2021屆全國新高考物理沖刺復習

《相互作用一一力》

3.1重力與彈力

一、重力及重心的理解

1、對重力的理解

(1)產生：重力是由于地球的吸引而產生的，但由于地球自轉的影響，重力一般不等于地球對物體的引力.與

引力相比，重力大小稍微小一些(兩極除外)，方向稍微偏一些(兩極和赤道除外)。

(2)大小：G=mg,同一物體的重力隨所處緯度的升高而增大，隨海拔高度的增大而減小。

(3)方向：豎直向下，除了赤道和兩極，豎直向下并不是指向地球的球心。

2、重心的性質及確定方法

(1)重心的特點：重心是重力的等效作用點，并非物體的其他部分不受重力作用。

(2)重心的位置及決定因素

①位置：重心的位置可以在物體上，也可以在物體外。

②決定因素

a.物體質量分布情況。

b.物體的形狀。

(3)重心位置的確定方法

①質量分布均勻、形狀規則的物體的重心在其幾何中心上。

②形狀不規則的薄形物體，可用支撐法或懸掛法來確定重心。

二、彈力的有無及方向判斷

1、產生彈力必備的兩個條件

(1)兩物體間相互接觸。

(2)發生彈性形變。

2、判斷彈力有無的三種常見方法

(1)直接判斷：對于形變較明顯的情況，可根據彈力產生條件直接判斷。

(2)間接判斷

①分析物體所受其他力的情況。

②根據物體的運動狀態分析物體應具有的受力特點。

③結合前兩點推斷物體是否還需受彈力作用。

(3)“假設法”判斷：常見以下三種情形。

①假設與研究對象接觸的物體解除接觸，判斷研究對象的狀態是否變化，若狀態不變，則此處不存在彈力,

若狀態變化，則此處存在彈力。

②假設有彈力，看看研究對象還能否保持平衡或原來的運動狀態.若能保持，則說明有彈力；若不能保持,

則說明沒有彈力。

③假設沒有彈力，看看研究對象還能否保持平衡或原來的運動狀態.若能保持，則說明沒有彈力；若不能

保持，則說明有彈力。

方法思路例證

假設將與研究對象接觸的物體解除接

觸，若運動狀態不變，則此處不存在

假設法

彈力；若運動狀態改變，則此處一定

圖中細線豎直、斜面光滑，因去掉斜

存在彈力

面體，小球的狀態不變，故小球只受

細線的拉力，不受斜面的支持力

—

用細繩替換裝置中的桿，看能不能維

持原來的力學狀態，如果能維持，則圖中輕桿AB、AC.用繩替換AB,原裝

替換法

說明這個桿提供的是拉力；否則，提置狀態不變，說明AB對A施加的是拉

供的是支持力力；用繩替換AC,原狀態不能維持，

說明AC對A施加的是支持力

L

物體的受力必須與物體的運動狀態相

符合，依據物體的運動狀態，由力的

狀態法圖中各接觸面均光滑，小球處于靜止，

平衡條件(或牛頓第二定律，第四章學

由二力平衡可知，地面對小球的支持

至IJ)列方程，求解物體間的彈力

力和重力就可使小球處于平衡，因此

豎直墻面對小球不產生彈力作用

(3).幾種常見彈力的方向

三、實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系

1、實驗步驟

（1）按如圖所示安裝實驗裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時彈簧的長度1。。

鉤

碼

（2）在彈簧下端懸掛一個鉤碼，平衡時記下彈簧的總長度，并記下鉤碼的重力。

（3）增加鉤碼的個數，重復上述實驗過程，將數據填入表格.以F表示彈力，1表示彈簧的總長度，x=l

一1。表示彈簧的伸長量。

1234567

F/N

1/cm

x/cm

2、數據處理

（1）以彈力F（大小等于所掛鉤碼的重力）為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖。

（2）以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數關系，函數表達式中常數即為彈簧的勁度

竺

系數，這個常數也可據F-x圖線的斜率求解，k=Av,o

（3）得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關系，解釋函數表達式中常數的物理意義。

3、誤差分析

（1）偶然誤差：由于讀數和作圖不準產生的誤差，為了減小偶然誤差要盡量多測幾組數據。

（2）系統誤差：彈簧豎直懸掛時未考慮彈簧重力的影響產生的誤差，為減小系統誤差，應使用較輕的彈簧。

3.2摩擦力

1.靜摩擦力產生的條件

（D接觸面是粗糙的.

（2）兩物體相對靜止但存在相對運動趨勢.

（3）兩物體在接觸面上有壓力（彈力）.

摩擦力與彈力的存在關系：兩物體間有摩擦力時，必有彈力；而兩物體間有彈力時，不一定有摩擦力.

2.對“相對運動趨勢”的理解

(1)相對運動趨勢，是指一個物體相對于與它接觸的另一個物體有運動的可能，但還處于相對靜止狀態.

(2)相對運動趨勢的方向，是指假設接觸面光滑時，物體將要發生相對運動的方向.

3.判斷靜摩擦力的有無的方法

(1)條件判斷法：接觸面之間有彈力、粗糙且有相對運動趨勢.

(2)假設法:

,不發生相_無相對運一無的*1Mis

_______乙對滑動動趨勢摩擦力玄白乂

|假設物而間|醯饕2

磷嗓1發生相一有相對運楨/般

.對滑動動趨勢~摩擦力’

4.靜摩擦力的方向判定方法

對于相對運動趨勢比較明顯的情況，可以根據“靜摩擦力的方向沿著

直接法

接觸面，與相對運動趨勢的方向相反”直接判斷

假設接觸面是光滑的，判斷物體將向哪個方向滑動，從而確定相對運

假設法

動趨勢的方向，進而判斷出靜摩擦力的方向

狀態法當物體受力處于平衡狀態時，根據二力平衡，判斷出靜摩擦力的方向

如果相互接觸的物體間存在靜摩擦力，則必有相應的作用效果，或平

力的作用

衡其他作用力或改變受力物體的運動狀態，可利用作用效果確定靜摩

效果法

擦力的方向

力的相若甲、乙兩物體間有靜摩擦力，并且能判斷出甲對乙的靜摩擦力的方

互性法向，則乙對甲的靜摩擦力的方向與甲對乙的靜摩擦力的方向相反

5.靜摩擦力的大小

靜摩擦力的大小范圍為0<FWFw“靜摩擦力隨外力的變化而變化，一般根據物體的受力情況和平衡條件求

解.

一、靜摩擦力有無的判斷方法

1、直接法：根據靜摩擦力的產生條件，直接判斷靜摩擦力的有無

2、假設法：假設接觸面光滑，若研究對象仍保持原狀態，則不受靜摩擦力；若運動狀態改變，則受靜摩擦

力。

3、力的作用效果判斷法：如果相互接觸的物體間存在摩擦力，則必有相應的作用效果：平衡其他作用力或

改變受力物體的運動狀態，可據此確定有無靜摩擦力。

4、相互作用判斷法：利用力的相互作用性，若甲對乙有靜摩擦力，則乙對甲也有靜摩擦力，據此可以判斷

物體是否受靜摩擦力。

二、兩種摩擦力的比較

靜摩擦力滑動摩擦力

效果阻礙相對運動趨勢阻礙相對運動

產生相同點①相互接觸；②相互擠壓；③接觸面粗糙

條件不同點有相對運動趨勢有相對運動

①可根據二力平衡條件求解；②可根據作用力、反作用力

相同點

的特點求解

大小

公式號二〃4,與壓力成

不同點大小為

正比

力的

三要①與運動方向無直接關系，可與運動方向相同，也可與運

素相同點動方向相反，或者成一夾角；②與接觸面相切；③與同一

方向接觸面上的彈力方向垂直

不同點與相對運動趨勢方向相反與相對運動方向相反

在接觸面上，作力的圖示時，可根據等效原理畫到物體的

作用點

重心上

3.3牛頓第三定律

一、牛頓第三定律的理解

1、實驗性：牛頓第三定律是一個實驗定律。

2、普遍性：牛頓第三定律中的“總是”是強調對于任何物體，無論何時、何地、何種情況、何種條件，兩

個力等大、反向、共線的關系都成立，與物體的質量、形狀、運動狀態及參考系的選取等因素均無關。

3、同時性：作用力與反作用力總是同時產生、同時變化、同時消失，沒有先后之分，也沒有主次之別，具

有成對出現、形影相隨的特點。

4、等值性：作用力與反作用力總是大小相等。平衡狀態和非平衡狀態下的相互作用力都是一對等大的力。

“以卵擊石”時，“卵”與“石”之間的相互作用力大小相等。

5、共線性：物體之間的作用力與反作用力永遠在一條直線上，但方向相反。

6、異體性：作用力與反作用力分別作用在兩個物體上，施力物體同時也是受力物體。

7、同性質：作用力與反作用力一定是同性質的一對力。

二、受力分析的幾點注意事項

1、作研究對象的受力圖，通常只畫出根據性質命名的力，不要把按效果分解的力或合成的力分析進去。

2、區分內力和外力：對幾個物體組成的系統進行受力分析時，這幾個物體間的作用力為內力，不能在受力

圖中出現；當把其中的某一物體單獨隔離分析時，原來的內力可能變成外力，要畫在受力圖上。

3、防止“添力”：找出各力的施力物體，若沒有施力物體，則該力一定不存在。

4、防止“漏力”：按照重力、彈力、摩擦力、其他力的步驟進行分析，這是防止“漏力”的有效方法。

5、受力分析還要密切注意物體的運動狀態，運用平衡條件或牛頓運動定律判定未知力的有無、大小及方向。

三、作用力、反作用力與平衡力的比較

內容作用力和反作用力平衡力

不作

同用作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上

點對

象

依

賴相互依存，不可單獨存在，同時產無依賴關系，撤除一個，另一個依然

關生，同時變化，同時消失可存在

系

疊

兩力作用效果不可疊加，不可求合兩力作用效果可相互抵消，可疊加，

加

力可求合力，且合力為零

性

力

的可以是同種性質的力，也可以是不同

一定是同種性質的力

性種性質的力

質

相同點大小相等、方向相反、作用在一條直線上

3.4力的合成和分解

一、力的合成

(1)幾種特殊情況的共點力的合成

類型作圖合力的計算

兩力等大，夾角為120。

合力與分力等大

(2)力的三角形定則:

將表示兩個力的圖示(或示意圖)保持原來的方向依次首尾相接，從第一個力的作用點，到第二個力的箭

頭的有向線段為合力。平行四邊形定則與三角形定則如圖甲圖乙所示：

(3)合力的大小范圍

①兩個共點力的合成

因一同尸2

即兩個力大小不變時，其合力隨夾角的增大而減小，當兩力反向時，合力最小，為，當兩力同向時，合力

最大，為。

②三個共點力的組成

三個力共線且同向時，其合力最大，為石+用+用

任取兩個力，求出其合力的范圍，如果第三個力在這個范圍，則三個力的合力最小值為零；如果第三個力

不在這個范圍內，則合力最小值等于最大的力減去另外兩個力。

二、力的分解

(1)按力的效果分解

①根據力的實際作用效果f兩個實際分力的方向

②再根據兩個實際分力方向T平行四邊形

求da

③最后由三角知識7兩分力的大小

(2)正交分解法

①定義：將已知力按互相垂直的兩個方向進行分解的方法。

②建立坐標軸的原則：一般選共點力的作用點為原點，以少分解力和容易分解力為原則(即讓盡可能多的

力在坐標軸上)

③應用：物體受到多個力作用耳、瑪、瑪、…，求合力F時，可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解(如圖)。

X軸上的合力：Fx=Fxl+Fxl+Fx3+...........

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

合力的大小：F+F；

F,

tan0=—―

合力方向：與X軸夾角為0,則FX。

考點一共點力的合成

1.兩個共點力的合成

一片內”,石+外，即兩個力大小不變時，其合力隨夾角的增大而減小，當兩力反向時，合力最小;

當兩力同向時，合力最大.

2.三個共點力的合成

(1)最大值：三個力共線且同向時，其合力最大，為R+F2+F3.

(2)最小值：任取兩個力，求出其合力的范圍，如果第三個力在這個范圍之內，則三個力的合力的最小值為

零，如果第三個力不在這個范圍內，則合力的最小值為最大的一個力減去另外兩個較小的力的大小之和.

3.幾種特殊情況的共點力的合成

合力的計算

tan0=—

F=IF^cos—

e_

F與宿夾角為5

合力與分力等大

F'與F夾角為60°

4.力合成的方法

(1)作圖法

⑵計算法

若兩個力宿、&的夾角為。，如圖所示，合力的大小可由余弦定理得到:

考點二力分解的兩種常用方法

1.效果分解法

按力的作用效果分解(思路圖)

2.正交分解法

(1)定義：將已知力按互相垂直的兩個方向進行分解的方法.

(2)建立坐標軸的原則：一般選共點力的作用點為原點，在靜力學中，以少分解力和容易分解力為原則(使

盡量多的力分布在坐標軸上)；在動力學中，往往以加速度方向和垂直加速度方向為坐標軸建立坐標系.

(3)方法：物體受到多個力件、尺、F3、…作用，求合力F時、可把各力向相互垂直的x軸、y軸分解.

x軸上的合力R=RI+F*2+F娘+…

y軸上的合力F尸F，I+%+F,3+…

合力大小F

tan”空

合力方向：與x軸夾角為則Fx

考點三、合力與分力的大小關系

1、兩個共點力的合力范圍

當兩分力石、用大小一定時：

(1)最大值：兩力同向時合力最大，F=F?F],方向與兩力同向。

（2）最小值：兩力方向相反時，合力最小，尸=1片一瑪I,方向與兩力中較大的力同向。

（3）合力范圍：兩分力的夾角四°°'8'180°）不確定時，合力大小隨夾角e的增大而減小，所以合力大

小的范圍是"瑪一瑪5尸4居+瑪。

2、三個共點力的合力范圍

（1）最大值：當三個力方向相同時，合力F最大，耳皿=月+三：+月。

（2）最小值：

①若其中兩個較小的分力之和（FI+FJ》F3時，合力的最小值為零，即月一"。；

②若其中兩個較小的分力之和S+Fz）＜F3時，合力的最小值4m=片一（耳+耳）。

（3）合力的取值范圍：外成《尸《石+月+石。

考點四、力的分解中的定解條件

1、已知合力和兩個分力的方向時，有唯一解。

,,F.的方向

2霜

甲乙

2、已知合力和一個分力的大小和方向時，有唯一解。

3、已知合力F以及一個分力片的方向和另一個分力用的大小時，若F與的夾角為a,有下面幾種可能:

①當7a時，有兩解，如圖甲所示；

②當月=4加a時，有唯一解，如圖乙所示；

③當月〈良”也時，無解，如圖丙所示；

④當月〉?時，有唯一解，如圖丁所示。

4、一個力在不受條件限制下可分解為無數組分力

將某個力進行分解，如果沒有條件約束，從理論上講有無數組解，因為同一條對角線可以構成的平行四邊

形有無窮多個（如圖所示），這樣分解是沒有實際意義的。實際分解時，一個力按力的作用效果可分解為一

組確定的分力。

3.5共點力的平衡

一、共點力平衡條件的推論：

1、二力平衡：二力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。

2、三力平衡

（1）其中任意兩個力的合力必定與第三個力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。

（2）三力交匯原理：

當物體受到三個非平行的力的作用而平衡時，這三個力必交于一點（包括反向延長線相交于一點）。

（3）當物體受到三個非平行的、大小相等的力的作用而平衡時，這三個力的夾角互為120°。

（4）當物體受到三個非平行的、互為120°的力的作用而平衡時，這三個力大小相等。

3、多個共點力的平衡：物體在多（n）個共點力作用下處于平衡狀態，則其中任意一個力必與剩下的（n-1

個）力的合力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。

4、在共點力作用下物體處于平衡狀態，則物體所受的合力為零，因此物體在任一方向上的合力都為零。

二、解決共點力平衡問題的常用方法

適用條件注意事項優點

(1)表示三個力大小的線段

物體受三個力作用長度不可隨意畫

合成法對于物體所受的三

而平衡(2)兩力的合力與第三個力個力，有兩個力相互

等大、反向垂直或兩個力大小

將某一個力按力的效果分解相等的平衡問題求

物體受三個力作用

效果分解法則其分力分別與物體受到的解較簡單

而平衡

另外兩個力等大、反向