专题03 相互作用 高考物理必背知识手册

专题03 相互作用

一、力的概念

1.力是物体对物体的作用，

2.力是物体发生形变和改变物体的运动状态（即产生加速度）的原因.

3.力是矢量.

4.力的表示

①力的图示：用一条有向线段来表示力的三要素（大小、方向、作用点）。

线段长度表示力的大小；箭头方向表示力的方向；起点(终点)表示力的作用点.

②力的示意图：力的示意图：只画出力的作用点和方向

二、重力

1.重力是由于地球对物体的吸引而产生的.

   技巧点拨：①重力是由于地球的吸引而产生，但不能说重力就是地球的吸引力，重力是万有引力的一个分力.②但在地球表面附近，可以认为重力近似等于万有引力

2.重力的大小:地球表面，离地面高h处，其中

3.重力的方向:竖直向下（不一定指向地心）。

技巧点拨：应用：重锤线

4.重心:物体的各部分所受重力合力的作用点，物体的重心不一定在物体上.

三、弹力

1.产生原因:由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的.

2.产生条件:①直接接触;②有弹性形变.

3.弹力的方向:与物体形变的方向相反，弹力的受力物体是引起形变的物体，施力物体是发生形变的物体.

    4.弹力的大小:一般情况下应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求解.弹簧弹力可由胡克定律来求解.

5.胡克定律:在弹性限度内，弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比，即.为弹簧的劲度系数，它只与弹簧本身因素有关，单位是N/m.

四、摩擦力

1.产生的条件:①相互接触的物体间存在压力;③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），这三点缺一不可.

2.摩擦力的方向:沿接触面切线方向，与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，与物体运动的方向可以相同也可以相反.

3. 摩擦力的大小:先判明是何种摩擦力，然后再根据各自的规律去分析求解.

①滑动摩擦力大小:利用公式进行计算，其中是物体的正压力，不一定等于物体的重力，甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求解. 

技巧点拨：

(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力.

(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的面积均无关;其方向一定与物体间相对运动方向相反,与物体运动(对地)的方向不一定相反.

②静摩擦力大小:静摩擦力大小可在0与之间变化，一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.

3.受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的;

4.摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,不一定阻碍物体的运动,即摩擦力不一定是阻力.

五、力的合成与分解

1.合力与分力:如果一个力作用在物体上，它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力.（2）力合成与分解的根本方法:平行四边形定则.

2.力的合成:求几个已知力的合力，叫做力的合成.

    技巧点拨：共点的两个力（F1和F2）合力大小F的取值范围为: .

3.力的分解:求一个已知力的分力，叫做力的分解（力的分解与力的合成互为逆运算）.

技巧点拨：在实际问题中，通常将已知力按力产生的实际作用效果分解;为方便某些问题的研究，在很多问题中都采用正交分解法.

4.几种特殊情况的共点力的合成

六、共点力的平衡

1.共点力:作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力.

2.平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态，是加速度等于零的状态.

3.共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零，即∑F=0，若采用正交分解法求解平衡问题，则平衡条件应为: .

4.解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等等.

一、弹力有无的判断

1.条件法:根据弹力产生的两个条件——接触和形变直接判断.

2.假设法:在一些微小形变难以直接判断的情况下,可以先假设有弹力存在,然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合.

3.状态法:根据研究对象的运动状态进行受力分析,判断物体保持现在的运动状态是否需要弹力.

4.替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的运动状态.

二、弹力的方向判断

1.面与面接触：垂直接触面指向受力物体

2.在点面接触：垂直于面;

3.在两个曲面接触（相当于点接触）：垂直于过接触点的公切面.

4.绳的拉力方向：总是沿着绳且指向绳收缩的方向，且一根轻绳上的张力大小处处相等.

5.轻杆：既可产生压力，又可产生拉力，且方向不一定沿杆.

三、轻绳(活结与死结)

1.“活结”:跨过光滑滑轮(或杆、钉子)的轻绳,其两端张力大小相等.

2.“死结”:如果几段轻绳系在一个结点上,那么这几段轻绳的张力大小不一定相等.

四、摩擦力方向的判断方法

1.假设法:首先假设两物体接触面光滑，这时若两物体不发生相对运动，则说明它们原来没有相对运动趋势，也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动，则说明它们原来有相对运动趋势，并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.

2.平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向.

五、力的分解中的多解问题

六、正交分解法及其求合力的基本步骤

1.选取正交方向:正交的两个方向可以任意选取,不会影响研究的结果,但如果选择合理,则解题较为方便.

技巧点拨：选取正交方向的一般原则:①使尽量多的矢量落在坐标轴上;②平行和垂直于接触面;③平行和垂直于运动方向.

2.分别将各力沿正交的两个方向(x轴和y轴)分解.

3.求分解在x轴和y轴上的各分力的合力Fx和Fy,则有

Fx合=+++…,

Fy合=+++….

4. 求合力：求Fx合和Fy合的合力F合

大小 ，方向

七、受力分析

1.力学中，有且仅有三种性质的力：重力、弹力、摩擦力。因此,要明确一个受几个力的作用。就只须从这三方面入手分析。

2. 受力分析的基本方法：

①明确研究对象

在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体（整体），只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力。

②隔离研究对象，按顺序找力（注意避免多力或少力）.

把研究对象从实际情景中分离出来，按先已知力，再重力，再弹力，然后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力），最后其它力的顺序逐一分析研究对象所受的力，并画出各力的示意图。

每分析一个力，都应找到施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在，特别是检查一下分析的结果，能否使对象与题目所给的运动状态(静止或加速)相一致，否则，必然发生了多力或漏力现象．

合力和分力不能同时作为物体受到的力.

③只画性质力，不画效果力

画受力图时，只能按力的性质分类（如重力、弹力、摩擦力）画力，不能按作用效果（拉力、压力、向心力、下滑力、上升力等）画力，否则将出现重复.

技巧点拨：

①画受力分析时，统一将作用点画在重心上；先使用铅笔和刻度尺画出受力示意图；分析无误后，用黑色字迹的钢笔或签字笔描黑，并标记力，涂改者不得分.

②确定所研究的物体，分析周围物体对它产生的作用，不要分析该物体施于其他物体上的力，也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上.

③按“性质力”的顺序分析.即按重力、弹力、摩擦力、其他力顺序分析，不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析.

④如果有一个力的方向难以确定，可用假设法分析.先假设此力不存在，想像所研究的物体会发生怎样的运动，然后审查这个力应在什么方向，对象才能满足给定的运动状态.

八、动态平衡问题

动态平衡是指研究对象的某些参量在变化，如速度、受力状态等，但是非常缓慢，可以看成平衡状态，因此题目中有关键词「缓慢」、「轻轻地」等

1.平行四边形定则是基本方法,但也要根据实际情况采用不同的方法,若出现直角三角形,常用三角函数表示合力与分力的关系.

2.图解法的适用情况:用图解法分析物体动态平衡问题时,一般物体只受三个力作用,且有两个不变量,即其中一个力大小、方向均不变,另一个力的方向不变或另两个力的夹角不变.

技巧点拨：图解法的一般步骤

①对研究的对象进行受力分析

②画出受力分析的平行四边形或者头尾相连的三角形

③找出一个大小方向都不变的力，找出一个方向不变的力，结合平行四边形各边或者角度的变化确定力的大小及方向的变化情况

3. 相似三角形法的适用情况:对于两个力的方向都在变化的情况，通过相似，转移力三角形到结构三角形中求解

技巧点拨：相似三角形法的一般步骤

①对物体受力分析

②若处于平衡状态且受三个力，构成首尾相接的力学三角形

③寻找与力学三角形相似的几何三角形

④根据几何三角形长度及夹角的变化判断力的大小和方向的变化

4.用力的矢量三角形分析力的最小值问题的规律:

①若已知F合的方向、大小及一个分力F1的方向,则另一个分力F2取最小值的条件为F2⊥F1;

②若已知F合的方向及一个分力F1的大小、方向,则另一个分力F2取最小值的条件为F2⊥F合.

九、平衡中的临界与极值问题

1.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.

2.极值问题

平衡物体的极值,一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.

3.解决极值问题和临界问题的方法

①极限法:首先要正确地进行受力分析和变化过程分析,找出平衡的临界点和极值点;临界条件必须在变化中去寻找,不能停留在一个状态来研究临界问题,而要把某个物理量推向极端,即极大和极小.

数学分析法:通过对问题的分析,依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(画出函数图像),用数学方法求极值(如求二次函数极值、三角函数极值).

(3)物理分析方法:根据物体的平衡条件,作出力的矢量图,通过对物理过程的分析,利用平行四边形定则进行动态分析,确定最大值与最小值.