高中物理必修一第三章 相互作用知识点汇总及练习题

第三章 相互作用知识点汇总及练习题

1．力的本质

(1)力的物质性：力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一—施力物体和受力物体，力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。

(2)力的相互性：力是成对出现的，作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线，属同性质的力、分别作用在两个物体上，作用效果不能抵消。

(3)力的矢量性：力有大小、方向，对于同一直线上的矢量运算，用正负号表示同一直线上的两个方向，使矢量运算简化为代数运算；这时符号只表示力的方向，不代表力的大小。

练习题：

一、选择题

1、关于力这一概念的认识，下列说法中正确的是（ ）

A 、只有相互接触的物体之间才会有力的作用

B 、弹簧秤与天平都是用来测量力大小的工具

C 、只要物体受到力的作用，运动状态必然发生改变

D 、物体受到的每一个力都有它的施力物体

2．关于力的下述说法中正确的是（ ）

A ．力是物体对物体的作用 B ．只有直接接触的物体间才有力的作用

C ．力可以离开物体而独立存在 D ．力的大小可以用天平测量

3. 关于力的概念，下列说法错误的是

A. 力是物体对物体的作用，离开物体就没有力 B.一个受力物体同时也一定是施力物体

C. 马向前拉车，同时车用同样大小的力向后拉马 D.从空中降落的雨滴不受力的作用

4. 游泳运动员用手和脚向后划水，人就前进，下列说法正确的是（ ）

A ．运动员是受力物体，不是施力物体 B．运动员是受力物体，同时也是施力物体

C ．水是施力物体，不是受力物体

2．力的作用效果

力对物体作用有两种效果：一是使物体发生形变_，二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生，也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。

练习：1. 下列各图中反映力的作用效果是用来改变物体运动状态的是

( )

2. 如图4所示，其中与其它三个力所产生的作用效果不同的是（ ）

3．力的三要素：大小、方向、作用点

完整表述一个力时，三要素缺一不可。当两个力 F1、F2的大小、方向均相同时，我们说F1=F2，但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。

力的大小可用弹簧秤测量，也可通过定理、定律计算，在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号是N 。

4．力的图示和力的示意图

(1)力的图示：用一条有向线段表示力的方法叫力的图示，用带有标度的线段长短表示大小，用箭头指向表示方向，作用点用线段的起点表示。

(2)力的示意图：不需画出力的标度，只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。 练习：1. 画出以下几个力的图示，并指出受力物体和施力物体．

a ．人对车水平向右的推力250N ．

b ．铁锤对钉子竖直向下的打击力400N ．

c ．水对船竖直向上的浮力3.5×105N．

2. 画出下面几个物体受到的重力的图示．

a ．放在水平桌面上的质量m ＝0.05kg 的墨水瓶．

b ．竖直向上飞行的质量m ＝2×103kg 的火箭．

c ．沿着滑梯下滑的质量m ＝30kg 的小孩．

d ．抛出后在空中飞行的质量m ＝4kg 的铅球．

3. 用两根绳子把一个小工艺品挂起来(图1—10) ，小工艺品受到几个力的作用？各是什么物体对它的作用？各是哪种性质的力？各力的方向是怎样的？画出受力的示意图．

4. 质量均匀的钢管，一端支在水平地面上，另一端被一根竖直绳悬吊着(图1—12) ，钢管受到几个力的作用？各是什么物体对它的作用？各是哪种性质的力？各力的方向是怎样的？画出钢管受力的示意图．

5．力的分类

(1)性质力：由力的性质命名的力。如；重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。

(2)效果力：由力的作用效果命名的力。如：拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力：合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。

6．重力

(1)重力的产生：

重力是由于地球的吸收而产生的, 重力的施力物体是地球。

(2)重力的大小：

○1由G=mg计算，g 为重力加速度，通常在地球表面附近，g 取9.8米／秒2，表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛顿。

○2由弹簧秤测量：物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。

(3)重力的方向：

重力的方向总是竖直向下的，即与水平面垂直，不一定指向地心. 重力是矢量。

(4)重力的作用点——重心

○1物体的各部分都受重力作用，效果上, 认为各部分受到的重力作用都集中于一点，这个点就是重力的作用点，叫做物体的重心。

○2重心跟物体的质量分布、物体的形状有关，重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。

(5)重力和万有引力

重力是地球对物体万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力，同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同，但由此引起的重力变化不大，一般情况可近似认为重力等于万有引力，即：mg=GMm/R2。除两极和赤道外，重力的方向并不指向地心。

重力的大小及方向与物体的运动状态无关，在加速运动的系统中，例如：发生超重和失重的现象时，重力的大小仍是mg

练习题：1. 关于地球上的物体，下列说法中正确的是 （ ）

A ．物体静止时不受到重力作用

B ．物体只有落向地面时才受到重力作用

C ．物体落向地面时比物体上抛时所受的重力小

D ．物体所受重力的大小与物体的质量有关，与物体是否运动及怎样运动无关

2．关于物体的重心，以下说法中正确的是 （ ）

A ．物体的重心不一定在物体上

B ．用线悬挂的物体静止时，细线方向一定通过重心

C ．一块砖平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变

D ．舞蹈演员在做各种优美动作时，其重心的位置不变

3．一个物体所受重力在下列哪些情况下要发生变化 （ ）

A ．把它从赤道拿到南极 B ．把它送到月球上去

C ．把它放到水里 D ．改变它的运动状态

7．弹力

产生条件：

(1)物体间直接接触；

(2)接触处发生形变(挤压或拉伸) 。

弹力的方向：弹力的方向与物体形变的方向相反，具体情况如下：

(1)轻绳只能产生拉力，方向沿绳指向绳收缩的方向.

(2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。

(3)轻杆既可产生压力，又可产生拉力，且方向沿杆。

弹力的大小：弹力的大小跟形变量的大小有关。

○1弹簧的弹力，由胡克定律F=kx,k为劲度系数，由本身的材料、长度、截面积等决定，x 为形变量，即弹簧伸缩后的长度L 与原长L 0的差：x=|L-L0|，不能将x 当作弹簧的长度

L

○2一般物体所受弹力的大小，应根据运动状态，利用平衡条件和牛顿运动定律计算。

1. 下列说法中不正确的是 （ ） ．．．

A ．书放在水平桌面上受到的支持力，是由于书发生了微小形变而产生的

B ．用细木棍拨动浮在水中的圆木，圆木受到的弹力是由于细木棍发生形变而产生的

C ．绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向

D ．支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体

8. 摩擦力

摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种，它们的产生条件和方向判断是相近的。 产生的条件：

(1)相互接触的物体间存在压力；

(2)接触面不光滑；

(3)接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力) 或相对运动的趋势(静摩擦力) 。

注意：不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力，运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力。静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力，受静摩擦力作用的物体不一定静止。滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩擦力，受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。

摩擦力的方向：

沿接触面的切线方向(即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直) ，与物体相对运动(或相对：运动趋势) 的方向相反。例如：静止在斜面上的物体所受静摩擦力的方向沿接触面(斜面) 向上。

注意：相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动，与以地面为参考系的运动不同，故摩擦力是阻碍物体间的相对运动，其方向不一定与物体的运动方向相反。例如：站在公共汽车上的人，当人随车一起启动(即做加速运动) 时，如图所示，受重力G 、支持力N 、静摩擦力f 的作用。当车启动时，人相对于车有向后的运动趋势，车给人向前的静摩擦力作用；此时人随车向前运动，受静摩擦力方向与运动方向相同。

摩擦力的大小：

(1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关，只能根据物体所处的状态(平衡或加速) 由平衡条件或牛顿定律求解。静摩擦力的变化存在一个最大值--最大静摩擦力，即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小(最大静摩擦力与正压力成正比) 。

(2)滑动摩擦力与正压力成正比，即f= N , μ为动摩擦因数，与接触面材料和粗糙程度有关；N 指接触面的压力，并不总等于重力。

(1)手压着桌面向前移动，会明显地感觉到有阻力阻碍手的移动．手对桌面的压力越大，会感到阻力越大．试一试，并说明道理．

(2)重量为100N 的木箱放在水平地板上，至少要用40N 的水平推力，才能使它从原地开始运动．木箱与地板间的最大静摩擦力Fm ＝_______．

(3)在上题中，如果用20N 的水平推力推木箱，木箱是否会从原地移动？有没有相对运动的趋势？所受静摩擦力F ＝_______．用80N 的水平推力推着木箱运动，木箱所受的滑动摩擦力F ＝_______．

(4)用20N 的水平力拉着一块重量为40N 的砖，可以使砖在水平地面上匀速滑动，求砖和地面之间的动摩擦因数．

9. 力的合成

利用一个力(合力) 产生的效果跟几个力(分力) 共同作用产生的效果相同，而做的一种等效替代。力的合成必须遵循物体的同一性和力的同时性。

(1)合力和分力:如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力。

合力与分力的关系是等效替代关系，即一个力若分解为两个分力，在分析和计算时，考虑了两个分力的作用，就不可考虑这个力的作用效果了；反过来，若考虑了合力的效果，也就不能再去重复考虑各个分力的效果。

(2)共点力

物体同时受几个力作用，如果这些力的作用线交于一点，这几个力叫共点力。

如图(a)所示，为一金属杆置于光滑的半球形碗中。杆受重力及A 、 B两点的支持力三个力的作用； N1作用线过球心，N 2作用线垂直于杆，当杆在作用线共面的三个非平行力作用下

处于平衡状态时，这三力的作用线必汇于一点，所以重力G 的作用线必过 N1、N 2的交点0；

图(b)为竖直墙面上挂一光滑球，它受三个力：重力、墙面弹力和悬线拉力，由于球光滑，它们的作用线必过球心。

(3)力的合成定则：

1平行四边形定则：求共点力F 1、F 2的合力，可以把表示F 1、F 2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，如图a 。

练习题：(1)有两个力，一个是8N ，一个是12N ，合力的最大值等于______，最小值等于______．

(2)有两个力，一个是10N ，一个是2N ，它们的合力能等于5N ，10N ，15N 吗？

(3)用两根结实的绳子拉一辆陷在泥地里的车，两条绳对车的拉力都是2000N ，两绳互成45°角．用作图法求出合力的大小和方向．

10. 力的分解

(1)在分解某个力时，要根据这个力产生的实际效果或按问题的需要_进行分解．

(2)有确定解的条件：

①已知合力和两个分力的方向，求两个分力的大小．(有唯一解)

②已知合力和一个分力的大小与方向，求另一个分力的大小和方向．(有一组解或两组解) ③已知合力、一个分力F 1的大小与另一分力F 2的方向，求F 1的方向和F 2的大小．(有两

个或唯一解)

(3)力的正交分解：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法．利用力的正交分解法可以求几个已知共点力的合力，它能使不同方向的矢量运算简化为同一直线上的矢量运算．

力的分解问题的关键是根据力的作用效果，画出力的平行四边

形，接着就转化为一个根据知边角关系求解的几何问题。

(1)在图1－17甲中已知力F 和它的一个分力F1，在图1－17乙

中已知力F 和两个分力的方向，在图1－32丙中已知力F 和它的两个

大小均为F 的分力，用作图法分别画出未知的分力．

答：分别如图1－18甲、乙、丙所示．

(2)一个物体的重量为20N ，把它放在一个斜面上，斜面长与斜面高之比是5∶3．把重力分解，求出平行于斜面使物体下滑的分力和垂直于斜面使物体压紧斜面的分力．（图1－19）

(3)把竖直向下的180N 的力分解为两个分力，一个分力在水平方向上并等于240N ，求另一个分力的大小和方向．（图1-20）

课外延伸：11. 受力分析

受力分析就是把研究对象在给定物理环境中所受到的力全部找出来，并画出相应受力图。

(1)受力分析的依据

①依据各种力的产生条件和性质特点，每种力的产生条件提供了其存在的可能性，由于力的产生原因不同，形成不同性质的力，这些力又可归结为场力和接触力，接触力(弹力和摩擦力) 的确定是难点，两物体直接接触是产生弹力、摩擦力的必要条件，弹力产生原因是物体发生形变，而摩擦力的产生，除物体间相互挤压外，还要发生相对运动或相对运动趋势。

②依据作用力和反作用力同时存在，受力物体和施力物体同时存在。一方面物体所受的每个力都有施力物体和它的反作用力，找不到施力物体的力和没有反作用力的力是不存在的；另一方面，依据作用力和反作用力的关系，可灵活变换研究对象，由作用力判断出反作用力。

③依据物体所处的运动状态：有些力存在与否或者力的方向较难确定，要根据物体的运动状态，利用物体的平衡条件或牛顿运动定律判断。

(2)受力分析的程序

①根据题意选取研究的对象．选取研究对象可以是单个物体或物体的某一部分，也可以是由几个物体组成的系统．

②把研究对象从周围的物体中隔离出来，为防止漏掉某个力，要养成按一般步骤分析的好习惯．一般应先分析重力；然后环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力；最后再分析其他场力(电场力、磁场力) 等．

③每分析一个力，都要想一想它的施力物体是谁，这样可以避免分析出某些不存在的力．如竖直上抛的物体并不受向上的推力，而刹车后靠惯性滑行的汽车也不受向前的“冲力”．

④画完受力图后要进行定性检验，看一看根据你画的受力图，物体能否处于题目中所给的运动状态．

(3)受力分析的注意事项

①只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．

②只分析根据性质命名的力．

③每分析一个力，都应找出施力物体．

④合力和分力不能同时作为物体所受的力．

(4)受力分析的常用方法：隔离法和整体法

隔离法：为了弄清系统(连接体) 内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法． 运用隔离法解题的基本步骤是：

1明确研究对象或过程、状态； ○

2将某个研究对象、某段运动过程或某个状态从全过程中隔离出来； ○

3画出某状态下的受力图或运动过程示意图； ○

4选用适当的物理规律列方程求解． ○

整体法：当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用整体法．

运用整体法解题的基本步骤是：

1明确研究的系统和运动的全过程； ○

2画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图； ○

3选用适当的物理规律列方程求解． ○

隔离法和整体法常常交叉运用，从而优化解题思路和方法，使解题

捷明快．

【例9】 如图所示，斜面小车M 静止在光滑水平面上，一边紧贴

壁。若再在斜面上加一物体m ，且M 、m 相对静止，试分析小车受哪几个力的作用 简墙

12. 共点力作用下物体的平衡

1．共点力的判别：同时作用在同一物体上的各个力的作用线交于一点就是共点力。这里要注意的是“同时作用”和“同一物体”两个条件，而“力的作用线交于一点”和“同一作用点”含义不同。当物体可视为质点时，作用在该物体上的外力均可视为共点力：力的作用线的交点既可以在物体内部，也可以在物体外部。 ，

2．平衡状态：对质点是指静止状态或匀速直线运动状态，对转动的物体是指静止状态或匀速转动状态。

(1)二力平衡时，两个力必等大、反向、共线；

(2)三力平衡时，若是非平行力，则三力作用线必交于一点，三力的矢量图必为一闭合三角形；

(3)多个力共同作用处于平衡状态时，这些力在任一方向上的合力必为零；

(4)多个力作用平衡时，其中任一力必与其它力的合力是平衡力；

(5)若物体有加速度，则在垂直加速度的方向上的合力为零。

3．平衡力与作用力、反作用力

共同点：一对平衡力和一对作用力反作用力都是大小相等、方向相反，作用在一条直线上的两个力。

【注意】①一个力可以没有平衡力，但一个力必有其反作用力。

②作用力和反作用力同时产生、同时消失；对于一对平衡力，其中一个力存在与否

并不一定影响另一个力的存在。

4．正交分解法解平衡问题

正交分解法是解共点力平衡问题的基本方法，其优点是不受物体所受外力多少的限制。

解题依据是根据平衡条件，将各力分解到相互垂直的两个方向上。

正交分解方向的确定：原则上可随意选取互相垂直的两个方向；但是，为解题方便通常的做法是：①使所选取的方向上有较多的力；②选取运动方向和与其相垂直的方向为正交分解的两个方向。在直线运动中，运动方向上可以根据牛顿运动定律列方程，与其相垂直的方向上受力平衡，可根据平衡条件列方程。③使未知的力特别是不需要的未知力落在所选取的方向上，从而可以方便快捷地求解。

解题步骤为：选取研究对象一受力分析一建立直角坐标系一找角、分解力一列方程一求解。

【例13】如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O 点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m l 和m z 的小球，当它们

处于平衡状态时，质量为m 1的小球与0点的连线与水平线的夹角为α=600，两小球的质量比

为( )