高中物理必修一 相互作用教案

第三章相互作用本章内容是力学的基础，也是贯穿于整个物理学的核心内容。

本章从力的基本定义出发，通过研究重力、弹力、摩擦力，逐步认识力的物质性、力的矢量性、力的相互性，并通过受力分析，分析物体所处的状态或从物体所处的平衡状态，分析物体的受力情况。

物体的受力分析法是物理学重要的分析方法。

由于它的基础性和重要性，决定了这部分知识在高考中的重要地位。

本章知识的考查重点是：①三种常见力，为每年高考必考内容，明年乃至许多年后，仍将是频繁出现的热点。

②力的合成与分解、共点力的平衡等在高考中或单独出现或与动力学、电磁学等相结合，或选择或计算论述，或易或难，都要出现。

专题一:力的概念、重力和弹力◎知识梳理要对力有深刻的理解，应从以下几个方面领会力的概念。

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。

(4)力作用的独立性：几个力作用在同一物体上，每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响，这就是力的独立作用原理。

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。

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。

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。

①、在地球附近的一切物体都受重力。

②、通常情况下近似的认为重力等于地球对物体的吸引力③、重力是非接触力④重力的施力物体是地球⑤物体所受的重力与物体所处的运动状态以及是否受其他力无关。

（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／s2，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。

③重心不是最重点（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mg7．弹力形变；物体在力的作用下发生的形状或者体积的改变叫做形变，是力的作用效果之一定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状而对与他接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。

1．产生条件：(1)物体间直接接触；(2)接触处发生弹性形变压或拉伸)。

2．弹力的方向：弹力的方向与物体形变的方向与施力物体发生形变的方向相反(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。

④压力和支持力的方向垂直于接触面指向被压或被支持的物体几种常见的弹力的方向的判断一、平面与平面接触时，弹力的方向垂直于接触面二、点与平面接触时，弹力的方向垂直平面三、平面与球接触时，弹力方向垂直于平面，且在接触点与球心连线上四、球与球相接触的弹力方向，垂直于过接触点的公切面（即在两球心的连线上），而指向受力物体。

五、绳的弹力沿绳的方向且指向绳收缩的方向七、杆的弹力不一定沿着杆，要从实际情况出发八、如果不能直接判断的用“假设法”，“运动状态分析法”等进行分析。

1．下列各图的接触面均为光滑接触面，Ａ均保持静止状态．画出各图中Ａ球所受的弹力．2．如下图，斜面和球均光滑，画出球受的弹力3．画出下列各图中A 和B 球所受的弹力4．画出下列各图中A 物体所受的弹力．各球面均看成光滑面3．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Lo 的差：x=|L-L 0|，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，例2小车的例子就说明这一点。

一、弹力的概念和产生条件发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力。

弹力的产生条件：一是两物体必须直接接触；二是物体间必须相互挤压（即有形变）。

接触是前提，挤压是关键，相互接触的物体是否发生形变是弹力存在与否的标志。

但是，实际上除弹簧、橡皮筋等物体产生弹力时形变较明显外，大部分物体产生弹力时形变是微小的，肉眼很难观察出来。

二、弹力有无的判断接触不一定存在弹力，只有发生弹性形变的两相互接触的物体间才存在弹力，弹力有无的判断主要有以下两种方法：1、直接法：对于形变效果明显的情况，可由形变情况直接判断弹力的存在与否。

如弹簧、橡皮筋等产生弹力的情况。

2、假设法：撤掉与之接触的物体，看被研究物体的状态是否改变，若改变则存在弹力，否则不存在弹力。

例1：判断下列图形中静止小球与接触斜面间是否存在弹力，A中的细线竖直，B中的细线倾斜。

解析：在图1a中假设小球与斜面间有弹力，则弹力与斜面垂直，受力分析如图2a，则小球受的合外力不为零，这与题中小球静止（即合外力为零）相矛盾，所以此处不存在弹力，正确的受力如图2b所示。

在图1b中，假设小球与斜面无弹力，受力分析则如图3a，显然小球不能静止，因此此时有弹力，正确的受力分析如图3b所示。

例2：如图4所示，分析放在光滑水平面C上的小球A是否受斜面B对它的弹力作用？解析：可假设B对A有弹力F2的作用，则小球A受三个力G、F1、F2的作用，此时，球在水平方向所受的合力不为零，必向右运动，球A不能静止于此处，故A不受F2的作用。

即B对A没有弹力作用。

也可假设将B移去，看A是否运动来判断B对A是否有弹力，移去B后A 不会运动，A的运动状态不变，说明弹力F2不存在。

三、弹力方向的判断弹力的方向与物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上。

弹力是法向力，弹力垂直于两物接触面，具体地分析弹力时，应利用到弹力的以下特点：1、弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向，可以是拉力或压力。

弹簧秤的弹力只能是拉力。

2、轻绳（或橡皮条）对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向，即只能为拉力。

3、点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面（或接触面切线方向）而指向受力物体。

4、面与面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体。

5、球与面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上而指向受力物体。

6、球与球相接触时弹力的方向，垂直过接触点的分切面，通过两球球心而指向受力物体。

7、轻杆可受拉力也可受压力作用，可沿杆也可不沿杆，弹力的方向应视题意而定，常利用平衡条件或动力学规律来判断。

例3：画出下图中小球或杆受到的弹力。

除（2）图中的地面外，其他各接触面均光滑。

解析：根据不同接触面上弹力的特点，作图如下：例4：如图5所示，小车上固定着一根弯成ａ角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m 的球，试分析小车处于静止状态时小球的受力情况。

解析：接触面间的弹力方向是垂直于接触面的，但固定在杆上的小球所受弹力的大小和方向都是可变的，其方向可能沿杆也可能不沿杆，故需利用平衡条件来计算。

小车静止时，根据物体平衡条件可知，杆对球产生的弹力方向竖直向上，大小等于球的重力mg。

专题二:摩擦力◎知识梳理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。

．1．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。

2．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。

3．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)。

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