專題03 相互作用考點內(nèi)容要求課程標(biāo)準(zhǔn)要求重力、基本相互作用c1.認(rèn)識重力、彈力與摩擦力。通過實驗,了解胡克定律。知道滑動摩擦和靜摩擦現(xiàn)象,能用動摩擦因數(shù)計算滑動摩擦力的大小。2. 通過實驗,了解力的合成與分解,知道矢量和標(biāo)量。3.能用共點力的平衡條件分析生產(chǎn)生活中的問題。彈力c摩擦力c力的合成c力的分解c共點力平衡條件及應(yīng)用c                                 一、力的概念1.力是物體對物體的作用,2.力是物體發(fā)生形變和改變物體的運動狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)的原因.3.力是矢量. 4.力的表示力的圖示:用一條有向線段來表示力的三要素(大小、方向、作用點)。線段長度表示力的大小;箭頭方向表示力的方向;起點(終點)表示力的作用點.力的示意圖:力的示意圖:只畫出力的作用點和方向二、重力 1.重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的.    技巧點撥:①重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生,但不能說重力就是地球的吸引力,重力是萬有引力的一個分力.②但在地球表面附近,可以認(rèn)為重力近似等于萬有引力2.重力的大小:地球表面,離地面高h(yuǎn)處,其中 3.重力的方向:豎直向下(不一定指向地心)。技巧點撥:應(yīng)用:重錘線4.重心:物體的各部分所受重力合力的作用點,物體的重心不一定在物體上. 三、彈力 1.產(chǎn)生原因:由于發(fā)生彈性形變的物體有恢復(fù)形變的趨勢而產(chǎn)生的. 2.產(chǎn)生條件:①直接接觸;②有彈性形變. 3.彈力的方向:與物體形變的方向相反,彈力的受力物體是引起形變的物體,施力物體是發(fā)生形變的物體.    4.彈力的大小:一般情況下應(yīng)根據(jù)物體的運動狀態(tài),利用平衡條件或牛頓定律來求解.彈簧彈力可由胡克定律來求解. 5.胡克定律:在彈性限度內(nèi),彈簧彈力的大小和彈簧的形變量成正比,即.為彈簧的勁度系數(shù),它只與彈簧本身因素有關(guān),單位是N/m. 四、摩擦力 1.產(chǎn)生的條件:①相互接觸的物體間存在壓力;③接觸面不光滑;③接觸的物體之間有相對運動(滑動摩擦力)或相對運動的趨勢(靜摩擦力),這三點缺一不可. 2.摩擦力的方向:沿接觸面切線方向,與物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反,與物體運動的方向可以相同也可以相反. 3. 摩擦力的大小:先判明是何種摩擦力,然后再根據(jù)各自的規(guī)律去分析求解.①滑動摩擦力大小:利用公式進(jìn)行計算,其中是物體的正壓力,不一定等于物體的重力,甚至可能和重力無關(guān).或者根據(jù)物體的運動狀態(tài),利用平衡條件或牛頓定律來求解.  技巧點撥:(1)μ為動摩擦因數(shù),其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān);FN為兩接觸面間的正壓力,其大小不一定等于物體的重力.(2)滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面的面積均無關(guān);其方向一定與物體間相對運動方向相反,與物體運動(對地)的方向不一定相反.②靜摩擦力大小:靜摩擦力大小可在0與之間變化,一般應(yīng)根據(jù)物體的運動狀態(tài)由平衡條件或牛頓定律來求解. 3.受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的,受滑動摩擦力作用的物體不一定是運動的;4.摩擦力阻礙的是物體間的相對運動或相對運動趨勢,不一定阻礙物體的運動,即摩擦力不一定是阻力.五、力的合成與分解 1.合力與分力:如果一個力作用在物體上,它產(chǎn)生的效果跟幾個力共同作用產(chǎn)生的效果相同,這個力就叫做那幾個力的合力,而那幾個力就叫做這個力的分力.(2)力合成與分解的根本方法:平行四邊形定則. 2.力的合成:求幾個已知力的合力,叫做力的合成.     技巧點撥:共點的兩個力(F1和F2)合力大小F的取值范圍為: . 3.力的分解:求一個已知力的分力,叫做力的分解(力的分解與力的合成互為逆運算). 技巧點撥:在實際問題中,通常將已知力按力產(chǎn)生的實際作用效果分解;為方便某些問題的研究,在很多問題中都采用正交分解法. 4.幾種特殊情況的共點力的合成情況兩分力互相垂直兩力等大,夾角為θ兩力等大且夾角為120°圖示結(jié)論F=tan θ=F=2F1cos ,FF1夾角為合力與分力等大六、共點力的平衡 1.共點力:作用在物體的同一點,或作用線相交于一點的幾個力. 2.平衡狀態(tài):物體保持勻速直線運動或靜止叫平衡狀態(tài),是加速度等于零的狀態(tài). 3.共點力作用下的物體的平衡條件:物體所受的合外力為零,即∑F=0,若采用正交分解法求解平衡問題,則平衡條件應(yīng)為: . 4.解決平衡問題的常用方法:隔離法、整體法、圖解法、三角形相似法、正交分解法等等.一、彈力有無的判斷1.條件法:根據(jù)彈力產(chǎn)生的兩個條件——接觸和形變直接判斷.2.假設(shè)法:在一些微小形變難以直接判斷的情況下,可以先假設(shè)有彈力存在,然后判斷是否與研究對象所處狀態(tài)的實際情況相符合.3.狀態(tài)法:根據(jù)研究對象的運動狀態(tài)進(jìn)行受力分析,判斷物體保持現(xiàn)在的運動狀態(tài)是否需要彈力.4.替換法:可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換,看能否維持原來的運動狀態(tài).二、彈力的方向判斷1.面與面接觸:垂直接觸面指向受力物體2.在點面接觸:垂直于面;3.在兩個曲面接觸(相當(dāng)于點接觸):垂直于過接觸點的公切面.4.繩的拉力方向:總是沿著繩且指向繩收縮的方向,且一根輕繩上的張力大小處處相等. 5.輕桿:既可產(chǎn)生壓力,又可產(chǎn)生拉力,且方向不一定沿桿.三、輕繩(活結(jié)與死結(jié))1.“活結(jié)”:跨過光滑滑輪(或桿、釘子)的輕繩,其兩端張力大小相等.2.“死結(jié)”:如果幾段輕繩系在一個結(jié)點上,那么這幾段輕繩的張力大小不一定相等.四、摩擦力方向的判斷方法1.假設(shè)法:首先假設(shè)兩物體接觸面光滑,這時若兩物體不發(fā)生相對運動,則說明它們原來沒有相對運動趨勢,也沒有靜摩擦力;若兩物體發(fā)生相對運動,則說明它們原來有相對運動趨勢,并且原來相對運動趨勢的方向跟假設(shè)接觸面光滑時相對運動的方向相同.然后根據(jù)靜摩擦力的方向跟物體相對運動趨勢的方向相反確定靜摩擦力方向. 2.平衡法:根據(jù)二力平衡條件可以判斷靜摩擦力的方向.五、力的分解中的多解問題已知條件示意圖解的情況已知合力與兩個分力的方向有唯一解已知合力與兩個分力的大小在同一平面內(nèi)有兩解或無解(當(dāng)F<|F1-F2|F>F1+F2時無解)已知合力與一個分力的大小和方向有唯一解已知合力與一個分力的大小及另一個分力的方向 0<θ<90°時有三種情況:(1)當(dāng)F1=Fsin θF1>F,有一組解;(2)當(dāng)F1<Fsin θ,無解;(3)當(dāng)Fsin θ<F1<F,有兩組解. 90°<θ<180°,F1>F時有一組解,其余情況無解 六、正交分解法及其求合力的基本步驟1.選取正交方向:正交的兩個方向可以任意選取,不會影響研究的結(jié)果,但如果選擇合理,則解題較為方便.技巧點撥:選取正交方向的一般原則:使盡量多的矢量落在坐標(biāo)軸上;平行和垂直于接觸面;平行和垂直于運動方向.2.分別將各力沿正交的兩個方向(x軸和y)分解.3.求分解在x軸和y軸上的各分力的合力FxFy,則有Fx合=+++,Fy合=+++.4. 求合力:求FxFy的合力F大小 ,方向七、受力分析1.力學(xué)中,有且僅有三種性質(zhì)的力:重力、彈力、摩擦力。因此,要明確一個受幾個力的作用。就只須從這三方面入手分析。2. 受力分析的基本方法:①明確研究對象在進(jìn)行受力分析時,研究對象可以是某一個物體,也可以是保持相對靜止的若干個物體(整體),只分析研究對象以外的物體施予研究對象的力(既研究對象所受的外力),而不分析研究對象施予外界的力。②隔離研究對象,按順序找力(注意避免多力或少力).把研究對象從實際情景中分離出來,按先已知力,再重力,再彈力,然后摩擦力(只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力),最后其它力的順序逐一分析研究對象所受的力,并畫出各力的示意圖。每分析一個力,都應(yīng)找到施力物體,若沒有施力物體,則該力一定不存在,特別是檢查一下分析的結(jié)果,能否使對象與題目所給的運動狀態(tài)(靜止或加速)相一致,否則,必然發(fā)生了多力或漏力現(xiàn)象.合力和分力不能同時作為物體受到的力.③只畫性質(zhì)力,不畫效果力畫受力圖時,只能按力的性質(zhì)分類(如重力、彈力、摩擦力)畫力,不能按作用效果(拉力、壓力、向心力、下滑力、上升力等)畫力,否則將出現(xiàn)重復(fù).技巧點撥:①畫受力分析時,統(tǒng)一將作用點畫在重心上;先使用鉛筆和刻度尺畫出受力示意圖;分析無誤后,用黑色字跡的鋼筆或簽字筆描黑,并標(biāo)記力,涂改者不得分.②確定所研究的物體,分析周圍物體對它產(chǎn)生的作用,不要分析該物體施于其他物體上的力,也不要把作用在其他物體上的力錯誤地認(rèn)為通過“力的傳遞”作用在研究對象上. ③按“性質(zhì)力”的順序分析.即按重力、彈力、摩擦力、其他力順序分析,不要把“效果力”與“性質(zhì)力”混淆重復(fù)分析. ④如果有一個力的方向難以確定,可用假設(shè)法分析.先假設(shè)此力不存在,想像所研究的物體會發(fā)生怎樣的運動,然后審查這個力應(yīng)在什么方向,對象才能滿足給定的運動狀態(tài). 八、動態(tài)平衡問題動態(tài)平衡是指研究對象的某些參量在變化,如速度、受力狀態(tài)等,但是非常緩慢,可以看成平衡狀態(tài),因此題目中有關(guān)鍵詞「緩慢」、「輕輕地」等1.平行四邊形定則是基本方法,但也要根據(jù)實際情況采用不同的方法,若出現(xiàn)直角三角形,常用三角函數(shù)表示合力與分力的關(guān)系.2.圖解法的適用情況:用圖解法分析物體動態(tài)平衡問題時,一般物體只受三個力作用,且有兩個不變量,即其中一個力大小、方向均不變,另一個力的方向不變或另兩個力的夾角不變.技巧點撥:圖解法的一般步驟①對研究的對象進(jìn)行受力分析②畫出受力分析的平行四邊形或者頭尾相連的三角形③找出一個大小方向都不變的力,找出一個方向不變的力,結(jié)合平行四邊形各邊或者角度的變化確定力的大小及方向的變化情況3. 相似三角形法的適用情況:對于兩個力的方向都在變化的情況,通過相似,轉(zhuǎn)移力三角形到結(jié)構(gòu)三角形中求解技巧點撥:相似三角形法的一般步驟①對物體受力分析②若處于平衡狀態(tài)且受三個力,構(gòu)成首尾相接的力學(xué)三角形③尋找與力學(xué)三角形相似的幾何三角形④根據(jù)幾何三角形長度及夾角的變化判斷力的大小和方向的變化4.用力的矢量三角形分析力的最小值問題的規(guī)律:若已知F的方向、大小及一個分力F1的方向,則另一個分力F2取最小值的條件為F2F1;若已知F的方向及一個分力F1的大小、方向,則另一個分力F2取最小值的條件為F2F.九、平衡中的臨界與極值問題1.臨界問題當(dāng)某物理量變化時,會引起其他幾個物理量的變化,從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”,在問題的描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語言敘述.2.極值問題平衡物體的極值,一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題.3.解決極值問題和臨界問題的方法極限法:首先要正確地進(jìn)行受力分析和變化過程分析,找出平衡的臨界點和極值點;臨界條件必須在變化中去尋找,不能停留在一個狀態(tài)來研究臨界問題,而要把某個物理量推向極端,即極大和極小.數(shù)學(xué)分析法:通過對問題的分析,依據(jù)物體的平衡條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(畫出函數(shù)圖像),用數(shù)學(xué)方法求極值(如求二次函數(shù)極值、三角函數(shù)極值).(3)物理分析方法:根據(jù)物體的平衡條件,作出力的矢量圖,通過對物理過程的分析,利用平行四邊形定則進(jìn)行動態(tài)分析,確定最大值與最小值.
 

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