导图社区 相互作用
高中物理;相互作用。合力与分立、共点力:作用在物体的同一点,或作用线的延长线交于一点的力;力的合成:求几个力的合力的过程。
编辑于2022-09-15 20:13:07 山东省第二章 相互作用
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形变、弹性、胡克定律
滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力
矢量和标量
力的合成和分解
共点力的平衡
实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系
实验三:验证力的平行四边形定则
基础课
基础课1 重力 弹力 摩擦力
知识点
知识点一 重力
产生
由于地球的吸引而使物体受到的力
大小
与物体的质量成正比,即G=mg。可用弹簧测力计测量重力
反向
总是竖直向下的
重心
其位置与物体的质量分布和形状有关
知识点二 形变、弹性、胡克定律
形变
物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变
弹性
弹性形变
有些物体在形变后撤去作用力能够恢复原状的形变
弹性限度
当形变超过一定限度时,撤去作用力后,物体不能完全恢复原来的形状,这个限度叫弹性限度
弹力
定义
发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力
产生条件
物体相互接触且发生弹性形变
方向
弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反
例题
 
胡克定律
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
表达式
F=kx
k是弹簧的劲度系数,单位为N/m;k的大小由弹簧自身性质决定
x是形变量,但不是弹簧形变以后的长度
例题

知识点三 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力
摩擦力
产生条件
接触面粗糙
相互接触的物体间有弹力
接触面间有相对运动或相对运动的趋势
摩擦力的方向
静摩擦力
总跟接触面相切,并与相对运动趋势方向相反
滑动摩擦力
总跟接触面相切,并与相对运动方向相反
摩擦力的大小
静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关,趋势越强,静摩擦力越大,但不能超过最大静摩擦力,即0<F≤Fm
滑动摩擦力的大小:F=μFN
滑动摩擦力与最大静摩擦力的关系:一般最大静摩擦力比滑动摩擦力略大一些,在许多问题的处理过程中往往认为其大小等于滑动摩擦力
动摩擦因数
定义
彼此接触的物体发生相对运动时,摩擦力的大小和压力的比值
决定因素
与接触面的材料和粗糙程度有关
例题
 
考点
考点1 弹力的分析与计算
“三法”研判弹力的有无
条件法
根据弹力产生的两个条件——接触和形变直接判断
假设法
假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态。若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力。
状态法
根据物体的运动状态,由平衡条件或牛顿第二定律进行判断
弹力方向的判断
常见模型中弹力的方向

根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律判断
计算弹力大小的方法
弹簧、橡皮条等物体的弹力可以由胡克定律F=kx计算
其他弹力可以根据物体的受力情况和运动情况,利用平衡条件或牛顿第二定律来确定大小
跟进题组
  
考点2 摩擦力的分析和计算
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
指以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
由两物体间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
静摩擦力的有无及方向的判断方法
假设法

状态法
根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的方向
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“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向
摩擦力的计算
在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还是滑动摩擦力
滑动摩擦力有具体的计算公式,而静摩擦力要利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等计算
跟进题组
  
易错提醒
计算摩擦力时的三点注意
首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算,静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解

公式F=μFN中,FN为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一定等于物体的重力
滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面积的大小也无关
考点3 摩擦力的突变问题
“静—静”突变
物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生变化时,如果物体仍然保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变
“静—动”突变或“动—静”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,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力
“动—动”突变
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变了,则滑动摩擦力方向发生“突变”
例题

跟进题组
 
核心素养培养
易错问题:摩擦力方向的判定——缜密思维能力的培养 摩擦力方向与运动方向的三类关系
摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反,但与物体的实际运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线
第一类:摩擦力方向与运动方向相同
例题

第二类:摩擦力方向与运动方向相反
例题

第三类:摩擦力方向与运动方向不共线
例题

基础课2 力的合成与分解
知识点
知识点一 力的合成
合力与分力
定义
如果一个力产生的效果跟几个共点力共同作用产生的效果相同,这一个力就叫做那几个力的合力,原来那几个力叫做分力
关系
合力和分力是等效替代的关系
共点力
作用在物体的同一点,或作用线的延长线交于一点的力。如下图1所示均是共点力

力的合成
定义
求几个力的合力的过程
运算法则
平行四边形定则
求两个互成角度的共点力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向
三角形定则
把两个矢量首尾相接,从而求出合矢量的方法

知识点二 力的分解
定义
求一个已知力的分力的过程
遵循原则
平行四边形定则或三角形定则
分解方法
按力产生的效果分解
正交分解

例题
  
知识点三 矢量和标量
矢量
既有大小又有方向的量,相加时遵从平行四边形定则
标量
只有大小没有方向的量,求和时按代数法则相加
例题

考点
考点1 共点力的合成
合力大小的范围


共点力合成的方法
作图法

计算法

多个共点力的合成方法
依据平行四边形定则先求出任意两个力的合力,再求这个合力与第三个力的合力,依次类推,求完为止
跟进题组
  
考点2 力的分解
按力的效果分解

正交分解法
定义
将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法
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(即尽最多的力在坐标轴上);在动力学中,以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系
应用
物体受到多个力作用F1、F2、F3…,求合力F时,可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解


跟进题组
  
核心素养培养
“活结”和“死结”、“动杆”和“定杆”模型——模型建构能力的培养
“活结”和“死结”的比较
“活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线。
“死结”可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。
例题

拓展延伸

针对训练

“动杆”和“定杆”的比较
“动杆”:对于一端有转轴或有铰链的轻杆,其提供的弹力方向一定是沿着轻杆的方向。
“定杆”:一端固定的轻杆(如一端“插入”墙壁或固定于地面),其提供的弹力不一定沿着轻杆的方向,力的方向只能根据具体情况进行受力分析。根据平衡条件或牛顿第二定律确定杆中的弹力的大小和方向。
例题

针对训练

基础课3 共点力的平衡条件和应用
知识点
知识点一 受力分析
受力分析
把研究对象(指定物体)在特定的物理环境中受到的所有力都找出来,并画出受力示意图的过程
受力分析的一般顺序
(1)画出已知力。
(2)分析场力(重力、电场力、磁场力)。
(3)分析弹力。
(4)分析摩擦力。
例题

知识点二 共点力的平衡条件
平衡状态
物体处于静止或匀速直线运动的状态,即a=0
平衡条件


如图甲所示,小球静止不动,如图乙所示,物块匀速运动

例题
 
知识点三 平衡条件的推论
二力平衡
如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反
三力平衡
如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等,方向相反
多力平衡
如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等,方向相反
例题
 
考点
考点1 受力分析
受力分析的基本思路
研究对象的选取方法
整体法
隔离法
基本思路

整体法与隔离法

跟进题组
  
考点2 共点力作用下物体平衡的分析方法
平衡中的研究对象选取
(1)单个物体;
(2)能看成一个物体的系统;
(3)一个结点。
静态平衡问题的解题“五步骤”

例题

跟进题组
  
反思总结
处理平衡问题的三点说明
(1)物体受三力平衡时,利用力的效果分解法或合成法比较简单。
(2)物体受四个或四个以上的力作用时,一般采用正交分解法。
(3)物体只受三个力的作用且三力构成普通三角形,可考虑使用相似三角形法。
考点3 动态平衡问题的分析方法
动态平衡
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,常利用图解法解决此类问题
基本思路
化“动”为“静”,“静”中求“动”
分析动态平衡问题的方法

跟进题组
  
考点4 平衡中的临界、极值问题
临界问题
当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述
极值问题
平衡物体的极值,一般是指在力的变化过程中的最大值和最小值问题
解题思路
解决共点力平衡中的临界、极值问题“四字诀”

跟进题组
  
方法技巧
涉及极值的临界问题的三种解答方法
图解法
根据平衡条件作出力的矢量图,如只受三个力,则这三个力构成封闭矢量三角形,然后根据矢量图进行动态分析,确定最大值和最小值。(如T1的求解方法)
假设推理法
先假设某种临界情况成立,然后根据平衡条件及有关知识进行论证、求解。(如T2的求解方法就是假设法)
数学方法
根据物体的平衡条件列方程,在解方程时采用数学知识求极值。通常用到的数学知识有二次函数求极值、讨论公式求极值、三角函数求极值以及几何法求极值等。(如T3的求解方法)
从教材走向高考
共点力作用下的物体的平衡
题源

拓展