高中物理 第三章 研究物体间的相互作用章末总结 粤教版必修1

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粤教版高一物理第三章研究物体间的相互作用知识要点总结
本章内容是力学的基础，也是贯穿于整个物理学的核心内容，对物体进行受力分析则是解决力学问题的关键，物理第三章研究物体间的相互作用知识要点希望可以帮助大家掌握力学的内容。

一、探究形变与弹力的关系
弹性形变(撤去使物体发生形变的外力后能恢复原来形状的物体的形变) 范性形变(撤去使物体发生形变的外力后不能恢复原来形状的物体的形变) 3、弹性限度：若物体形变过大，超过一定限度，撤去外力后，无法恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。

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二、探究摩擦力
滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上相当于另一个物体滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。

说明：①摩擦力的产生是由于物体表面不光滑造成的。

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三、力的合成与分解
1。

第三章研究物体间的相互作用章末总结学案（粤教版必修1）一、物体的受力分析1．某个力是否存在的判断依据(1)条件判断：根据力的产生条件是否满足，来判断物体是否受某个力的作用．(2)效果判断：根据力的作用效果是否得以体现，来判断物体是否受某个力的作用．(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，从一个物体是否受到某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的反作用力的作用．2．受力分析的一般步骤(1)确定研究对象，并把研究对象从系统中隔离出来；(2)先分析物体所受重力，然后依次分析各接触面上的弹力及摩擦力；(3)最后分析其他力的情况；(4)检查所画受力图，是否“多力”或“漏力”．图1例1跨过光滑定滑轮的轻绳，两端各拴一个物体，如图1所示，物体A和B重均为20 N，水平拉力F＝12 N，若A和B均处于静止状态，试分析物体A和B的受力情况，画出力的示意图，并计算各力的大小．图2变式训练1如图2所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A，B保持静止，物体B受力的个数是()A．2 B．3C．4 D．5二、对摩擦力的理解1．对于摩擦力的认识要注意“四个不一定”．(1)摩擦力不一定是阻力．(2)静摩擦力不一定比滑动摩擦力小．(3)静摩擦力的方向不一定与运动方向共线，但一定沿接触面的切线方向．如图3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一致．图3(4)摩擦力不一定越小越好．因为摩擦力既可以做阻力，也可以做动力．2．静摩擦力用二力平衡来求解，滑动摩擦力用公式f＝μF N来求解，F N是物体所受的正压力，不一定是物体所受的重力，且与运动速度和接触面积无关．图4例2如图4所示，位于斜面上物块M在沿斜面向上的力F作用下，处于静止状态，则关于斜面作用于物块的静摩擦力，下列说法不正确的是()A．方向可能沿斜面向上B．方向可能沿斜面向下C．大小不可能等于零D．大小可能等于F听课记录图5例3如图5所示，某人用56 N的力沿斜面方向向上推一个放在粗糙斜面上的物体，物体重200 N，斜面倾角为30°，物体与斜面间动摩擦因数μ＝0.3，则物体受到的摩擦力是() A．34.6 N B．40 NC．44 N D．100 N听课记录图6变式训练2如图6所示，A为长木板，在水平面上以速度v1向右运动，物块B在木板A 的上面以速度v2向右运动，下列判断正确的是()A．若v1＝v2，A、B之间无滑动摩擦力B．若v1＝v2，A受到了B所施加向右的滑动摩擦力C．若v1>v2，A受到了B所施加向右的滑动摩擦力D．若v1<v2，A受到了B施加的向左的滑动摩擦力三、力的合成与分解图7例4如图7所示，一轻质三角形框架B处悬挂一定滑轮(质量可忽略不计)．一体重为500 N 的人通过跨定滑轮的轻绳匀速提起一重为300 N的物体，则：(1)此时人对地面的压力是多大？(2)斜杆BC、横杆AB所受到的力各是多大？图8变式训练3如图8所示，质量为m，横截面为直角三角形的物块ABC，∠ABC＝α，AB边靠在竖直墙面上，F是垂直于斜面BC的推力．现物块静止不动，则摩擦力的大小为多大？四、平衡问题图9例5在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态．现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图9所示，在此过程中()A．F1保持不变，F3缓慢增大B．F1缓慢增大，F3保持不变C．F2缓慢增大，F3缓慢增大D．F2缓慢增大，F3保持不变【即学即练】图101．如图10所示，物体A和B一起沿斜面匀速下滑，则物体A受到的力是()A．重力，B对A的支持力B．重力，B对A的支持力、下滑力C．重力，B对A的支持力、摩擦力D．重力，B对A的支持力、摩擦力、下滑力2．质量为m的木块在置于桌面上的木板上滑行，木板静止，木板质量M＝3m.已知木块与木板间、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ，则木板所受桌面的摩擦力大小为()A．μmg B．2μmgC．3μmg D．4μmg3．如图所示，大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成一个闭合的三角形，且三个力的大小关系为F1<F2<F3，则下列四个图中，这三个力的合力最大的是()4．赛龙舟时，每个运动员各拿着一个小木桨坐在船的两侧，随着有节奏的号子声，大家齐心划水，使船在水中快速前进的直接动力是()A．人对船的摩擦力B．人对木桨的作用力C．木桨对水的作用力D．水对木桨的作用力图115．如图11所示，滑块A在斜向下的拉力F的作用下向右做匀速运动，那么A受到的滑动摩擦力f与拉力F的合力方向是()A．水平向右B．向下偏右C．向下偏左D．竖直向下6．要使光滑的圆球被光滑的挡板挡在光滑的斜面上不滚落下来，如图所示的几种方法中，板上所受压力最小的是()7．如图12所示，一物块置于水平地面上．当用与水平方向成60°角的力F1拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成30°角的力F2推物块时，物块仍做匀速直线运动．若F1和F2的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为()图12A.3－1 B．2－3C.32－12D．1－328．有一个固定直角架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直放置，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡(如图13所示)．现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力F N和细绳上的拉力F T的变化情况是()图13A．F N不变，F T变大B．F N不变，F T变小C．F N变大，F T变大D．F N变小，F T变大图149．如图14所示，物重30 N，用OC绳悬挂在O点，OC绳能承受的最大拉力为20 3 N，再用一绳系住OC绳的A点，BA绳能承受的最大拉力为30 N．现用水平力拉BA，可以把OA绳拉到与竖直方向成的最大角度为多大？图1510．重力为G的匀质杆一端放在粗糙的水平面上，另一端系在一条水平绳上，杆与水平面成α角，如图15所示．已知水平绳上的张力为F，求地面对杆的下端作用力的大小和方向．参考答案知识体系构建弹性形变形变方向垂直切线相反等效替代匀速直线运动F合＝0正交分解法图解法性质解题方法探究例1F′＝20 N，F N＝10 N，f＝(103－12) N解析物体受力情况如下图所示，物体A和B均处于静止状态，它们所受合力均为零，所以对B受力分析有G B＝F′，对A受力分析有F N＝G A－F′sin 30°＝10 N，又F′水平分力为F′cos 30°＝10 3 N，由于F′的水平分力比水平拉力F大(103－12) N，所以A受到的静摩擦力f大小应为(103－12) N，方向应是水平向右．变式训练1C例2C[以物块M为研究对象进行受力分析可知，物块M受竖直向下的重力，垂直斜面向上的弹力F N，平行斜面向上的力F，以及平行于斜面方向的静摩擦力，如图所示(静摩擦力未画出)．静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，但这里无法直接确定，则可假设斜面光滑，此时物块向上还是向下运动取决于沿斜面方向向上的力F及沿斜面向下的重力的分力G·sinθ的大小．当F>G·sinθ时，物块有向上运动的趋势，此时摩擦力应沿斜面向下，B正确；当F＝G·sinθ时，无相对运动趋势，此时摩擦力为零，C不正确；当F<G·sinθ时，物块有向下运动的趋势，此时摩擦力沿斜面向上，A正确；当F＝12G·sinθ时，f＝12G·sinθ且方向沿斜面向上，D正确．]例3C[物体的重力沿斜面向下的分力为F1＝G sin 30°＝100 N，若物体沿斜面滑动，所受滑动摩擦力f＝μF N＝μG cos 30°＝51.9 N．物体所受最大静摩擦力跟滑动摩擦力大致相等，推力F＝56 N与F1＝100 N的合力F合＝F1－F＝100 N－56 N＝44 N(方向沿斜面向下)，由F合<f知，物体是静止的，所以物体受到的是静摩擦力，其大小f静＝F1－F＝100 N－56 N＝44 N，故C正确．]变式训练2A[当v1＝v2时，A、B之间无相对运动，它们之间没有滑动摩擦力；当v1>v2时，以B为参考系，A向右运动，它受到B施加向左的滑动摩擦力，B则受到A施加的向右的滑动摩擦力；当v1<v2时，以A为参考系，B向右运动，B受到A施加的向左的滑动摩擦力，A受到B施加的向右的滑动摩擦力，综上所述，A正确．]例4(1)200 N(2)400 3 N200 3 N解析(1)对人：由F N＋F T＝G得：人对地面的压力为200 N(2)对B点：将绳子的拉力F分解为两个力F BC和F AB，F＝2F T＝600 N，则F BC＝Fcos 30°＝400 3 N，F AB＝F·tan 30°＝200 3 N.变式训练3mg＋F sinα例5C[如图甲所示，球B受到四个力作用，且保持静止，则θ不变，F2cosθ＝F＋mg.若F缓慢增大，则F2增大．而F2sinθ＝F1，则F1也增大；对于整体而言，如图乙所示，地面对A的摩擦力f＝F1，地面对A的支持力F N＝F＋G总，因为f和F N均缓慢增大，所以F3缓慢增大，C对．]即学即练1．A 2.A 3.C4．A[本题目的问题是：“赛龙舟时，使船在水中快速前进的力是谁？”很明显，这里让我们进行分析、研究的对象既不是人，也不是木桨，而是船．按照力学原理，使对象克服阻力而前进的动力必须是作用在对象上的外来力(动力)．换言之，对于本问题，重力很明显不可能是这个外来力(动力)．那就只有直接接触船体的外来施力的物体才有可能产生这个我们要找的那个外来力——使船在水中快速前进的力．现在请问：直接接触船体的物体有几个？分别是什么？答案是：共两个．分别是：水和人．水对船产生的是浮力，其方向竖直向上，显然不是我们要找的那个外来力；人对船产生的是压力和静摩擦力．其中，压力的方向在竖直方向上，也不是我们要找的那个外来力，人对船产生的静摩擦力的方向正好沿着船前进的方向，这正是我们要找的那个外来力——使船在水中快速前进的力．]5．D6．B[仔细分析圆球的受力情况可知：球被夹在挡板和斜面之间，三者均处于静止．圆球受到三个力的作用：其中重力的大小、方向均不变；斜面的支持力F1始终垂直于斜面，方向不变；挡板的作用力F2的大小、方向都在改变．但是不管怎么变，F1、F2的合力和G等大反向．F1、F2的合力确定，其中一分力F1的方向一定，另一分力F2的大小在变化，如下图所示．从图中可以看出，当F2与F1垂直时，F2有最小值，故正确答案应选B.]7．B[由平衡条件F合＝0，在F1拉物体时，F1cos 60°－μ(mg－F1sin 60°)＝0①在F2推物体时，F2cos 30°－μ(mg＋F2sin 30°)＝0②由题意知，F1＝F2③由①②③联立解得：μ＝2－3，故选B.]8．B[解法1：分别对P，Q进行隔离分析，其受力图如图所示，Q受到绳的拉力F T，重力mg，OB杆的支持力F；P受到的力有绳的拉力F T′，重力mg，OA杆的支持力F N，OA 杆对P的静摩擦力f.分别对P，Q所受的各力进行正交分解，由力的平衡条件有：对P：F N＝F T ′cos θ＋mg ，f ＝F T ′sin θ，对Q ：F T cos θ＝mg ，F ＝F T sin θ，又因为F T ＝F T ′，所以由以上几式可解得F N ＝2mg ，F T ＝mgcos θ，f ＝F ＝F T sin θ＝mg tan θ.当P 环向左移动时，θ角减小，cos θ增大，tan θ减小．故F N 不变，F T 变小，f 和F 变小． 解法2：用整体法，AO 杆对P 环的支持力F N 与竖直方向的重力平衡，故F N 不变．再用隔离法对Q 进行受力分析：F T cos θ＝mg ，向左移动后，θ角变小，cos θ值变大，F T 变小．] 9．30°解析 对A ′点：F OA ′＝Gcos α，F A ′B ＝G tan α，设OA ′先断，则F OA ′＝20 3 N ，得α＝30°，此时F A ′B ＝G tan α＝10 3 N <30 N ．因此可把OA 绳拉到与竖直方向成30°角处．10.G 2＋F 2，方向与水平面的夹角为arctan GF.高%考*试+题ω库。

章末总结一、摩擦力的综合分析1．对摩擦力的认识(1)摩擦力不一定是阻力，也可以是动力．(2)静摩擦力的方向不一定与运动方向共线，但一定沿接触面的切线方向．如图1所示，A、B 一起向右做匀加速运动，则A所受静摩擦力的方向与运动方向不一致．图12．摩擦力的求解方法(1)静摩擦力根据平衡条件来求解．(2)滑动摩擦力用公式f ＝μF N 来求解，其中F N 是物体所受的正压力，不一定等于物体所受的重力，而且滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面积无关．例1 如图2所示，质量为m 的木块P 在质量为M 的长木板ab 上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态．若长木板ab 与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P 与长木板ab 间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab 受到地面的摩擦力大小为( )图2A ．μ1MgB ．μ1(m ＋M )gC ．μ2mgD ．μ1Mg ＋μ2mg答案 C解析 长木板ab 未动即地面对长木板ab 的摩擦力为静摩擦力，由于P 在长木板ab 上滑动，即P 对长木板ab 的摩擦力大小为μ2mg .由平衡条件可知地面对ab 的静摩擦力大小为μ2mg ，即只有C 正确．例2 如图3所示，物块A 放在木板上，当缓慢抬起木板的一端，使木板与水平面夹角α分别为30°、45°时，物块受到的摩擦力相等，则物块和木板间的动摩擦因数为( )图3A.22 B.32 C.12 D.33答案 A解析 木板的倾角α分别为30°、45°时，物块受到的摩擦力大小相同，分析可知：当倾角为30°时物块受到的是静摩擦力，当倾角为45°时物块受到的是滑动摩擦力． 当倾角为30°时，静摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，即f 静＝mg sin 30°. 当倾角为45°时物块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力公式得 f ＝μF N ＝μmg cos 45° 得到mg sin 30°＝μmg cos 45°解得μ＝2 2故选A.二、物体的受力分析对物体进行受力分析时要特别注意以下几个重要环节：(1)按一定的顺序去分析力根据各种力产生的条件、力的方向，本着先重力，再接触力(弹力、摩擦力)，后其他力的顺序分析．(2)明确研究对象，分清物体与“外界”就是要把进行受力分析的物体从周围物体中隔离出来，分清物体与“外界”．受力分析时，只考虑“外界”对物体的作用力，而不考虑物体对“外界”其他物体的作用力；同时也不要错误地认为：作用在其他物体上的力通过“力的传递”作用在研究对象上．(3)抓住力的本质，不盲目“添力”力是物体对物体的作用，力不能离开物体单独存在，所以物体所受的每个力都应该有相应的施力物体，找不出施力物体的力是不存在的．例3如图4所示，在水平力F作用下，木块A、B保持静止．若木块A与B的接触面是水平的，且F≠0.则关于木块B的受力个数可能是()图4A．3个或4个B．3个或5个C．4个或5个D．4个或6个答案 C解析木块B静止，受到重力、斜面的支持力、A给的压力作用，木块A必受到B施加的向右的摩擦力作用，则A对B施加向左的摩擦力作用，斜面与B之间的摩擦力的有无要根据B 所受其他力的大小情况判断，故C正确．三、解决共点力作用下的平衡问题常用方法1．矢量三角形法(合成法)物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反，且这三个力首尾相接构成封闭三角形，可以通过解三角形来求解相应力的大小和方向．常用的有直角三角形、动态三角形和相似三角形．2．正交分解法在正交分解法中，平衡条件F合＝0可写成：∑F x＝F1x＋F2x＋…＋F nx＝0(即x方向合力为零)；∑F y＝F1y＋F2y＋…＋F ny＝0(即y方向合力为零)．3. 整体法和隔离法：在选取研究对象时，为了弄清楚系统(连接体)内某个物体的受力情况，可采用隔离法；若只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力时，一般采用整体法．例4如图5所示，质量m1＝5 kg的物体，置于一粗糙的斜面体上，斜面倾角为30°，用一平行于斜面的大小为30 N的力F推物体，物体沿斜面向上匀速运动．斜面体质量m2＝10 kg，且始终静止，g取10 m/s2，求：图5(1)斜面体对物体的摩擦力；(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力．答案(1)5 N，方向沿斜面向下(2)15 3 N，方向水平向左135 N，方向竖直向上解析(1)要求系统内部的作用力，所以用“隔离法”．对物体受力分析，如图甲所示，沿平行于斜面的方向上有F＝m1g sin 30°＋f.解得f＝5 N，方向沿斜面向下．(2)要求系统受的外力，用“整体法”．因两个物体均处于平衡状态，故可以将物体与斜面体看做一个整体来研究，其受力情况如图乙所示．在水平方向上有f地＝F cos 30°＝15 3 N，方向水平向左；在竖直方向上有F N地＝(m1＋m2)g－F sin 30°＝135 N，方向竖直向上．。

高中物理第三章研究物体间的相互作用章末总结粤教版必修1答案：形变运动状态相反相反专题突破专题一 摩擦力的再认识摩擦力是高中物理学习的一个难点，也是历届高考考查的热点，由于摩擦力存在条件的复杂性、方向的隐蔽性、两类摩擦力大小计算的差异性和静摩擦力大小的多变性，使摩擦力的分析成为对物体进行受力分析中最棘手的问题。

1、正确理解运动、静止与相对运动、相对静止的关系，区分两类摩擦力正常情况下，我们一谈到运动、静止、潜意识中是以地球或地面上静止的物体为参考系，而恰好因此，使我们对“相对运动或相对静止”同“运动和静止”的概念混淆在一起，不能正确地判断出摩擦力的方向。

谈到这里，我们应当强调“相对运动或相对静止”是针对研究对象接触的物体而言的。

2、正确分析、计算两类摩擦力的方向和大小（1）滑动摩擦力的方向总是与物体“相对运动”的反向相反。

所谓相对运动方向，即是把与研究对象接触的物体作为参照物，研究对象相对该物体运动的方向。

当研究对象参与几种运动时，相对运动方向应是相接物体的合运动。

（2）弄清滑动摩擦力大小的有关因素：当物体间存在滑动摩擦力时，其大小可由公式N F F μ=f 计算,由此可看出他只与接触面间的动摩擦因数μ及正压力N F 有关，而与相对运动速度大小、接触面积的大小无关；物体之间有几个接触面，就可能存在有几个摩擦力，注意分析接触面的个数。

（3）静摩擦力的方向判断方法静摩擦力方向总是跟物体的相对运动趋势方向相反，它跟物体的运动方向无关。

因此，判断摩擦力方向的关键是弄清“相对运动趋势方向”，具体操作时采用化“静”为“动”的思路：假设研究对象与接触物体之间光滑，若它们之间发生相对滑动，则其相对滑动方向便是原先的相对运动趋势方向；若它们之间不发生相对滑动，则说明它们之间原先并无相对运动趋势。

（4）静摩擦力大小的计算方法正压力是静摩擦力产生的条件之一，但静摩擦力的大小与正压力无关（最大静摩擦力除外）。

当物体处于平衡状态时，静摩擦力的大小由平衡条件0=合F 来求，而物体处于非平衡状态时某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律来求。