相互作用第一单元

相互作用第一单元第一页，共七十一页，2022年，8月28日考试内容和要求内容要求说明滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数Ⅰ形变、弹性、胡克定律Ⅰ矢量和标量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ牛顿定律的应用——共点力的平衡

Ⅱ第二页，共七十一页，2022年，8月28日Textinhere实验分解和合成方法力的分类合力范围分力与合力的关系ClicktoaddTitleClicktoaddTitle状态条件常用方法力的合成与分解共点力的平衡四种基本相互作用力的概念力力第三页，共七十一页，2022年，8月28日一.力的概念力是物体对物体的作用，物体之间的力是相互的力的三要素：大小、方向、作用点作用效果：使物体发生形变；改变物体的运动状态力第四页，共七十一页，2022年，8月28日力的概念——力的特征

物质性力不能脱离物体而存在

矢量性力是矢量，既有大小，也有方向，一般用有向线段来表示

相互性物体间力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体第五页，共七十一页，2022年，8月28日力的图示和示意图力的图示：力可以用带箭头的线段来表示。线段按一定比例（标度）画出，他的长短表示力的大小，它的箭头指向表示力的方向，箭尾或箭头表示力的作用点力的示意图：只在图中画出力的方向（无标度）。粗略的表示作用力的方向、作用点和大小第六页，共七十一页，2022年，8月28日四种基本相互作用万有引力作用12电磁相互作用3强相互作用4弱相互作用第七页，共七十一页，2022年，8月28日力的分类按效果分

按产生条件分

按性质分力的分类

按性质分

按效果分

按产生条件分重力弹力摩擦力分子力电场力磁场力压力支持力拉力动力阻力向心力回复力场力(非接触力)接触力第八页，共七十一页，2022年，8月28日二.常见的三种性质的力三种力

重力

弹力摩擦力第九页，共七十一页，2022年，8月28日产生由于地球的吸引而产生，(万有引力的一个分力)方向

竖直向下大小G=mg,g=9.8N/kg

重心的确定

悬挂法1.重力第十页，共七十一页，2022年，8月28日重力与万有引力的联系与区别重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，但不能认为重力就是地球对物体的吸引作用地球对物体的吸引除产生重力外，还要提供物体随地球自转所需的向心力。万有引力是重力和向心力两个力的合力有些情况下，可不考虑地球的自转效应，近似地认为重力等于万有引力F万GF向心物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力大小不同，重力大小也不同。两极处，物体所受重力最大，大小等于万有引力第十一页，共七十一页，2022年，8月28日重心重心是一个物体各部分所受重力作用的等效作用点重心的位置与物体的形状及质量的分布有关质量分布均匀、形状规则的物体，重心在几何中心上质量分布不均匀的物体，重心的位置不仅与物体的形状有关，还跟物体质量的分布有关。重心不一定在物体上重心的位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。但一个物体的质量分布发生变化时，其重心的位置也发生变化。第十二页，共七十一页，2022年，8月28日典例透析如图两辆车以相同的速度做匀速直线运动，根据桶中所给的信息和所学的知识，你可以得出的结论是：A.物体各部分都受重力作用，但可以认为各部分的重力集中于一点B.重力的方向总是垂直向下C.物体重心的位置与物体形状和质量分布有关D.力是使物体运动的原因GG【AC】第十三页，共七十一页，2022年，8月28日2.弹力产生条件：两个物体直接接触，并发生形变方向：与形变的方向相反弹力的大小:对有明显形变的弹簧，弹力的大小与形变量有关，形变量越大，弹力越大对没有明显形变的物体，弹力大小由物体的受力情况和运动状况共同确定弹簧的弹力遵从胡克定律：F=kx，k称为弹簧的劲度系数，x为形变量，单位是N/m。也可写成：F=kx第十四页，共七十一页，2022年，8月28日说明1：典型物体模型的弹力特点项目轻绳轻杆弹簧形变情况伸长忽略不计认为长度不变可伸长可缩短施力与受力情况只能受拉力或施出拉力能受拉或受压，可施出拉力或压力，也可与杆成一定角度的力能受拉力或受压力，可施出拉力或者压力力的方向始终沿绳不一定沿杆沿弹簧轴向力的变化可发生突变同绳只能发生渐变第十五页，共七十一页，2022年，8月28日说明2：弹力有无的判断根据作用效果对于形变明显的情况，由形变情况直接判断直接判断对形变不明显的情况，可假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若不改变，则此处不存在弹力，若改变，则此处一定存在弹力假设法0201第十六页，共七十一页，2022年，8月28日【例1】图中AC为竖直墙面，AB为均匀横梁，其重为G，处于水平位置。BC为支持横梁的轻杆，A、B、C三处均用铰链连接。试画出横梁B端所受弹力的方向。

如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。杆对物体的弹力不一定沿杆的方向F第十七页，共七十一页，2022年，8月28日【例2】如图所示，小车上固定着一根弯成角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析下列情况下杆对小球的弹力的大小和方向：（1）小车静止；（2）小车匀速直线运动；（3）小车以加速度a水平向右运动。FmgFa=gtanmgmamgmaF杆力由物体的受力情况和运动情况共同决定第十八页，共七十一页，2022年，8月28日典例透析

A.若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力

B.若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下

C.若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上

D.若不计空气阻力，下落过程中，B对A没有压力如图所示：小球B放在真空容器A内，球B的直径正好等于正方体A的边长，将它们以初速度v0竖直向上抛出下列说法正确的是：BA第十九页，共七十一页，2022年，8月28日判断弹力的有无，可以采用假设法：“假设”与研究对象（受力物体）相接触的物体（如题中的绳或接触面）不存在，如果研究对象的运动状态不发生改变，则不受弹力，否则将受到弹力的作用。【例1】画出图中物体A所受的弹力(P为重心，接触面均光滑)F——假设法典例透析第二十页，共七十一页，2022年，8月28日【例2】如图，A、B两个物体的重力分别是GA=3N，GB=4N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F=2N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力，有可能的是A．1N和6NB．5N和6NC．1N和2ND．5N和2N

AB【AD】典例透析——弹簧类问题第二十一页，共七十一页，2022年，8月28日【例3】如图所示，两物体重力分别为G1、G2，两弹簧劲度系数分别为k1、k2，弹簧两端与物体和地面相连。用竖直向上的力缓慢向上拉G2，最后平衡时拉力F=G1+2G2，求该过程系统重力势能的增量。典例透析——弹簧类问题第二十二页，共七十一页，2022年，8月28日典例透析如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，他们的右端守到大小皆为F的拉力作用，而左端的受力情况不同：①中弹簧的左端固定在墙上；②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以l1

、l2

、l3

、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有FFF①②FF③④A.l1>l2B.l4>l3

C.l1>l3

D.l1=l4——弹簧类问题第二十三页，共七十一页，2022年，8月28日3.摩擦力两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙，由相对运动或相对运动趋势。这四个条件缺一不可有弹力没有弹力就没有摩擦力【例】如图所示，A、B两物体叠放在一起，用手托住，让他们静靠在墙上，然后释放，他们同时沿竖直墙面向下滑动，已知mA>mB，分析物体B的受力情况。产生条件：第二十四页，共七十一页，2022年，8月28日条件的把握[例](高考题)如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动，由此可知，A、B间的动摩擦因数1和B、C间的动摩擦因数2有可能是（）(A)1=0，2=0(B)1=0，2≠0(C)1≠0，2=0(D)1≠0，2≠0ABFCBD第二十五页，共七十一页，2022年，8月28日条件的把握如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向运动，传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面，物体以速率v2沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面上，这时速率为v2，则下列说法正确的是（）第二十六页，共七十一页，2022年，8月28日3.摩擦力滑动摩擦力大小：滑动摩擦力F=FN，其中的FN表示正压力，不一定等于重力G，叫动摩擦因数，与相互接触的两个物体的材料以及接触面的情况有关。【例】如图所示，用跟水平方向成α角的推力F推重为G的木块沿天花板向右运动，木块和天花板间的动摩擦因数为，求木块所受的摩擦力大小。摩擦力大小第二十七页，共七十一页，2022年，8月28日3.摩擦力静摩擦力大小：必须明确，静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律F=FN计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，即Fmax=FN（实际上最大静摩擦力略大于滑动摩擦力）静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同决定，其可能的取值范围是：0<Ff≤Fm第二十八页，共七十一页，2022年，8月28日摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小用公式F=FN计算：为动摩擦因数，其大小与接触面的材料，表面的粗糙度有关。滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面大小无关静摩擦力的大小计算：根据物体所受外力及所处状态可分为两种情况。物体处于平衡时,利用力的平衡条件来判断其大小物体有加速度时，若合力为摩擦力，则Ff=ma；若除摩擦力外还有其它力，则先求合力，再求摩擦力第二十九页，共七十一页，2022年，8月28日【例】在图中画出物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向，并计算静摩擦力的大小，已知物体A的质量为m。

（1）物体A静止在倾角为的斜面上；（2）物体A受到水平拉力F作用但仍静止在水平面上；（3）物体A放在车上，在刹车过程中物体相对于车厢静止；（4）物体A与水平传送带一起匀速向右运动。摩擦力大小的计算第三十页，共七十一页，2022年，8月28日【例】如图所示，A、B为两个相同木块，A、B间最大静摩擦力Fm=5N，水平面光滑。拉力F至少多大，A、B才会相对滑动？B从A下方拉出摩擦力大小的计算第三十一页，共七十一页，2022年，8月28日3.摩擦力摩擦力的方向摩擦力方向总是沿着接触面，和物体间相对运动（或相对运动趋势）的方向相反。摩擦力的方向和物体的运动方向可能相同（作为动力），可能反向（作为阻力），可能和物体速度方向垂直。在特殊情况下，可能成任意角度。作为匀速圆周运动的向心力第三十二页，共七十一页，2022年，8月28日av相对判定下列物体所受到摩擦力的方向v摩擦力的方向判定方法（1）假设法：假设没有摩擦力存在（即光滑），看两个物体会发生怎样的相对运动。根据“静摩擦力与物体相对运动的趋势方向相反”来判断静摩擦力方向。（2）根据物体的运动状态，由牛顿定律或平衡条件判断。v放上传送带的物体第三十三页，共七十一页，2022年，8月28日【例】如图所示，质量为m的工件置于水平放置的钢板C上，二者间的动摩擦因数为,由于光滑导槽A、B的控制，工件只能沿水平导槽运动，现在使钢板以速度v1向右运动，同时用力F拉动工件（F方向与导槽平行）使其以速度v2沿导槽运动，则F的大小为A.等于mg B.大于mgC.小于mg D.不能确定√摩擦力方向的判定ABCv2v1ABCv2v1FFf=mgFN第三十四页，共七十一页，2022年，8月28日【例】对如图所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是：A．A轮带动B轮沿逆时针方向旋转B．B轮带动A轮沿逆时针方向旋转C．C轮带动D轮沿顺时针方向旋转D．D轮带动C轮沿顺时针方向旋转BD

摩擦力方向的判定主动轮对皮带的摩擦力方向与皮带运动方向相同皮带对从动轮的摩擦力方向与从动轮运动方向相同第三十五页，共七十一页，2022年，8月28日

【例】物块M置于倾角为的斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用处于静止状态，如图所示.如果将水平力F撤去，则物块 （） A．会沿斜面下滑B．摩擦力的方向一定变化 C．摩擦力的大小变大 D．摩擦力的大小不变FMα解：画出受力图如图示，αFMgsinαFfFf

2=F

2+(Mgsin)2如果将水平力F撤去，Ff1=Mgsin<Ff

摩擦力的大小变小，不会沿斜面下滑B第三十六页，共七十一页，2022年，8月28日

[例]如图所示,把一重为G的物体,用一个F=kt的水平推力压在足够高而平整的竖直墙壁上,t=0时物体的速度为零,试画出物体所受的摩擦力Ff随时间t变化的图象.FFftoG2G第三十七页，共七十一页，2022年，8月28日3.摩擦力摩擦力的作用效果总是起着阻碍物体间

的作用.相对运动(趋势)第三十八页，共七十一页，2022年，8月28日一.选择题1234DDDB5678DBDCD第三十九页，共七十一页，2022年，8月28日二.非选择题9.G=p0S10.FfAB=2NFf地B=1N11.FfAB=15N向右Ff地B=30N向左12.Gp0SFNFf真空第四十页，共七十一页，2022年，8月28日力、重力、弹力（3—1）参考答案1234BBBAD5678ABCA先降后升a/2910111253CCAC131415ABCD（，90）BC第四十一页，共七十一页，2022年，8月28日16.17.k1=10N/m，k2=20N/m力、重力、弹力（3—1）参考答案第四十二页，共七十一页，2022年，8月28日摩擦力（3—2）参考答案1234DABCACD5678ADCC910AAC第四十三页，共七十一页，2022年，8月28日11、15，30，4012、x2/x1

13、

14、B,方案A很难判定木块是否做匀速直线运动15、0.75，9.97m2摩擦力（3—2）参考答案第四十四页，共七十一页，2022年，8月28日再回首摩擦力第四十五页，共七十一页，2022年，8月28日理解一：

摩擦力是高中力学中的常见力，也是力学学习过程中的重点和难点之一，能否正确认识摩擦力，对学习后面相关的知识起着至关重要的作用。由例1可见，摩擦力具有两个显著特点：(1)接触性；(2)被动性．所谓接触性，即指物体受摩擦力作用物体间必直接接触(反之不一定成立)。所谓被动性是指摩擦力随外界约束因素变化而变化．熟知的是静摩擦力随外力的变化而变化，大小0~Fsm。滑动摩擦力也随正压力的变化而变化，大小FK=µFN

。一般情况下Fsm略大于FK第四十六页，共七十一页，2022年，8月28日摩擦力产生的条件：（1）物体间直接接触（2）接触面粗糙（3）接触面间有弹力存在（4）物体间有相对运动或相对运动趋势理解二：条件的把握[例2](高考题)如图1所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动，由此可知，A、B间的动摩擦因数1和B、C间的动摩擦因数2有可能是（）(A)1=0，2=0(B)1=0，2≠0(C)1≠0，2=0(D)1≠0，2≠0ABF图1CBD第四十七页，共七十一页，2022年，8月28日误区之一：摩擦力方向总是与物体的运动方向在同一直线上。[例3]、如图所示,质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍,它与转台转轴OO相距R,物块随转台由静止开始转动,当转速增加到一定值时,物块即将在转台上滑动,在物块由静止到相对转台开始滑动前的这一过程中,转台对物块做的功为（）A．0B．大于kmgR/2C．等于kmgR/2D．小于kmgR/2理解三：从误区说起第四十八页，共七十一页，2022年，8月28日因为物块随转台一起做加速度圆周运动，所以转台施给物块的静摩擦力有两个作用效果：一是提供做圆周运动的向心力（并且随转速增大而增大）；二是提供切向力用来增大线速度的大小。受力如图：Fsm=kmg，Fn＜Fsm=kmgFnF由动能定理：W=mv2/2……(1)Fn=mv2/R……(2)所以得：W=FnR/2＜kmgR/2分析与解Fsm第四十九页，共七十一页，2022年，8月28日误区之一：摩擦力方向总是与物体的运动方向在同一直线上。[例3]、如图所示,质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍,它与转台转轴OO相距R,物块随转台由静止开始转动,当转速增加到一定值时,物块即将在转台上滑动,在物块由静止到相对转台开始滑动前的这一过程中,转台对物块做的功为（）A．0B．大于kmgR/2C．等于kmgR/2D．小于kmgR/2理解三：从误区说起D第五十页，共七十一页，2022年，8月28日启示录11、摩擦力的方向既可以跟物体的运动方向相同(动力)，也可以跟物体的运动方向相反(阻力);即摩擦力方向可以跟物体运动方向在同一条直线上。2、由本例可知：摩擦力的方向又可以跟物体的运动方向垂直(匀速圆周运动)，也可以跟物体的运动方向成一个定角度(加速圆周运动)。即摩擦力方向可以跟物体运动方向不在同一条直线上。但“摩擦力的方向总是跟物体的相对运动或相对运动趋势方向相反”的第五十一页，共七十一页，2022年，8月28日误区之二：认为相互接触的物体间存在两个摩擦力[例4]、如图2所示，在倾角θ=30°的粗糙斜面上放一重量为G的物体，物体能保持静止。现在用与斜面底边平行的力F=G/2推物体，物体恰能做匀速直线运动，则物体与斜面之间的滑动摩擦因数是多少？A同学的解：因为物体有沿斜面下滑的趋势，所以受到一个沿斜面向上的静摩擦力f1=GSinθ。又因为物体在推力F的作用下,应沿水平方向匀速滑动．受到一个与F方向相反的滑动摩擦力作用f2=μN=μmgcosθ=F所以

μ=√3/3f1f2理解四：从误区说起第五十二页，共七十一页，2022年，8月28日受力如图：物体在推力及重力平行斜面的分力作用下，沿斜面斜下方向作匀速直线运动，故物体只受到一个与其运动方向相反（沿斜面斜上方向）的滑动摩擦力作用.Ff=FN=Gcos=[F2+（GSinθ）2]1/2得：μ

=（2/3）1/2分析与解第五十三页，共七十一页，2022年，8月28日启示录2由例3和例4可知：物体相对接触面有相对运动或相对运动趋势时，一个接触面只能受到一个与相对运动或相对运动趋势方向相反的摩擦力的作用，这个摩擦力可以有两个作用效果，但不是同时受到两个摩擦力。

第五十四页，共七十一页，2022年，8月28日误区之三：静止的物体受到静摩擦力的作用，运动的物体受到滑动摩擦力的作用。VBAFa理解五：从误区说起第五十五页，共七十一页，2022年，8月28日静止的物体受到摩擦力不一定是静摩擦力，只有与接触面相对静止的物体受到摩擦力才是静摩擦力；运动的物体受到摩擦力不一定是滑动摩擦力，只有与接触面相对滑动的物体受到摩擦力才是滑动静摩擦力。启示录3第五十六页，共七十一页，2022年，8月28日误区之四：摩擦力大小总与物体间正压力成正比[例6]：小明手握着一个装有水的瓶子，小明越用力，小明对瓶子的摩擦力就越大。

[例7]：如图所示,把一重为G的物体,用一个F=kt的水平推力压在足够高而平整的竖直墙壁上,t=0时物体的速度为零,试画出物体所受的摩擦力f随时间t变化的图象。FftoG2G理解六：从误区说起第五十七页，共七十一页，2022年，8月28日高一物理新教材必修1（人教版）第61页的两副图。能反映出摩擦力的什么特点？第五十八页，共七十一页，2022年，8月28日滑动摩擦力的大小跟压力FN有关，与引起滑动摩擦力的外力的大小无关；而静摩擦力的大小跟压力FN无关，由引起这个摩擦力的外力决定（但最大静摩擦力的大小跟压力FN有关）。启示录4在研究摩擦力时，要特别注意物体间的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，因为二者的大小计算是不同的。因此，在确定摩擦力的大小时，静摩擦力的大小应由引起静摩擦力的外力大小和运动状态来确定，不能用Ff=FN计算第五十九页，共七十一页，2022年，8月28日动静摩擦，首先分清；状态求静，公式求动；压力大小，定要分明；若论方向，相对为要。第六十页，共七十一页，2022年，8月28日误区之五：只要有摩擦力做功，就会“生热”FAB理解七：从误区说起[例8]：质量为2千克的物体A叠放在4千克的长木板B上，已知A、B间的动摩擦因数为0.5，在水平拉力F的作用下在光滑水平面上由静止开始运动。(1)当F=12N时，1秒内系统摩擦生热情况如何？(2)当F=18N时，1秒内系统摩擦生热情况如何？第六十一页，共七十一页，2022年，8月28日FAB解：先判断A、B间的摩擦力是哪种摩擦力设外力为F0时，A、B恰好出现相对滑动则对A：F-m1g=m1a1；则对B：m1g=m2a2；有：a1=a2；代入数据解得：F0=15N；第六十二页，共七十一页，2022年，8月28日解:（1）所以当F=12N时，A、B相对静止（虽然此时F大于m1g）则对AB整体：F=(m1+m2)a；代入数据解得：a=2m/s2；于是：x=at2/2=1m；v=at=2m/s则对A：WF+Wf=m1v2/2-0得：Wf=-8J则对B：Wf=m2v2/2-0得：Wf=8J系统内摩擦力做的总功为：W总=Wf+Wf/=0热Q=Fx-m1v2/2-m2v2/2=0J=W总可见一对静摩擦力做功系统不产生“热”FAB第六十三页，共七十一页，2022年，8月28日（2）所以当F=18N时，A、B相对滑动代入数据解得：a1=4m/s2；于是：x1=a1t2/2=2m；v1=a1t=4m/s则对A：Wf=-m1gx1

=-20J系统内摩擦力做的总功为：W总=Wf+Wf=-7.5J可见一对滑动摩擦力做功系统产生“热”则对A：F-m1g=m1a1；得：a2=2.5m/s2；于是：x2=a2t2/2=1.25m；v2=a2t=2.5m/s则对B：Wf=