2021届全国新高考物理冲刺复习 相互作用-力

2021届全国新高考物理冲刺复习

《相互作用一一力》

3.1重力与弹力

一、重力及重心的理解

1、对重力的理解

(1)产生：重力是由于地球的吸引而产生的，但由于地球自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力.与

引力相比，重力大小稍微小一些(两极除外)，方向稍微偏一些(两极和赤道除外)。

(2)大小：G=mg,同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小。

(3)方向：竖直向下，除了赤道和两极，竖直向下并不是指向地球的球心。

2、重心的性质及确定方法

(1)重心的特点：重心是重力的等效作用点，并非物体的其他部分不受重力作用。

(2)重心的位置及决定因素

①位置：重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。

②决定因素

a.物体质量分布情况。

b.物体的形状。

(3)重心位置的确定方法

①质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上。

②形状不规则的薄形物体，可用支撑法或悬挂法来确定重心。

二、弹力的有无及方向判断

1、产生弹力必备的两个条件

(1)两物体间相互接触。

(2)发生弹性形变。

2、判断弹力有无的三种常见方法

(1)直接判断：对于形变较明显的情况，可根据弹力产生条件直接判断。

(2)间接判断

①分析物体所受其他力的情况。

②根据物体的运动状态分析物体应具有的受力特点。

③结合前两点推断物体是否还需受弹力作用。

(3)“假设法”判断：常见以下三种情形。

①假设与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的状态是否变化，若状态不变，则此处不存在弹力,

若状态变化，则此处存在弹力。

②假设有弹力，看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态.若能保持，则说明有弹力；若不能保持,

则说明没有弹力。

③假设没有弹力，看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态.若能保持，则说明没有弹力；若不能

保持，则说明有弹力。

方法思路例证

假设将与研究对象接触的物体解除接

触，若运动状态不变，则此处不存在

假设法

弹力；若运动状态改变，则此处一定

图中细线竖直、斜面光滑，因去掉斜

存在弹力

面体，小球的状态不变，故小球只受

细线的拉力，不受斜面的支持力

—

用细绳替换装置中的杆，看能不能维

持原来的力学状态，如果能维持，则图中轻杆AB、AC.用绳替换AB,原装

替换法

说明这个杆提供的是拉力；否则，提置状态不变，说明AB对A施加的是拉

供的是支持力力；用绳替换AC,原状态不能维持，

说明AC对A施加的是支持力

L

物体的受力必须与物体的运动状态相

符合，依据物体的运动状态，由力的

状态法图中各接触面均光滑，小球处于静止，

平衡条件(或牛顿第二定律，第四章学

由二力平衡可知，地面对小球的支持

至IJ)列方程，求解物体间的弹力

力和重力就可使小球处于平衡，因此

竖直墙面对小球不产生弹力作用

(3).几种常见弹力的方向

三、实验：探究弹簧弹力与形变量的关系

1、实验步骤

（1）按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时弹簧的长度1。。

钩

码

（2）在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度，并记下钩码的重力。

（3）增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格.以F表示弹力，1表示弹簧的总长度，x=l

一1。表示弹簧的伸长量。

1234567

F/N

1/cm

x/cm

2、数据处理

（1）以弹力F（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图。

（2）以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度

竺

系数，这个常数也可据F-x图线的斜率求解，k=Av,o

（3）得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义。

3、误差分析

（1）偶然误差：由于读数和作图不准产生的误差，为了减小偶然误差要尽量多测几组数据。

（2）系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应使用较轻的弹簧。

3.2摩擦力

1.静摩擦力产生的条件

（D接触面是粗糙的.

（2）两物体相对静止但存在相对运动趋势.

（3）两物体在接触面上有压力（弹力）.

摩擦力与弹力的存在关系：两物体间有摩擦力时，必有弹力；而两物体间有弹力时，不一定有摩擦力.

2.对“相对运动趋势”的理解

(1)相对运动趋势，是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能，但还处于相对静止状态.

(2)相对运动趋势的方向，是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对运动的方向.

3.判断静摩擦力的有无的方法

(1)条件判断法：接触面之间有弹力、粗糙且有相对运动趋势.

(2)假设法:

,不发生相_无相对运一无的*1Mis

_______乙对滑动动趋势摩擦力玄白乂

|假设物而间|醯饕2

磷嗓1发生相一有相对运桢/般

.对滑动动趋势~摩擦力’

4.静摩擦力的方向判定方法

对于相对运动趋势比较明显的情况，可以根据“静摩擦力的方向沿着

直接法

接触面，与相对运动趋势的方向相反”直接判断

假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动，从而确定相对运

假设法

动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向

状态法当物体受力处于平衡状态时，根据二力平衡，判断出静摩擦力的方向

如果相互接触的物体间存在静摩擦力，则必有相应的作用效果，或平

力的作用

衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可利用作用效果确定静摩

效果法

擦力的方向

力的相若甲、乙两物体间有静摩擦力，并且能判断出甲对乙的静摩擦力的方

互性法向，则乙对甲的静摩擦力的方向与甲对乙的静摩擦力的方向相反

5.静摩擦力的大小

静摩擦力的大小范围为0<FWFw“静摩擦力随外力的变化而变化，一般根据物体的受力情况和平衡条件求

解.

一、静摩擦力有无的判断方法

1、直接法：根据静摩擦力的产生条件，直接判断静摩擦力的有无

2、假设法：假设接触面光滑，若研究对象仍保持原状态，则不受静摩擦力；若运动状态改变，则受静摩擦

力。

3、力的作用效果判断法：如果相互接触的物体间存在摩擦力，则必有相应的作用效果：平衡其他作用力或

改变受力物体的运动状态，可据此确定有无静摩擦力。

4、相互作用判断法：利用力的相互作用性，若甲对乙有静摩擦力，则乙对甲也有静摩擦力，据此可以判断

物体是否受静摩擦力。

二、两种摩擦力的比较

静摩擦力滑动摩擦力

效果阻碍相对运动趋势阻碍相对运动

产生相同点①相互接触；②相互挤压；③接触面粗糙

条件不同点有相对运动趋势有相对运动

①可根据二力平衡条件求解；②可根据作用力、反作用力

相同点

的特点求解

大小

公式号二〃4,与压力成

不同点大小为

正比

力的

三要①与运动方向无直接关系，可与运动方向相同，也可与运

素相同点动方向相反，或者成一夹角；②与接触面相切；③与同一

方向接触面上的弹力方向垂直

不同点与相对运动趋势方向相反与相对运动方向相反

在接触面上，作力的图示时，可根据等效原理画到物体的

作用点

重心上

3.3牛顿第三定律

一、牛顿第三定律的理解

1、实验性：牛顿第三定律是一个实验定律。

2、普遍性：牛顿第三定律中的“总是”是强调对于任何物体，无论何时、何地、何种情况、何种条件，两

个力等大、反向、共线的关系都成立，与物体的质量、形状、运动状态及参考系的选取等因素均无关。

3、同时性：作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，没有先后之分，也没有主次之别，具

有成对出现、形影相随的特点。

4、等值性：作用力与反作用力总是大小相等。平衡状态和非平衡状态下的相互作用力都是一对等大的力。

“以卵击石”时，“卵”与“石”之间的相互作用力大小相等。

5、共线性：物体之间的作用力与反作用力永远在一条直线上，但方向相反。

6、异体性：作用力与反作用力分别作用在两个物体上，施力物体同时也是受力物体。

7、同性质：作用力与反作用力一定是同性质的一对力。

二、受力分析的几点注意事项

1、作研究对象的受力图，通常只画出根据性质命名的力，不要把按效果分解的力或合成的力分析进去。

2、区分内力和外力：对几个物体组成的系统进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力

图中出现；当把其中的某一物体单独隔离分析时，原来的内力可能变成外力，要画在受力图上。

3、防止“添力”：找出各力的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在。

4、防止“漏力”：按照重力、弹力、摩擦力、其他力的步骤进行分析，这是防止“漏力”的有效方法。

5、受力分析还要密切注意物体的运动状态，运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力的有无、大小及方向。

三、作用力、反作用力与平衡力的比较

内容作用力和反作用力平衡力

不作

同用作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上

点对

象

依

赖相互依存，不可单独存在，同时产无依赖关系，撤除一个，另一个依然

关生，同时变化，同时消失可存在

系

叠

两力作用效果不可叠加，不可求合两力作用效果可相互抵消，可叠加，

加

力可求合力，且合力为零

性

力

的可以是同种性质的力，也可以是不同

一定是同种性质的力

性种性质的力

质

相同点大小相等、方向相反、作用在一条直线上

3.4力的合成和分解

一、力的合成

(1)几种特殊情况的共点力的合成

类型作图合力的计算

两力等大，夹角为120。

合力与分力等大

(2)力的三角形定则:

将表示两个力的图示(或示意图)保持原来的方向依次首尾相接，从第一个力的作用点，到第二个力的箭

头的有向线段为合力。平行四边形定则与三角形定则如图甲图乙所示：

(3)合力的大小范围

①两个共点力的合成

因一同尸2

即两个力大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小，为，当两力同向时，合力

最大，为。

②三个共点力的组成

三个力共线且同向时，其合力最大，为石+用+用

任取两个力，求出其合力的范围，如果第三个力在这个范围，则三个力的合力最小值为零；如果第三个力

不在这个范围内，则合力最小值等于最大的力减去另外两个力。

二、力的分解

(1)按力的效果分解

①根据力的实际作用效果f两个实际分力的方向

②再根据两个实际分力方向T平行四边形

求da

③最后由三角知识7两分力的大小

(2)正交分解法

①定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。

②建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，以少分解力和容易分解力为原则(即让尽可能多的

力在坐标轴上)

③应用：物体受到多个力作用耳、玛、玛、…，求合力F时，可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解(如图)。

X轴上的合力：Fx=Fxl+Fxl+Fx3+...........

y轴上的合力:Fy=0+42++......................

合力的大小：F+F；

F,

tan0=—―

合力方向：与X轴夹角为0,则FX。

考点一共点力的合成

1.两个共点力的合成

一片内”,石+外，即两个力大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小;

当两力同向时，合力最大.

2.三个共点力的合成

(1)最大值：三个力共线且同向时，其合力最大，为R+F2+F3.

(2)最小值：任取两个力，求出其合力的范围，如果第三个力在这个范围之内，则三个力的合力的最小值为

零，如果第三个力不在这个范围内，则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小的力的大小之和.

3.几种特殊情况的共点力的合成

合力的计算

tan0=—

F=IF^cos—

e_

F与宿夹角为5

合力与分力等大

F'与F夹角为60°

4.力合成的方法

(1)作图法

⑵计算法

若两个力宿、&的夹角为。，如图所示，合力的大小可由余弦定理得到:

考点二力分解的两种常用方法

1.效果分解法

按力的作用效果分解(思路图)

2.正交分解法

(1)定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.

(2)建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(使

尽量多的力分布在坐标轴上)；在动力学中，往往以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系.

(3)方法：物体受到多个力件、尺、F3、…作用，求合力F时、可把各力向相互垂直的x轴、y轴分解.

x轴上的合力R=RI+F*2+F娘+…

y轴上的合力F尸F，I+%+F,3+…

合力大小F

tan”空

合力方向：与x轴夹角为则Fx

考点三、合力与分力的大小关系

1、两个共点力的合力范围

当两分力石、用大小一定时：

(1)最大值：两力同向时合力最大，F=F«F],方向与两力同向。

（2）最小值：两力方向相反时，合力最小，尸=1片一玛I,方向与两力中较大的力同向。

（3）合力范围：两分力的夹角四°°'8'180°）不确定时，合力大小随夹角e的增大而减小，所以合力大

小的范围是"玛一玛5尸4居+玛。

2、三个共点力的合力范围

（1）最大值：当三个力方向相同时，合力F最大，耳皿=月+三：+月。

（2）最小值：

①若其中两个较小的分力之和（FI+FJ》F3时，合力的最小值为零，即月一"。；

②若其中两个较小的分力之和S+Fz）＜F3时，合力的最小值4m=片一（耳+耳）。

（3）合力的取值范围：外成《尸《石+月+石。

考点四、力的分解中的定解条件

1、已知合力和两个分力的方向时，有唯一解。

,,F.的方向

2霜

甲乙

2、已知合力和一个分力的大小和方向时，有唯一解。

3、已知合力F以及一个分力片的方向和另一个分力用的大小时，若F与的夹角为a,有下面几种可能:

①当7a时，有两解，如图甲所示；

②当月=4加a时，有唯一解，如图乙所示；

③当月〈良”也时，无解，如图丙所示；

④当月〉?时，有唯一解，如图丁所示。

4、一个力在不受条件限制下可分解为无数组分力

将某个力进行分解，如果没有条件约束，从理论上讲有无数组解，因为同一条对角线可以构成的平行四边

形有无穷多个（如图所示），这样分解是没有实际意义的。实际分解时，一个力按力的作用效果可分解为一

组确定的分力。

3.5共点力的平衡

一、共点力平衡条件的推论：

1、二力平衡：二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

2、三力平衡

（1）其中任意两个力的合力必定与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

（2）三力交汇原理：

当物体受到三个非平行的力的作用而平衡时，这三个力必交于一点（包括反向延长线相交于一点）。

（3）当物体受到三个非平行的、大小相等的力的作用而平衡时，这三个力的夹角互为120°。

（4）当物体受到三个非平行的、互为120°的力的作用而平衡时，这三个力大小相等。

3、多个共点力的平衡：物体在多（n）个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力必与剩下的（n-1

个）力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

4、在共点力作用下物体处于平衡状态，则物体所受的合力为零，因此物体在任一方向上的合力都为零。

二、解决共点力平衡问题的常用方法

适用条件注意事项优点

(1)表示三个力大小的线段

物体受三个力作用长度不可随意画

合成法对于物体所受的三

而平衡(2)两力的合力与第三个力个力，有两个力相互

等大、反向垂直或两个力大小

将某一个力按力的效果分解相等的平衡问题求

物体受三个力作用

效果分解法则其分力分别与物体受到的解较简单

而平衡

另外两个力等大、反向