第2讲相互作用

第二章 相互作用第2讲 摩擦力 牛顿第三定律课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.认识摩擦力.2.知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小.3.理解牛顿第三定律，能用牛顿第三定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题.摩擦力的分析与计算2023：广东T2；2020：北京T11；2019：浙江4月T61.物理观念：从力的相互作用观念理解摩擦力的概念，知道滑动摩擦力和静摩擦力的区别.理解作用力和反作用力的概念，知道力的作用是相互的.2.科学思维：掌握滑动摩擦力与静摩擦力的判断方法，并能进行相关问题的计算.运用作用力与反作用力的特点求解问题.3.科学探究：通过实验认识摩擦力的规律，理解动摩擦因数.通过实验探究，了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系.4.科学态度与责任：了解生产和生活中的实例，有将摩擦力和牛顿第三定律知识应用于生产和生活中的意识.摩擦力的突变模型牛顿第三定律2023：江苏T7，浙江6月T2；2021：广东T3，浙江1月T4，上海T4；2020：浙江1月T2；2019：浙江4月T6考点1 摩擦力的分析与计算1.摩擦力摩擦力{静摩擦力{定义→[1] 相对静止 的两物体间的摩擦力产生条件（同时满足）{接触面[2] 粗糙 接触处有[3] 弹力有[4] 相对运动趋势 大小→0<F f ≤F fmax方向→与受力物体相对运动趋势方向[5] 相反滑动摩擦力{定义→[6] 相对滑动 的两物体间的摩擦力产生条件（同时满足）{接触面[7] 粗糙 接触处有[8] 弹力有[9] 相对运动 大小→F f ＝[10] μF N 方向→与受力物体相对运动方向[11] 相反点拨 （1）摩擦力是被动力，静摩擦力的大小与正压力无关，仅与外力有关.（2）滑动摩擦力的大小与正压力有关且与正压力的大小成正比.（3）最大静摩擦力略大于滑动摩擦力.2.动摩擦因数彼此接触的物体发生[12] 相对运动 时，摩擦力与正压力的比值，即动摩擦因数μ＝[13]F f F N.（1）F N 的大小不一定等于物体的重力，等于重力是特殊情况.（2）μ的大小与接触面的材料[14] 有关 ，与接触面积的大小、相对运动速度的大小[15] 无关 .3.两个注意事项（1）明晰三个方向运动方向一般指物体相对地面（以地面为参考系）的运动方向相对运动方向以相互接触的其中一个物体为参考系，另一个物体相对参考系的运动方向相对运动趋势方向静摩擦力的存在导致能发生却没有发生的相对运动的方向（2）摩擦力的六个“不一定”①有摩擦力，则接触面一定粗糙，但接触面粗糙，不一定有摩擦力；②有摩擦力必有弹力，但有弹力不一定有摩擦力；③摩擦力的方向总是与物体的相对运动（或相对运动趋势）的方向相反，但不一定与物体的运动方向相反；④摩擦力总是阻碍物体的相对运动（或相对运动趋势），但不一定阻碍物体的运动，即摩擦力可以是阻力，也可以是动力；⑤受静摩擦力相互作用的两物体一定保持相对静止，但不一定静止；⑥静摩擦力不一定比滑动摩擦力小，最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大.依据下面情境，判断下列说法的正误.大型商场为了方便顾客上下楼，会安装自动扶梯.如图是一种无台阶式扶梯，将扶梯运送顾客上楼的过程近似看作匀速直线运动，在这个过程中.（1）顾客所受弹力是扶梯的形变产生的.（√）（2）顾客随自动扶梯一起做匀速直线运动，所以其受到的摩擦力为滑动摩擦力.（✕）（3）顾客随扶梯上行的同时向上走，其与扶梯接触过程中受到的摩擦力为滑动摩擦力.（✕）（4）顾客所受摩擦力方向沿扶梯向上.（√）（5）顾客与扶梯间的摩擦力越大，动摩擦因数一定越大.（✕）（6）顾客沿扶梯下行与上行时受到的摩擦力方向相反.（✕）如图所示，在平直公路上有一辆汽车，车厢中装有一木箱.试判断下列情况中，木箱是否受摩擦力作用，若受摩擦力，判断所受摩擦力的类型及方向.（1）汽车由静止加速运动（木箱和汽车无相对滑动）.（2）汽车刹车（木箱和汽车无相对滑动）.（3）汽车匀速运动（木箱和汽车无相对滑动）.（4）汽车刹车，木箱在车上向前滑动.（5）汽车在匀速行驶中突然加速，木箱在车上滑动.答案（1）木箱受到向前的静摩擦力（2）木箱受到向后的静摩擦力（3）木箱与汽车间没有摩擦力（4）木箱受到向后的滑动摩擦力（5）木箱受到向前的滑动摩擦力命题点1摩擦力有无及方向的判断1.[摩擦力有无及方向的判断/多选]如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同.三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示，则下列说法正确的是（BD）A.A物体受到的摩擦力方向向右B.B、C受到的摩擦力方向相同C.B、C受到的摩擦力方向相反D.若传送带向右加速，A物体受到的摩擦力向右解析A物体与传送带一起匀速运动，它们之间无相对运动，也无相对运动趋势，即无摩擦力作用，A错误；B、C两物体虽运动方向不同，但都处于平衡状态，由沿传送带方向所受合力为零可知，B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用，故B正确，C错误；若传送带向右加速，则A一定有向右的加速度，根据牛顿第二定律，可知A受到向右的摩擦力，故D正确.2.[摩擦力方向的判断/2024山东新泰一中阶段练习/多选]激光打印机是自动进纸的，其进纸原理如图所示.纸槽里叠放一叠白纸，每一张纸的质量均为m，进纸时滚轮以竖直向下的力压在第1张白纸上，并沿逆时针方向转动，确保第1张纸与第2张纸有相对滑动，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，滚轮与白纸之间的动摩擦因数为μ1，白纸与白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为μ2，则（CD）A.第1张白纸受到滚轮的摩擦力向左B.最后一张白纸受到纸槽底座的摩擦力向右C.下一张白纸受到上一张白纸的摩擦力一定向右D.为确保每次进一张纸，必须满足μ1＞μ2解析第1张白纸相对于滚轮的运动趋势与滚轮的运动方向相反，则受到滚轮的静摩擦力方向与滚轮的运动方向相同，即受到滚轮的摩擦力向右，A错误；对除第1张白纸外的所有白纸进行研究，处于静止状态，水平方向受到第1张白纸的滑动摩擦力，方向与滚轮的运动方向相同，则根据平衡条件知，最后1张白纸受到纸槽底座的摩擦力方向与滚轮的运动方向相反，即水平向左，B错误；根据题意，因上一张白纸相对下一张白纸向右滑动或有向右滑动的趋势，则上一张白纸受到下一张白纸的摩擦力一定向左，那么下一张白纸受到上一张白纸的摩擦力一定向右，C正确；为确保每次进一张纸，必须满足滚轮与白纸之间的滑动摩擦力大于纸与纸之间的滑动摩擦力，则μ1＞μ2，D正确.方法点拨静摩擦力的有无及方向的判断假设法运动状态法先确定物体的运动状态，再利用平衡条件或牛顿第二定律确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向牛顿第三定律法先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向命题点2 摩擦力大小的计算3.[应用平衡条件计算/2022浙江6月]如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ＝60°.一重为G 的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（ B ）A.作用力为√33G B.作用力为√36G C.摩擦力为√34GD.摩擦力为√38G解析 根据对称性知，四根斜杆对横杆的作用力大小相等，设为F ，选择横杆和物体为研究对象，根据平衡条件有4F cos θ2＝G ，解得F ＝√36G ，以其中一根斜杆为研究对象，其受力如图所示，可知每根斜杆受到地面的作用力应与F 平衡，即大小为√36G ，每根斜杆受到地面的摩擦力为f ＝F sin30°＝√312G ，故B 正确.4.[应用牛顿第二定律计算]如图所示，质量为10kg 的物体A 拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5N 时，物体A 处于静止状态.若小车以1m/s 2的加速度向右运动，则（g 取10m/s 2）（ C ）A.物体A 相对小车向右运动B.物体A 受到的摩擦力减小C.物体A 受到的摩擦力大小不变D.物体A 受到的弹簧拉力增大解析 由题意得物体A 与小车的上表面间的最大静摩擦力F f max ≥5N ，小车向右加速运动时，对物体A 受力分析，可得F 合＝ma ＝10N ，可知此时小车对物体A 的摩擦力大小为5N ，方向向右，且为静摩擦力，所以物体A 相对于小车仍然静止，故A 错误；由题意知物体A 受到的摩擦力大小不变，故B 错误，C 正确；物体A 相对于小车仍然静止，所以受到的弹簧的拉力大小不变，故D 错误.5.[应用滑动摩擦力公式计算/2023吉林吉化一中阶段测试]如图所示，将一张A4纸（质量可忽略不计）夹在水平放置在桌面上的物理书内，书对A4纸的压力大小为2N ，A4纸与书之间的动摩擦因数为0.2，要把A4纸从书中拉出，拉力至少应为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中书静止不动）（C）A.0.2NB.0.4NC.0.8ND.1.2N解析A4纸与书上下两个接触面都有滑动摩擦力，则有f＝2μF N＝2×0.2×2N＝0.8N，当拉力等于摩擦力时，拉力最小，所以有F＝0.8N.命题拓展命题条件变化，设问不变若A4纸上方书页总质量为0.3kg，下方书页总质量为0.2kg，g取10N/kg，其他条件不变，则拉力至少应为（D）A.0.2NB.0.4NC.0.8ND.1.2N解析A4纸与书上下两个接触面都有滑动摩擦力，动摩擦因数相同，且正压力等于上方书页总重力，F N＝mg＝3N，则有f＝2μF N＝2×0.2×3N＝1.2N，当拉力等于摩擦力时，拉力最小，所以有F＝1.2N.方法点拨摩擦力大小的计算命题点3摩擦力的综合分析6.[2024天津一中阶段练习]a、b、c为三个质量相同的木块，叠放于水平桌面上，水平恒力F作用于木块b，三木块以共同速度v沿水平桌面匀速移动，如图所示.则在运动过程中（A）A.b作用于a的静摩擦力为零B.b作用于a的静摩擦力为F3C.b作用于c的静摩擦力为2F3D.b作用于c的静摩擦力为零解析由a木块受力平衡可得，a木块水平方向不受摩擦力，故选项A正确，选项B错误；对b木块，水平方向受力平衡，c作用于b的静摩擦力与水平恒力F是一对平衡力，故c作用于b的静摩擦力大小等于F，由牛顿第三定律得，b作用于c的静摩擦力大小为F，故选项C、D错误.7.[2024福建福州模拟/多选]图示为工人用砖夹搬运砖块的示意图.若工人搬运四块形状相同且重力均为G的砖，当砖处于竖直静止状态时，下列说法正确的是（AC）A.3对2的摩擦力为零B.2对1的摩擦力大小为G，方向竖直向上C.工人对砖夹的力增大，砖夹对砖的水平压力增大，四块砖对砖夹的摩擦力不变D.工人对砖夹的力增大，砖夹对砖的水平压力增大，3对4的摩擦力增大解析以四块砖整体为研究对象，根据力的平衡条件和对称性可知，左、右砖夹对四块砖整体的摩擦力大小均为2G，对1和2整体受力分析，竖直方向受到2G的重力和大小为2G、方向竖直向上的摩擦力而平衡，则3对2的摩擦力为零，故A正确；对1受力分析，受到大小为G的重力，左侧砖夹竖直向上、大小为2G的摩擦力，则2对1的摩擦力大小为G，方向竖直向下，B错误；工人对砖夹的力增大，砖夹对砖的水平压力增大，砖夹对四块砖的摩擦力与四块砖的重力平衡，即大小为4G，砖对砖夹的摩擦力与水平压力无关，故C正确；3对4的摩擦力方向竖直向下，大小为G，与水平压力无关，故D错误.考点2摩擦力的突变模型分类静—静“突变”静—动“突变”动—静“突变”动—动“突变”案例说明物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力发生突变时，物体仍能保持静止状态，物体受到的静摩擦力的大小或方向发生了“突变”物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，若物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”为滑动摩擦力在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑动时，物体将不受摩擦力作用或滑动摩擦力“突变”为静摩擦力某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向改变了，则滑动摩擦力方向将发生“突变”案例图示在水平力F作用下物体静止于斜面放在粗糙水平面上的物体，作用在其滑块以初速度v0冲上斜面后做减速运水平传送带的速度v1大于滑块的初速上，F 突然增大时物体仍静止，则物体所受静摩擦力的大小或方向发生了“突变”上的水平力F 从零逐渐增大，某一时刻物体开始滑动，物体受地面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力动，当到达某位置时静止，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力度v 2，滑块所受滑动摩擦力的方向向右，当传送带突然被卡住不动时，滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左命题点1 “静—静”突变8.一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F 1、F 2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中F 1＝10N ，F 2＝2N ，若撤去F 1，则木块受到的摩擦力为（ C ）A.10N ，方向向左B.6N ，方向向右C.2N ，方向向右D.0解析 当木块受F 1、F 2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的摩擦力的大小为8N ，方向向左，可知最大静摩擦力F f max ≥8N ，当撤去力F 1后，F 2＝2N ＜F f max ，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上的F 2等大反向，C 项正确. 命题点2 “静—动”突变9.某同学用力传感器来探究摩擦力，他将力传感器接入数据采集器，再连接到计算机上.将一质量m ＝3.75kg 的木块置于水平桌面上，用细绳将木块和传感器连接起来进行数据采集，然后沿水平方向缓慢地拉动传感器至木块运动一段时间后停止拉动.获得的数据在计算机上显示出如图所示的图像.下列有关这个实验的说法正确的是（g 取10m/s 2）（ B ）A.0～6s 内木块一直受到静摩擦力的作用B.最大静摩擦力比滑动摩擦力大C.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.8D.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.11解析 在0～2s 内，木块不受外力，此时没有摩擦力，A 错误.由题图可知，用力沿水平方向拉木块，拉力从零开始逐渐增大.刚开始木块处于静止状态，木块受拉力和水平桌面给的静摩擦力，二力平衡，当拉力达到4N时，木块开始发生相对滑动，木块与水平桌面间产生了滑动摩擦力.由题图可知木块与水平桌面间的最大静摩擦力F f m＝4N，而滑动摩擦力F f＝3N，B正确.根据滑动摩擦力公式得μ＝F fF N ＝3N3.75×10N＝0.08，C、D错误.命题点3“动—静”突变10.如图所示，把一重力为G的物体，用一水平方向的推力F＝kt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整墙上，从t＝0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系图是选项中的（B）A B C D解析当墙壁对物体的摩擦力f小于重力G时，物体加速下滑；当f增大到等于G时（即加速度为零时），物体速度达到最大，物体继续下滑；当f＞G时，物体减速下滑.上述过程中摩擦力f＝μF＝μkt，即f－t图像是一条过原点的斜向上的线段.当物体速度减到零后，物体静止，物体受到的滑动摩擦力突变为静摩擦力，由平衡条件知f＝G，此时图像为一条水平线，B正确.命题点4“动—动”突变11.如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37°（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）.质量为1kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行（斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.7），则该滑块所受摩擦力F f随时间变化的图像是（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取初速度v0的方向为正方向，g 取10m/s2）（C）解析滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由F f＝μF N和F N＝mg cos θ，联立解得F f＝5.6N，方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mg sinθ＞μmg cos θ，滑块下滑，滑块所受的摩擦力方向为沿斜面向上，故C项正确.命题拓展命题条件变化，突变类型变化若该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8，则该滑块所受摩擦力F f随时间变化的图像是（B）解析 滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由F f ＝μF N 和F N ＝mg cos θ，联立解得F f ＝6.4N ，方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mg sin θ＜μmg cos θ，滑块不动，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得F'f ＝mg sin θ，代入数据可得F'f ＝6N ，方向沿斜面向上，B 项正确.考点3 牛顿第三定律1.作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是[16] 相互 的，前一个物体对后一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力.物体间相互作用的这一对力叫作作用力和反作用力.2.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向[17] 相反 ，作用在[18] 同一条直线上 .3.表达式：F ＝－F'.4.一对平衡力与一对相互作用力的比较一对相互作用力一对平衡力相同点等大、反向、作用在同一条直线上不 同 点受力物体作用在两个不同的物体上作用在同一个物体上依赖关系 相互依存，不可单独存在无依赖关系，可单独存在力的效果 两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零力的性质一定相同不一定相同对于划龙舟，判断下列说法的正误.（1）桨对水的力和水对桨的力一样大.（ √ ）（2）人对龙舟的压力和龙舟对人的支持力是一对相互作用力.（ √ ）（3）桨对水的作用力消失了，水对桨的作用力还在.（✕）命题点1牛顿第三定律的理解12.[2020浙江1月]如图所示，一对父子掰手腕，父亲让儿子获胜.若父亲对儿子的力记为F1，儿子对父亲的力记为F2，则（B）A.F2＞F1B.F1和F2大小相等C.F1先于F2产生D.F1后于F2产生解析F1和F2是作用力和反作用力，遵循牛顿第三定律，这对力同时产生，同时消失，大小相等，方向相反，故B正确.命题点2相互作用力与二力平衡13.[2024中原名校联考]春节晚会上的杂技《绽放》，可以用“惊、奇、险、美”来形容.如图是女演员举起男演员的一个场景，两位杂技演员处于静止状态.下列说法正确的是（D）A.水平地面对女演员的摩擦力水平向右B.水平地面对女演员的支持力和女演员所受重力是一对平衡力C.女演员对男演员的作用力大小小于男演员对女演员的作用力大小D.女演员对男演员的作用力大小等于男演员所受重力大小解析对男、女演员整体分析，根据平衡条件可知，水平地面对女演员的摩擦力为零，水平地面对女演员的支持力与男、女演员重力之和是一对平衡力，故A、B错误；女演员对男演员的作用力与男演员对女演员的作用力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知，女演员对男演员的作用力与男演员对女演员的作用力大小相等、方向相反，故C错误；对男演员分析，根据平衡条件得，女演员对男演员的作用力大小等于男演员所受重力大小，故D正确.命题点3相互作用力与动态平衡14.[2023海南]如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（B）A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力C.重物缓慢提起的过程中，绳子拉力变小D.重物缓慢提起的过程中，绳子拉力不变解析工人受到三个力的作用，即绳的拉力、地面的支持力和重力，三力平衡，A错；工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，B对；对动滑轮受力分析，由＝mg，其中T为绳子拉力的大小、θ为与动滑轮相连的两段绳的夹角、平衡条件有2T cosθ2m为重物与动滑轮的总质量，随着重物的上升，θ增大，则绳的拉力变大，CD错.1.[2024山东济南摸底考试]如图所示，斜面与水平面的夹角为θ＝53°，质量m＝0.5kg、可视为质点的物块通过磁力吸附在斜面上，磁力方向垂直于斜面，大小为F＝15N.当给物块施加平行于斜面水平向右的拉力T＝3N时，物块仍保持静止.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为μ＝0.5，sin53°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2，则物块受到的支持力N、摩擦力f正确的是（C）A.N＝3NB.N＝15NC.f＝5ND.f＝7.5N解析在竖直截面方向，对物块受力分析，如图1所示，则垂直斜面方向有N＝mg cos θ＋F，解得N＝18N，A、B错误；沿斜面方向有f1＝mg sin θ，解得f1＝4N，在水平面方向，对物块受力分析，如图2所示，由平衡条件有f2＝T，解得f2＝3N，则物块所受的摩擦力f ＝√f12＋f22＝5N，C正确，D错误.图1图22.[2024浙江绍兴诊断考试]如图所示，两瓦片静止叠放在有一定坡度的屋顶上，上瓦片仅与下瓦片接触.下列说法正确的是（C）A.坡度越大，两瓦片间摩擦力越小B.下瓦片受到的弹力是由下瓦片的形变产生的C.上瓦片对下瓦片的摩擦力大小等于下瓦片对上瓦片的摩擦力大小D.在研究瓦片弯曲程度与排水速度关系时，可以将瓦片看成质点解析对上瓦片进行受力分析，有f＝mg sin θ，随着坡度的增大，θ增大，sin θ增大，而瓦片的质量m不变，所以坡度越大，两瓦片间的摩擦力越大，A错误；下瓦片受到的弹力分别是由屋顶的形变和上瓦片的形变产生的【点拨：弹力是由施力物体的形变产生的，即物体的形变会产生对外界的弹力】，B错误；上瓦片对下瓦片的摩擦力与下瓦片对上瓦片的摩擦力是一对作用力与反作用力，它们等大反向，C正确；研究瓦片弯曲程度与排水速度关系时，需要观察瓦片的弯曲程度，所以不可以将瓦片看成质点，D错误.3.[曲辕犁和直辕犁/2021广东]唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力.设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为α和β，α＜β，如图所示.忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是（B）A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大C.曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力D.直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力解析由牛拉耕索的力F大小相等和α＜β可知，F sin α＜F sin β，F cos α＞F cos β，即耕索对曲辕犁拉力的水平分力小于对直辕犁拉力的水平分力，耕索对曲辕犁拉力的竖直分力大于对直辕犁拉力的竖直分力，选项A错误，选项B正确；由牛顿第三定律可知，无论是曲辕犁匀速前进时还是直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力都等于犁对耕索的拉力，选项C、D均错误.1.[2024天津滨海大港一中阶段练习]下列说法正确的是（B）A.物体所受弹力的反作用力可以是摩擦力B.放在桌面上的物体受到的支持力是由于桌面发生形变而产生的C.滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反，但一定与运动方向共线D.形状规则的物体的重心必在其几何中心解析作用力与反作用力一定是同种性质的力，所以物体所受弹力的反作用力不可以是摩擦力，选项A错误；放在桌面上的物体受到的支持力是桌面对物体的弹力，是桌面发生形变产生的，选项B正确；滑动摩擦力的方向与物体的实际运动方向无关，只与物体相对运动方向相反，可能与物体运动方向相同，也可能相反，不一定与运动方向共线，选项C错误；物体的重心位置与物体的质量分布和形状有关，形状规则的物体的重心不一定在其几何中心，选项D错误.2.[传统文化/2024湖南模拟预测]图甲是一种榫卯连接构件.相互连接的两部分P、Q如图乙所示.图甲中构件Q固定在水平光滑地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为μ，沿P的轴线OO'用大小为F的力才能将P从Q中拉出.若各接触面间的弹力大小均为F N，滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等，则F N的大小为（A）。

研究生课程纳米光学(Nano-Optics)第二讲:光与物质的相互作用董国艳中国科学院大学材料科学与光电技术学院1你知道吗？…光进入绝缘体(电介质)会发生什么？电解质材料是否总是透明无损耗的？23本讲内容− 电磁波的产生与传播− 麦克斯韦方程− 本构关系− 时谐场− 电介质的极化− 边界条件− 波动方程− 复介电常数3.微观和宏观材料理论− 自由和束缚电子− 绝缘体/电解质的电磁响应:Lorentz model−金属的电磁响应:Drude model （后面讲讨论）1. 电磁理论2. 材料的光学性能− 吸收4. 利用纳米结构设计光与物质相互作用的实例——生成双折射−散射−色散4①电场和磁场共存②电磁波是横波③电场和磁场方向互相垂直④和传播速度相同、相位相同⑤电磁波速⑥电磁波具有波的共性——在介质分界面处有反射和折射光计算的数学基础是电磁场理论。

由于光是电磁波，因此电磁场理论可以解释和计算光学现象。

1、电磁理论//E H k ⨯HE με=1800s m 10997921-⋅⨯==.c με真空中介质中1v εμ=E H k cn v =00μεεμ=r r με=r ε≈折射率5B电磁波的产生与传播变化的磁场激发电场:E tB ∂∂t D ∂∂变化的电场激发磁场:B EE xBB E 变化的电磁场在空间以一定的速度传播就形成电磁波.6用复数表示，平面波有如下关系exp(ia )=cos a +i sin a平面波的电场可表示为0xp(i i )(,)E r t E e k r t ω=⋅-同样，磁场的复数形式0xp(i i )(,)H r t H e k r t ω=⋅-平面电磁波平面波的电场可表示为)(0t r k E t x E ω-⋅=cos ),(E 0为振幅，t 为时间，ω为角速度，ω=2πf ，f 为频率，k 为波矢，k =2π/λ，r 为位置矢量7旋度公式怎样描述光的波动性质?(1831–1879)∇⋅D =ρext∇⋅B =0∇⨯E =-∂B /∂t ∇⨯H =∂D /∂t +J ext散度公式如果没有外部电荷和电流divergence:散度，curl:旋度，macroscopic:宏观的D=电位移矢量E=电场强度矢量，B=磁感应强度矢量H=磁场强度矢量ρext =外部电荷密度J ext =外部电流密度麦克斯韦方程7–Maxwell’s equations∇⨯H =∂D /∂t连接4个宏观场量E ,H ,D ,B ∇⋅D =0∇⋅B =0∇⨯E =-∂B /∂t 80ρ=⋅∇D t B E ∂∂-=⨯∇0=⋅∇B t D j H ∂∂+=⨯∇ 00div ρ=DtB E ∂∂-=rot 0div =B tDj H ∂∂+=0rot 散度：div = divergence旋度：rot = rotationzk y j x i ∂∂+∂∂+∂∂=∇ 算符说明：麦克斯韦电磁场方程的微分形式∇为微分算子，也称Hamilton 算子, 定义为9标量场的梯度是矢量场：k z j y i x∂∂+∂∂+∂∂=∇φφφφ),,(z y x φφ=矢量场的散度是标量场：k A j A i A A z y x++=zA y A x A A zy x ∂∂+∂∂+∂∂=⋅∇ 矢量场的旋度还是矢量场：k y A x A j x A z A iz A y A A x y z x y z )()()(∂∂-∂∂+∂∂-∂∂+∂∂-∂∂=⨯∇⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂∂∂=z y x A A A z y x k j i1010真空平行板电容器介电材料电场电位移极化强度金属板表面的(正的与负的)自由电荷介电材料表面的束缚电荷真空介电常数(8.85×10-12As/Vm )相对介电常数电容0εεε=r 电介质的极化11材料可按其对外电场的响应方式区分为两类：导电材料：以电荷长程迁移即传导的方式对外电场作出响应，导体中的自由电荷在电场作用下定向运动，形成传导电流。

第二章：相互作用1、如图所示，在固定斜面上的一物块受到一外力F 的作用，F 平行于斜面向上．若要物块在斜面上保持静止，F 的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F 1和F 2(F 2＞0)．由此可求出( )A ．物块的质量B ．斜面的倾角C ．物块与斜面间的最大静摩擦力D ．物块对斜面的正压力2、如图所示，将两相同的木块a 、b 置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁．开始时a 、b 均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a 所受摩擦力F f a ≠0，b 所受摩擦力F f b ＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间( )A ．F f a 大小不变B ．F f a 方向改变C ．F f b 仍然为零D ．F f b 方向向右3、如图所示，细线的一端系一质量为m 的小球，另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行．在斜面体以加速度a 水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T 和斜面的支持力F N 分别为(重力加速度为g )( )A ．T ＝m (g sin θ＋a cos θ) F N ＝m (g cos θ－a sin θ)B ．T ＝m (g cos θ＋a sin θ) F N ＝m (g sin θ－a cos θ)C ．T ＝m (a cos θ－g sin θ) F N ＝m (g cos θ＋a sin θ)D ．T ＝m (a sin θ－g cos θ) F N ＝m (g sin θ＋a cos θ)4、如图，滑块A 置于水平地面上，滑块B 在一水平力作用下紧靠滑块A (A 、B 接触面竖直)，此时A 恰好不滑动，B 刚好不下滑．已知A 与B 间的动摩擦因数为μ1，A 与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A 与B 的质量之比为( )A.1μ1μ2B.1－μ1μ2μ1μ2C.1＋μ1μ2μ1μ2D.2＋μ1μ2μ1μ25、如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg 的小球A 悬挂到水平板的M 、N 两点，A 上带有Q ＝3.0×10－6 C 的正电荷．两线夹角为120°，两线上的拉力大小分别为F 1和F 2.A 的正下方0.3 m 处放有一带等量异种电荷的小球B ，B 与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g ＝10 m/s 2；静电力常量k＝9.0×109 N·m 2/C 2，A 、B 球可视为点电荷)，则( )A ．支架对地面的压力大小为2.0 NB ．两线上的拉力大小F 1＝F 2＝1.9 NC ．将B 水平右移，使M 、A 、B 在同一直线上，此时两线上的拉力大小F 1＝1.225 N ，F 2＝1.0 ND ．将B 移到无穷远处，两线上的拉力大小F 1＝F 2＝0.866 N6、如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态．现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)，与稳定在竖直位置时相比，小球的高度( )A ．一定升高B ．一定降低C ．保持不变D ．升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定7、如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O 点．现用水平力F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力F N 以及绳对小球的拉力F T 的变化情况是( )A ．F N 保持不变，F T 不断增大B ．F N 不断增大，F T 不断减小C ．F N 保持不变，F T 先增大后减小D ．F N 不断增大，F T 先减小后增大8、如图，柔软轻绳ON 的一端O 固定，其中间某点M 拴一重物，用手拉住绳的另一端N 。

第2讲力的合成与分解考点一力的合成1.如图所示,某物体在四个共点力作用下处于平衡状态，若将F4=N的力沿逆时针方向转动90°,其余三个力的大小和方向不变，则此时物体所受合力的大小为（)A.0B。

2 N C.2N D。

N【解析】选B。

物体在四个共点力作用下处于平衡状态，合力为零，F4的方向沿逆时针方向转过90°角,此时与其他三个力的合力大小相等，方向垂直，则物体受到的合力为F合=F4=2 N,选项B正确，A、C、D错误。

2.(2019·邯郸模拟) 在平面内有作用于同一点的四个力，以力的作用点为坐标原点O，四个力的方向如图所示，其中F1=6 N,F2=8 N,F3=4 N，F4=2 N.这四个力的合力方向指向（）A.第一象限B.第二象限C。

第三象限D。

第四象限【解析】选A。

F1=6 N,方向沿x轴的正向;F3=4 N，沿x轴负向；故F1与F3的合力F13沿着x轴的正方向，为2 N；F2=8 N，沿y 轴正向；F4=2 N，沿y轴负向；故F2与F4的合力F24为6 N,沿着y轴正方向;最后再将F13与F24合成，故合力F1234为2N，指向第一象限，选项A正确,B、C、D错误。

3.如图，两个共点力F1、F2大小恒定，当两者的夹角θ从120°逐渐减小到60°的过程中，合力(）A。

逐渐增大B.逐渐减小C。

先增大后减小D.先减小后增大【解析】选A。

力是矢量，合成遵循平行四边形定则，两个共点力F1、F2大小恒定,根据平行四边形定则,两个分力的夹角越大，合力越小，夹角越小，合力越大，选项A正确，B、C、D错误。

4。

某物体同时受到2个共点力作用，在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格的边长均表示1 N大小的力），物体所受合外力最大的是()【解析】选C。

A图中，将F1与F2进行合成，求得合力的大小为F合=3 N，如图甲所示；B图中，将F1与F2进行合成，求得合力的大小为F合=N=5 N，如图乙所示；C图中，将F1与F2进行合成，求得合力的大小为F合=4N，如图丙所示；D图中，将F1与F2进行合成，求得合力的大小为F合=3 N,如图丁所示，故选项C符合题意。

相互作用 第2讲 弹力（教师版）一、弹性形变和弹力弹簧形变，撤去力后能否恢复原状？ 超过弹簧的弹性限度，弹簧还能恢复原状吗？物体发生形变，在恢复原状的过程中，会对与它接触的物体产生一个力的作用。

这个力是什么力？ 1.弹性形变(1)形变：物体在力的作用下形状或体积发生改变的现象。

(2)弹性形变：物体在形变后撤去作用力能够恢复原状的形变。

2.弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用。

3.弹性限度：如果形变过大，形变超过一定的限度，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度。

[理解概念]判断下列说法是否正确。

(1)接触的物体间一定有弹力。

(×)(2)弹力可以发生在没有接触的物体之间。

(×)(3)有些物体的形变是明显的，有些物体的形变是微小的。

(√)二、几种弹力及方向压缩的弹簧，要恢复原状，对小明的作用力方向怎样？运动员起跳时，向下压跳板，跳板向下弯曲，跳板在恢复原状时对运动员的力方向怎样？1.弹力的方向弹力总是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反或与物体发生形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上。

2.三种常见弹力的方向[理解概念]判断下列说法是否正确。

(1)支持力的方向一定指向被支持的物体。

(√)(2)杆的弹力方向只能沿着杆。

(×)(3)弹簧的弹力方向一定沿着弹簧的轴线方向。

(√)三、胡克定律1.内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比，即F＝kx。

2.劲度系数：其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号N/m，是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。

[理解概念]判断下列说法是否正确。

(1)在弹性限度内，同一根弹簧被拉的越长弹力越大，弹力大小与弹簧长度成正比。

(×)(2)在弹性限度内，两根弹簧被拉长相同的长度，弹力的大小一定相等。

(×)(3)在弹性限度内，同一根弹簧被拉伸长度x和被压缩长度x，弹力的大小相等。

专题02 相互作用——力01专题网络·思维脑图02考情分析·解密高考03高频考点·以考定法04核心素养·难点突破05创新好题·轻松练习考点内容要求 考情力的合成与分解基本运算 c 2023·重庆·1、广东·2、山东·2、浙江6月· 6 浙江1月·2、海南·3、江苏·72022·辽宁·4、浙江1月·4（·5和·7）、浙江6月·10、广东·1、河北·7、湖南·5、重庆·1、海南·7、2021·重庆·1、广东·3、湖南·5、浙江1月· 4 2020·海南·2、北京·11、山东·8、浙江1月· 2、 浙江6月·3（·10）、全国III ·22019·天津·2、全国I ·6、全国II ·3、全国III ·3、浙江6月·6（·11）牛顿运动第一第三定律的运用 c 对研究对象的受力分析 c 共点力的静态平衡分析方法 c 共点力的动态平衡分析方法c学 习 目 标 1. 熟悉掌握力的合成与分解的基本计算，熟练掌握利用三角函数求解合力或分力的大小。

2.清楚牛顿第一第三定律的内容，理解平衡力或相互作用力的区别。

3.掌握受力分析的方法，清楚对各种性质力的分析步骤，理解整体法和隔离法的使用条件，能做到对判别不同题型优先使用哪种受力分析方法和各研究对象的优先受力分析次序。

4.清楚静态平衡的分析方法：合成法或分解法，正交分解法的使用条件。

5.熟练掌握动态平衡分析方法，即解析法、图解法、相似三角形法、辅助圆法等的使用条件。