長不變，根據xcos。，閥0角度增大,繩子與豎直方向的夾角變小，繩子的拉力

變小故C正確,D錯誤。

答案|BC

10.（河南新鄉高一月考）如圖甲所示，質量為小的木塊在斜向左上方的推力尸的作用下沿著豎直墻面向

下勻速運動。已知木塊與墻面間的動摩擦因數恒為設推力尸與墻面間的夾角為a,在a從0°

逐漸增大到90°的過程中，木塊始終未離開墻面且保持速度不變。把支持力與滑動摩擦力看成一個力

用,重力加速度為g,四力平衡可以等效為三力平衡，其矢量三角形如圖乙所示，下列說法正確的是

（）

A.Fo與豎直方向的夾角是定值，且有tan蘆

B.推力產與重力mg的合力與水平方向的夾角為9

C.推力F的最小值為〃優sin6

D.推力F的最大值為mg

w=2

解析木塊受到的滑動摩擦力/-〃小,由支持力與滑動摩擦力合成的矢量三角后可知⑶】Fl匕故A

正確;木塊做勻速直線運動，由平衡條件可知，推力F與重力/叫的合力與R)等大反向,即推力/與重力

mg的合力與豎直方向的夾角為。，故B錯誤;由題圖乙所示矢量三角形可知,當推力F與R)垂直時下

有最小值為小gsin。，故C正確;由以上分析可知,tan所以。一定大于45°,當a為90°時，推力F

達到最大值為〃igtan0-"，故D錯誤。

答案|AC

二、實驗題(本題共2小題，共16分)

11.(10分)(廈門大學附屬科拄中學高一期中)如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個質量已知且相等的鉤

碼探究在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長量的關系。

r?

4皂，

甲

(I)為完成實驗，除了圖甲中提供的實驗器材,還需要的實驗器材有;

(2)實驗中需要測量的物理量有;

(3)若實驗開始時將圖甲中的指針從。位置往下挪到。，其余實驗步驟不變且操作正確，則測顯得到彈

簧的勁度系數將(選填“變大”“不變”或“變小”)；

(4)圖乙是一位同學實驗得到的彈簧彈力與彈簧伸長量的尺大圖線，由此可求出彈簧的勁度系數為

N/m(結果保留3位有效數字)，圖線不過原點的原因是，,

畫(1)實驗需要測彈簧的長度、形變量，故還需要有刻度尺。

(2)為了測量彈黃的形變量，實臉中還應測量彈黃原長和彈簧每次的長度。

(3)指針從P位置往下挪到Q,只是測量的彈簧的原長和彈簧每次的長度變長，彈簧的伸長量沒有

改變，故沒有影響，測量得到彈簧的勃度系數不變。

7

(4)圖像的斜率表示彈簧的勁度系數，則k=(44>J)X1°*N/m=200N/m,圖線不過原點說明彈簧

沒有力時就有了形變量,故主要是由于彈簧自身存在重力。

雪(I)刻度尺(2)彈簧原長、彈簧每次的長度⑶不變(4)200彈簧自身存在重力

12.(6分)(山東高一月考)在探究兩個互成角度的力的合成規律的實驗中，用圖釘把橡皮條的一端固定

在方木板上的G點，橡皮條的原長是GE如圖甲所示。橡皮條的另一端系上兩個細繩套，用兩個彈簧測

力計分別勾住細繩套，互成角度拉動橡皮條的另一端至某位置，記為O點,橡皮條伸長的長度為EO,如

圖乙所示。

(1)為完成上述實驗，下列操作中正確的是,

A.測量橡皮條的原長和伸長量

B.彈簧測力計在使用前需調零

C.記錄0的位置、兩個彈簧測力計的示數和細繩所在的方向

D.為減小誤差，拉動彈簧測力計時，需增大細繩與木板間的夾角

(2)其中一個彈簧測力計的示數如圖內所示，其大小是N。

(3)現保持兩彈簧測力計的示數不變，增大兩個拉力間的夾角廁橡皮條的伸長量會(選填“變

大”“變小”或“不變

畫(l)A.不需要測量橡皮條的原長和伸長量，只要記下E點和。點位置即可，故A錯誤;彈簧測力計在

使用前需調零，避免.讀藪錯誤忐R正確;實驗?需要記下O點的位機拉力大小和方向微C正確;為減小

誤差，拉動彈簧測力計時,需使細繩與木板平行，故D錯誤。

(2)圖中指針指在了刻度2.0,再估讀一位,讀數是2.00No

(3)保持兩彈黃測力計的示數不變，增大兩個拉力間的夾角，合力減小，橡皮條的伸長量會減小。

(1)BC(2)2.00(3)變小

三、計算題(本題共3小題，共44分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數值計算的要

注明單位)

13.(12分)(吉林遼源高一期末)如圖所示，在粗糙的水平面匕固定?個半徑為R的半圓柱體M擋板PQ

固定在半圓柱體M上，擋板P。的延長線過半圓柱截面圓心。，且與水平面成30°角。在M和PQ之

間有一質量為機的光滑均勻球體M其半徑也為R。整個裝置處于靜止狀態，求：

(1)N對PQ的壓力大小；

(2)N對M的壓力大小。

廨前對球N受力分析，設M對N的支持力為F\,PQ對N的支持力為由幾何關系可知和B與豎

%。_6

直方向的夾角相等，均為30°,則F尸尸2Ho38'一一3ng

由牛頓第三定律可知Q'二尸2'=3叫。

答案k1)3mg(2)3mg

14.(14分)(山東濟寧高一期中)如圖所示，在水平作用力廣的作用下，木板B在水平地面上向左勻速運動,

其水平表面上的木塊A靜止不動，與之相連的固定在豎直墻上的彈簧測力計的示數為3.6No已知木

塊A重8N,木板8重12N。

A-