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【期中知识点归纳】(人教版2019)2023-2024学年高一上册物理 必修1 第三章 相互作用——力 试卷.zip
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一.重力与弹力
1.力的概念
(1)定义:一个 的作用.
(2)力的三要素: 、方向和 .
(3)单位:牛顿,简称牛,符号:N.
二.重力
1.定义:由于地球的 而使物体受到的力.
2.方向: .
3.大小:,g是 .
4.作用点——重心
(1)重心:一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可以认为 ,这一点叫作物体的重心.
(2)决定因素:①物体的形状;② .
三.力的表示方法
1.力的图示:力可以用有向线段表示,有向线段的长短表示力的 ,箭头表示力的 ,箭尾(或箭头)表示力的作用点.
2.力的示意图:只用带箭头的有向线段来表示力的 和 ,不需要准确标度力的大小.
四.弹力
1.形变:物体在力的作用下 或 发生的变化.
2.弹力:发生形变的物体,要恢复原状,对与它 产生的力.
3.常见的弹力:压力和支持力都是弹力,方向跟接触面 ;绳子的拉力也是弹力,方向沿着绳子而指向 的方向.
五.胡克定律
1.弹性形变:物体在发生形变后,如果撤去作用力能够恢复 的形变.
2.弹性限度:如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后物体 (填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度.
3.内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧 的长度x成正比,即.
4.劲度系数:k叫作弹簧的 ,单位是牛顿每米,符号是N/m.表示弹簧“软”“硬”程度的物理量.
六.滑动摩擦力
1.定义:一个物体在另一个物体表面 的时候,会受到另一个物体 它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.
2.产生条件
(1)接触面 .(2)两物体直接接触且相互 (即有弹力).(3)两物体间有 .
3.方向:总是沿着接触面,并且跟物体 运动的方向相反.
4.大小:,为动摩擦因数
5.弹力与摩擦力的关系
若两物体间有摩擦力,则两物体间一定有弹力,若两物体间有弹力,但两物体间不一定有摩擦力.(填“一定有”或“不一定有”)
七.静摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们具有 时,在接触面上会产生 的力.
2.产生条件
(1)接触面 .
(2)两物体直接接触且 (即有弹力).
(3)两物体间有相对运动的 .
3.方向:总是沿着接触面,并且跟物体 的方向相反.
4.大小:.
5.弹力与摩擦力的关系
若两物体间有摩擦力,则两物体间一定有弹力,若两物体间有弹力,但两物体间不一定有摩擦力.(填“一定有”或“不一定有”)
八.牛顿第三定律
1.作用力与反作用力
(1)力是物体对物体的作用,只要谈到力,就一定存在着 物体和 物体.
(2)力的作用是相互的,物体间相互作用的这一对力称为 力和 力.
(3)作用力与反作用力总是互相依存、同时存在的.把它们中的一个力叫做作用力,另一个力叫做反作用力.
2.牛顿第三定律的内容
(1)内容两个物体之间的作用力和反作用力总是 相等, 相反,作用在 上。
(2)表达式:,负号表示与的方向 .
八.合力和分力
1.共点力:几个力如果都作用在物体的 ,或者它们的作用线相交于一点,这几个力叫作共点力.
2.合力与分力:假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的 相同,这个力就叫作那几个力的合力,这几个力叫作那个力的分力.
3.合力与分力的关系:合力与分力之间是一种 的关系,合力作用的效果与分力共同作用的效果 .
九.力的合成和分解
1.力的合成:求几个力的 的过程.
2.力的分解:求一个力的 的过程.
3.平行四边形定则:在两个力合成时,以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个 就代表合力的大小和方向,如图所示,表示与的合力.
4.如果没有限制,同一个力可以分解为 对大小、方向不同的分力.
5.两个以上共点力的合力的求法:先求出 两个力的合力,再求出这个合力与 的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力.
十.共点力的平衡
1.平衡状态:物体静止或做 运动.
2.平衡条件:或,.
3.常用推论
①若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n-1)个力的合力大小 、方向相 .
②若三个共点力的合力为零,则表示这三个力的有向线段 相接组成一个 三角形.
4.处理共点力平衡问题的基本思路
确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论.
5.求解共点力平衡问题的常用方法:
①合成法:一个力与其余所有力的合力 ,常用于非共线三力平衡.
②正交分解法:, ,常用于多力平衡.
③矢量三角形法,把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形,常用于非特殊角的一般三角形.
一.弹力
1.弹力有无的三种判断方法
方法 | 特点 | 适用情况 | 例证 |
条件法 | 根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力 | 多用来判读形变较明显的情况 | 弹簧 |
假设法 | 对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态,若原有状态不变,则此处不存在弹力;若不能保持原有状态,则此处一定有弹力。 | 多用于形变不明显的情况 | |
替换法 | 可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、明显形变的物体替代。 | 多用于形变不明显的情况 |
|
2.弹力方向的判断
面与面 | 点与面 | 点与点 | 点与曲面 | 曲面与平面 |
垂直于接触面 | 垂直于接触面 | 垂直于切面 | 垂直于切面 | 垂直于平面 |
3.轻绳、轻杆、弹性绳和轻弹簧的比较
| 轻绳 | 轻杆 | 弹性绳 | 轻弹簧 |
图示 | ||||
质量大小 | 0 | 0 | 0 | 0 |
受外力作用时形变的种类 | 拉伸形变 | 拉伸形变、压缩形变、弯曲形变 | 拉伸形变 | 拉伸形变、压缩形变 |
受外力作用时形变量大小 | 微小,可忽略 | 微小,可忽略 | 较大,不可忽略 | 较大,不可忽略 |
弹力方向 | 沿着绳,指向绳收缩的方向 | 既能沿着杆,也可以跟杆成任意角度 | 沿着绳,指向绳收缩的方向 | 沿着弹簧,指向弹簧恢复原长的方向 |
弹力大小变化情况 | 可以突变 | 可以突变 | 不能突变 | 不能突变 |
1.(单选•弹力有无的判断)在图中,A、B两物体之间一定有弹力作用的是( )
A. B. C. D.
2.(单选•弹力有无的判断)如图所示,一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成,其上放一球,球与水平面的接触点为a,与斜面的接触点为b。当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时,下列结论正确的是( )
A.球在a、b两点处一定都受到支持力
B.球在a点一定受到支持力,在b点处一定不受支持力
C.球在a点一定受到支持力,在b点处不一定受到支持力
D.球在a点处不一定受到支持力,在b点处也不一定受到支持力
二.摩擦力
1.摩擦力的基础知识:
| 静摩擦力 | 滑动摩擦力 |
定义 | 两个具有相对运动趋势的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力 | 两个具有相对运动的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动的力 |
产生条件 (必要条件) | ①接触面粗糙②接触处有弹力③两物体间有相对运动的趋势(仍保持相对静止) | ①接触面粗糙②接触处有弹力③两物体间有相对运动 |
大小 | ①静摩擦力为被动力,与正压力无关 ②最大静摩擦力大小与正压力有关 | (为动摩擦因数,取决与接触面粗糙程度,为正压力。 |
方向 | 沿着接触面与受力物体相对运动趋势的方向相反 | 沿着接触面与受力物体相对运动的方向相反 |
作用点 | 实际上接触面上各点都是作用点,常把它们等效到一个点上,在作力的图示或示意图时,一般把力的作用点画到物体的重心上。 |
名称 | 释义 |
运动方向 | 指物体相对某参考系(一般以地面为参考系)的运动方向 |
相对运动方向 | 指以其中一个物体为参考系,另一个物体相对该物体的运动方向 |
相对运动趋势方向 | 由两物体间能发生却没有发生的相对运动的方向 |
2.明晰“三个方向:
3.掌握静摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)假设法
(2)状态法:先判断物体的运动状态,然后通过受力分析列方程,若是平衡状态,列平衡方程;若是非平衡状态,列牛顿第二定律,最后确定摩擦力的大小及方向。
(3)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“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。
3.(单选•静摩擦力的判断)如图所示,人用手握住一个油瓶,并确保能使瓶子静止在竖直方向上,以下说法中正确的是( )
A.手握得越紧,油瓶受的摩擦力就会越大
B.手握得越紧,油瓶与手之间的动摩擦因数就会越大
C.手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大
D.往油瓶里添油,油瓶受的摩擦力不变
4.(单选•静摩擦力的判断)如图,在水平桌面上放置一斜面体P,两长方体物块a和b叠放在P的斜面上,整个系统处于静止状态.若将a和b、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1和f2表示.则( )
A.f1≠0,f2=0
B.f1=0,f2≠0
C.f1≠0,f2≠0
D.f1=0,f2=0
5.(单选•传送带上物体所受摩擦力的方向)水平的皮带传动装置如图所示,皮带的速度大小保持不变,将一滑块轻轻地放在A点,开始时滑块在皮带上滑动,当它到达位置C时滑动停止,之后随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地B端。在传送过程中,滑块受到的摩擦力情况为( )
A.在AC段受水平向左的滑动摩擦力 B.在AC段受水平向右的滑动摩擦力
C.在CB段受水平向左的静摩擦力 D.在CB段受水平向右的静摩擦力
6.(单选•滑动摩擦力的计算)如图所示,物体在F = 10N、方向水平向左的拉力作用下,沿水平面向右运动。已知物体与水平面的动摩擦因数µ = 0.2,物体质量m= 5kg,取g = 10m/s2,可知物体所受摩擦力为( )
A.10N,水平向左 B.10N,水平向右
C.20N,水平向左 D.20N,水平向右
三.力的合成和分解
1.力的运算法则:平行四边形定则和三角形定则:
运算法则 | 平行四边形定则 | 三角形定则 |
图解 |
|
|
计算方法 | 以力的图示中F1、F2的线段为邻边作平行四边形,它的对角线即表示合力的大小和方向。 合力的大小 方向 | 把两个矢量的首尾顺次连接起来,第一个矢量的起点到第二个矢量的终点的有向线段为合矢量,再结合几何知识求解。 |
说明 | ①若是多个力的合成,先求其中两个力的矢量合,再把这个矢量与点三个力合成,指导把所有的力合成进去,最后得到的矢量就是这些力的合力;②合力与分力在作用效果上是等效替代的关系,不能重复分析受力;③行四边形定则(或三角形定则)是所有矢量的运算法则,力的分解是;力的合成的逆过程。 |
2.力的合成几种常见情况
特殊 情况 | 两分力互相垂直 | 两分力等大,夹角为 | 两分力等大,夹角为 |
图示 | |||
合力的计算 |
| ||
重要 结论 | ①两个分力一定时,夹角越大,合力越小。②合力一定是,两等大分力的夹角越大,两分力越大。③合力可以大于、小于或等于分力。 |
3.共点力合成时合力大小的范围
(1)两个共点力的大小:当两个分力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小。当两个分力方向相反是,合力最小,为(假设);当两个分力方向相同时,合力最最大,为;故合力的范围是
(1)三个共点力的大小:
①最大值:三个力共线且同向时合力最大,最大值为
②最小值:任取两个力,求出其合力的范围,如果第三个力的这个范围内,则三个力的合力的的最小值为零,此时三个的大小和方向可以组成一个首尾相接的三角形,如右图所示;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里的力的值。
4.力的分解常用方法:
| 正交分解 | 效果分解法 |
分解方法 | 将一个力沿着两个相互垂直的分析分解,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为原则,在动力学,往往以加速度分析和垂直加速度分析为坐标轴 | |
实例分析 | x轴方向上的分力为: y轴方向上的分力为: | 重力分解为拉紧AO线的分力F2和拉紧OB线的分力F1, |
5.将重力按效果分解的常见情况
分力的效果和大小 | 分解的图例 |
质量为m的物体静止在斜面上,其重力产生两个效果:一是使物体沿着斜面下滑,相当于分力F2的作用;二是使物体压紧斜面,相当于分力分F1的作用。 |
|
质量为m的光滑小球被竖直挡板挡住静止于斜面上时,其重力产生两个效果:一是使球压紧挡板,相当于分F1的作用;二是时球压紧斜面,相当于分力F2的作用。 |
|
质量为m的光滑小球被悬挂在竖直墙壁上,其重力产生两个效果:一是时球压紧墙壁,相当于分F1的作用;二是时球拉紧悬线,相当于分力F2的作用。 , | |
质量为m的物体静止在斜面上,被细绳AO和轻杆OC(可绕C自由转动)作用而静止,其重力产生两个效果:一是拉紧绳AO,相当于F1的作用,二是压轻杆OC,相当于分力F2的作用。, |
6.力分解的多解问题
已知条件 | 已知示意图 | 分解示意图 | 解的情况 |
已知合力的大小和方向与两个分力的方向 |
| 唯一解 | |
已知合力的大小和方向与两个分力的大小 | ①或 | 无解 | |
②当
| 两解 | ||
已知合力的大小和方向与一个分力大小和方向 |
|
| 唯一解 |
已知合力的大小和方向与一个分力(F2)大小和另一个分力(F1)的方向 | ① |
| 唯一解 |
② |
| 无解 | |
③ |
| 两解 | |
④ |
| 唯一解 |
7.(多选•合力的计算)某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格的边长表示1 N大小的力),该物体所受的合外力大小错误的是( )
A.图甲中物体所受的合外力大小等于4 N
B.图乙中物体所受的合外力大小等于2 N
C.图丙中物体所受的合外力等于0
D.图丁中物体所受的合外力等于0
8.(多选•特殊角的合力的计算)小娟、小明两人共提一桶水匀速前行,如图所示,已知两人手臂上的拉力大小相等且为,两人手臂间的夹角为,水和水桶的总重力为,则下列说法中正确的是( )
A.当为120°时,
B.不管为何值,均有
C.当时,
D.越大时,越小
D.由平行四边形法则可知,在合力一定时,θ越大,分力越大,故D错误。故选AC。
9.(单选•多力的合成)如图,有五个力作用于同一点O,表示这五个力的有向线段恰分别构成一个正六边形的两条邻边和三条对角线。已知,则这五个力的合力大小为( )
B.
D. D.
10.(单选•按力的效果分解力)如图所示,重力为G的小球静止在斜面上,下列关于重力的两个分力说法正确的是( )
A.F1是小球对挡板的压力,大小为
B.F2是小球对斜面的正压力,大小为
C.F1是小球所受重力的一个分力,大小为
D.由于重力的存在,小球同时受G、F1、F2的作用
11.(单选•力的正交分解)如图所示,某工人正在修理草坪,推力F与水平方向成α角,割草机沿水平方向做匀速直线运动,则推力F在水平方向的分力大小为( )
A. B.
C. D.
12.(单选•力分解的讨论)如图所示,将一个的力分解为两个分力,如果已知其中一个不为零的分力的方向与F成30°角,则下列说法正确的是( )
A.另一分力的方向可能与F平行
B.另一分力的大小可能小于10N
C.的大小不可能小于5N
D.另一分力的方向与的方向垂直时,最小
四.受力分析
1.受力分析的基本思路
2、受力分析4个易错点
(1)不要把研究对象所受到的力与研究对象对其他物体的作用力混淆,只分析研究对象受到的力,不分析研究对象对其他物体的力
(2)每一个力都应找出其施力物体,找不到施力物体的力是不存在的。
(3)只分析物体实际受到的性质力,不分析合力和分力。
(4)对整体进行受力分析时,组成整体的几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中画出;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成外力,要在受力分析图中画出。
13.(单选•连接体的受力分析)如图所示,在竖直向上的恒力F作用下,a、b两物体紧挨竖直墙面处于静止状态,则关于它们的受力情况,下列说法正确的是( )
A.a一定受到4个力
B.a可能受到3个力
C.a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力
D.a与b之间不一定有摩擦力
14.(多选•连接体的受力分析)如图所示,A、B两物块叠放在一起,在光滑水平面上向右匀速运动,此时给物块A施加一个水平向左的拉力,物块A和B仍保持相对静止一起向右运动过程中( )
A.物块B对A的摩擦力方向水平向左
B.物块B受到的摩擦力大小等于F
C.物块A和B各受到四个力的作用
D.物块B对物块A的支持力是由于物块B形变引起的
五.动态平衡
1.所谓动态平衡问题,是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,通常利用图解法解决这类问题。
2.基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”
| 适用对象 | 如何使用 | 图解法举例 |
图解法 | 物体受到三个力的作用,其中一个力的大小、方向均不变(一般是重力),一个力的方向不变、大小变化;一个力的大小和方向均变化 | 画受力分析图,如右图所示,作出力的平行四边形或矢量三角形,如右图,依据某一参量的变化,分析各边的变化从而确定未知力的大小和方向的变化情况。 | 结合图b可知T1一直减小,T2先减小后怎大,当T1和T2垂直时,有最小值为。 |
解析法 (正交分解法) | 物体受到三个及三个以上的力,且某一夹角发生变化 | 静力进行正交分解,两个方向上列平衡方程,利用三角函数表示出各作用力与变化角度之间的关系,从而判断各力的变化。 | |
相似三角形法 | 物体受到三个力的作用 | 根据已知条件画出不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形,确定对应边,利用三角形相似知识列出比例式,确定未知量大小的变化情况。 |
3.动态平衡的三种典型解法
15.(单选题•正交分解法)如图所示,人和物体均处于静止状态。人拉着轻绳在水平地面上后退一步后,人和物体仍保持静止。不计绳与滑轮的摩擦。下列说法中正确的是( )
A.绳的拉力变小
B.人所受合力变小
C.地面对人的摩擦力变小
D.人对地面的压力变大
16.(单选题•图解法)如图所示,细线一端固定在横梁上,另一端系着一个小球。给小球施加一力F,小球平衡后细线与竖直方向的夹角为,现保持不变,将F由图示位置逆时针缓慢转至与细线垂直的过程中。则下列说法正确的是( )
A.F一直变小
B.F先变小后变大
C.细线的拉力一直变大
D.细线的拉力先变小后变大
17.(单选题•相似三角形法)把一光滑圆环固定在竖直平面内,在光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔,如图所示.质量为m的小球套在圆环上,一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住.现拉动细线,使小球沿圆环缓慢下移.在小球移动过程中手对细线的拉力F和圆环对小球的弹力F的大小变化情况是( )
A.F不变,增大 B.F不变,减小
C.F减小,不变 D.F增大,不变
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