1、1必修一第 3讲 相互作用李仕才考试内容及要求知识内容学考要求2015.10考题2016.4考题2016.10考题2017.4考题2017.11考题2018.4考题2018.6考题重力、基本相互作用c 2 3弹力 c 7摩擦力 c 13 7力的合成 c力的分解 c 7共点力平衡条件及应用c 10 5一、重力、基本相互作用1力力是物体与物体之间的相互作用力的单位是牛顿，符号是 N，力是矢量2重力(1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力(2)大小： G mg，其中 g为重力加速度(3)方向：竖直向下(4)重心：重力的等效作用点重心的位置与质量分布和物体形状有关，质量分布均匀、形状规则的物体的重心
2、在其几何中心2形状不规则或者质量不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定3四种基本相互作用万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用例 1 (2017绍兴市 9月诊断考试 )如图 1所示是运动员在冬奥会比赛中滑雪的情景，运动员和滑板组成的系统受到的力有( )图 1A推力B重力、推力C重力、空气阻力D重力、推力、空气阻力答案 C例 2 (2018牌头中学期中质检 )如图 2所示， “马踏飞燕 ”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为( )图 2A马跑得快的缘故B马蹄大的缘故C马的重心在飞燕上
3、D马的重心位置和飞燕在一条竖直线上答案 D二、弹力1弹性形变：撤去作用力后能够恢复原状的形变2弹力(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力3(2)产生条件：物体相互接触；物体发生弹性形变(3)几种常见的弹力方向压力或支持力的方向总是垂直于支持面而指向被压或被支持的物体绳的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向杆中弹力可能沿杆方向，也可能不沿杆方向3弹力有无的判断方法(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断(2)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断4胡克定律(1)内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小 F跟弹簧伸长(或缩短)
4、的长度 x成正比(2)表达式： F kx.说明： k是弹簧的劲度系数，单位为 N/m； k的大小由弹簧自身性质决定 x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度例 3 (2017湖州市期末)如图 3所示为某同学在篮球比赛中进行击地传球的示意图，下列说法中，正确的是( )图 3A地面给篮球的弹力方向竖直向下B篮球给地面的弹力方向斜向下C地面对篮球的支持力大于篮球对地面的压力D篮球受到地面的支持力，是由于地面发生了形变而产生的答案 D解析 点与面间的弹力方向垂直于接触面且指向受力物体，所以篮球受到地面的弹力垂直地面指向篮球，篮球对地面的弹力垂直地面且指向地面，所以 A、B 选项错误；由牛顿第三定律
5、可知，地面对篮球的支持力与篮球对地面的压力大小相等，方向相反，所以 C选项错误；篮球受到的支持力的施力物体是地面，所以是地面发生微小形变产生的，D 选项正确例 4 (2018嘉兴市教学测试 )如图 4所示的复合弹簧是在金属弹簧周围包裹一层橡胶材料复合硫化而成这种弹簧已广泛应用于工程技术上以代替金属弹簧，其物理性能与金属弹4簧相同由此可知，复合弹簧( )图 4A不再遵循胡克定律B弹力与形变量成正比C劲度系数与粗细无关D劲度系数与材料无关答案 B三、摩擦力1产生条件(1)两物体相互接触且接触面粗糙；(2)两物体有相对运动或相对运动趋势；(3)两物体在接触面上有正压力(弹力)2方向：与受力物体相对运
6、动或相对运动趋势的方向相反3大小：滑动摩擦力 Ff F N；静摩擦力 0Ff Ffmax.4应用：(1)静摩擦力的有无和方向判断假设法：假设接触面光滑，不存在摩擦力，然后分析这两个物体是否发生相对运动若无相对运动，说明这两物体间没有相对运动趋势，无静摩擦力；反之则存在静摩擦力运动状态法：当相互接触的两物体处于静止或匀速直线运动状态时，可根据平衡条件判断静摩擦力是否存在(2)摩擦力大小的计算静摩擦力大小的计算：物体处于平衡状态时，利用平衡条件计算其大小；物体有加速度时，由 F 合 ma进行计算滑动摩擦力的计算： Ff F N， 为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关； FN为两
7、接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力例 5 (2018诸暨中学第二次考试 )如图 5所示，某人用手握住一个保温杯，则下列说法5中正确的是( )图 5A若保持保温杯始终静止，则手握得越紧，保温杯受到的摩擦力越大B握着保温杯匀速向上运动，保温杯所受的摩擦力向上C握着保温杯匀速向下运动，保温杯所受的摩擦力向下D握着保温杯水平匀速运动，保温杯不受摩擦力答案 B例 6 (2015浙江 10月学考 13)将质量为 1.0 kg的木块放在水平长木板上，用力沿水平方向拉木块，拉力从 0开始逐渐增大，木块先静止后相对木板运动用力传感器采集木块受到的拉力和摩擦力的大小，并用计算机绘制出摩擦力大小 Ff随拉
8、力大小 F变化的图象，如图 6所示木块与长木板间的动摩擦因数为( g10 m/s 2)( )图 6A0.3 B0.5C0.6 D1.0答案 A解析 由题图看出，拉力大于 5 N后木块相对木板滑动，滑动摩擦力为 3 N，支持力与木块的重力大小相同， 0.3，A 对FfFN 310四、力的合成1合力与分力(1)如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同，这一个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力(2)关系：合力和分力是一种等效替代关系62平行四边形定则求两个互成角度的共点力 F1、 F2的合力，可以以表示 F1、 F2的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大
9、小和方向，如图 7所示图 73合力与分力的大小关系(1)两个分力一定时，夹角 (0 180)越大，合力越小(2)合力一定，两等大分力的夹角 (0 180)越大，两分力越大(3)合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力4两个共点力的合力大小的范围：|F1 F2| F F1 F2，即两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小当两力反向时，合力最小，为| F1 F2|；当两力同向时，合力最大，为 F1 F2.例 7 小明和小娴两人共提总重力为 G的一桶水匀速前行，如图 8所示若两人手臂用力大小均为 F，两人提水的手臂间的夹角为 ，则( )图 8A 越大，则 F越小B若 60，则 FG2C若 12
10、0，则 F GD当 90时， F有最小值答案 C解析 合力一定，两人提水的手臂间的夹角 越大，则 F越大，选项 A错误；若 60，根据平行四边形定则，分力 F ，选项 B错误；若 120，则 F G，选项 C正确；3G3当 0时， F有最小值，选项 D错误7五、力的分解1概念：求一个力的分力的过程2遵循规则：平行四边形定则或三角形定则3(1)按力的实际效果分解的几种典例(如图 9所示)图 9(2)正交分解方法：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解(如图 10所示)图 10建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力(即尽量多的力在坐标轴上)为原则；在动力学中
11、，习惯以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系例 8 小刘同学用轻质圆规做了如图 11所示的小实验，其中圆规两脚 A与 B分别模拟横梁与斜梁，钥匙模拟重物通过实验能说明： O点受到向下的力 F产生的对横梁 A与斜梁 B的作用效果分别是( )图 11A压力、拉力 B压力、压力8C拉力、拉力 D拉力、压力答案 D解析 对力 F按照作用效果分解，如图所示，则 F1为拉力， F2为压力，因此 D选项正确六、共点力的平衡1平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态2平衡条件： F 合 0 或者Error!.3解决平衡问题的一般思路(1)确定研究对象，可能是一个物体、一个结点或一个系统(用整体法或隔
12、离法)(2)对研究对象正确地受力分析，并作出受力图(3)判定研究对象是否处于平衡状态(4)运用平衡条件，选择合适方法列出平衡方程解题若物体受力较多，一般可选用力的正交分解法；对三力平衡的问题，可利用合成法或分解法，运用三角形知识来求解例 9 (2018新昌中学考前模拟 )图 12所示为喜庆节日里挂的灯笼，由于天气刮风，所受重力为 G的灯笼向右飘起，设风对灯笼的作用力 F恒定在某一时间内灯笼偏离竖直方向的角度恒为 ，设轻绳对灯笼的拉力为 FT.下列说法正确的是( )图 12A FT与 F的合力方向竖直向下B FT与 F的合力大于 GC FT和 G是一对平衡力D绳索所受拉力的大小为 FTGcos
13、答案 D解析 灯笼受力情况如图所示：9FT与 F的合力与重力等大反向，A、B、C 错误；由几何关系知 FT ，D 正确Gcos 1(2018浙江 6月学考7)如图 13所示是一劲度系数为 k的弹簧，右上方为其对应的F x图象， O点对应弹簧自然伸展状态，弹簧拉伸至 x1时弹力为 F1，拉伸至 x2时弹力为F2，则( )图 13A F1 kx1 B F1 kx2C F1 k(x2 x1) D F2 k(x2 x1)答案 A解析 根据胡克定律，弹簧弹力与形变量成正比，即选项 A正确2.(2016浙江 10月学考3)中国女排在 2016年奥运会比赛中再度夺冠图 14为比赛中精彩瞬间的照片，此时排球受
14、到的力有( )图 14A推力B重力、推力C重力、空气对球的作用力D重力、推力、空气对球的作用力答案 C10解析 此时手与排球没有接触，所以没有推力，故 C选项正确3.(2018嘉兴市期末)如图 15所示，用手向右拉毛刷，毛刷与桌面保持相对静止，则( )图 15A手与毛刷间存在滑动摩擦力B手受到的摩擦力与毛刷受到桌面的摩擦力方向相反C毛刷受到桌面的静摩擦力方向向左D手与毛刷之间不存在相互作用力答案 C解析 手要用力向右拉着毛刷，所以两者之间有作用力，D 选项错误；手与毛刷两者之间没有相对滑动，不存在滑动摩擦力，A 选项错误；手相对毛刷和毛刷相对桌面都有向右的运动趋势，所以手受到的摩擦力与毛刷受到
15、桌面的摩擦力方向都向左，方向相同，所以 B选项错误，C 选项正确4.(2017浙江 4月学考7)如图 16所示，重型自卸车利用液压装置使车厢缓慢倾斜到一定角度，车厢上的石块就会自动滑下以下说法正确的是( )图 16A在石块下滑前后自卸车与石块整体的重心位置不变B自卸车车厢倾角越大，石块与车厢的动摩擦因数越小C自卸车车厢倾角变大，车厢与石块间的正压力减小D石块开始下滑时，受到的摩擦力大于重力沿斜面方向的分力答案 C解析 物体的重心的位置跟形状还有质量分布有关，石块下滑前后，质量分布变化，形状变化，所以重心改变，选项 A错误；动摩擦因数与倾角无关，选项 B错误；由图可知，FN mgcos ， Ff
16、 mgsin ，倾角变大，所以正压力 FN减小，选项 C正确；石块开始下滑时，重力沿斜面方向的分力大于石块受到的摩擦力，选项 D错误115.(2017浙江 4月学考10)重力为 G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图 17所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为 ，则( )图 17A当 60时，运动员单手对地面的正压力大小为G2B当 120时，运动员单手对地面的正压力大小为 GC当 不同时，运动员受到的合力不同D当 不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等答案 A解析 运动员竖直倒立在地面上保持静止状态时，地面对两手的支持力竖直向上，运动员的受力如图所示，由
17、平衡关系可知，2 FN G，即 FN ， FN与 角无关，所以选项 A正确，BG2错误；不管角度如何，运动员受到的合力都为零，即地面对运动员的作用力与重力大小相等、方向相反，选项 C、D 错误6.(2017浙江 11月学考5)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图 18所示，质量均为 m，相互接触，球与地面间的动摩擦因数均为 ，则( )图 18A上方球与下方三个球间均没有弹力12B下方三个球与水平地面间均没有摩擦力C水平地面对下方三个球的支持力均为 mg43D水平地面对下方三个球的摩擦力均为 mg43答案 C解析 将四个球看成一个整体，地面的支持力与球的重力平衡，设下方三个球中的一个球受到的
18、支持力大小为 FN，因此 3FN4 mg，即 FN mg，所以选项 C正确；43由力的平衡条件知，下面三个球对上面的球有弹力，故上面的球对下面三个球肯定有弹力，选项 A错误；对下方地面上的其中一个球进行受力分析，如图所示由受力分析可知，选项B错误；由于球是受到地面的静摩擦力，因此不能通过 Ff F N求解此摩擦力，选项 D错误7.(2018浙江名校新高考联盟第一次联考)图 19是汽车 45极限爬坡时的照片，若汽车要缓慢匀速地开上 45的斜坡，车胎和斜坡面之间的动摩擦因数至少要达到( )图 19A0.7 B0.8C0.9 D1答案 D解析 汽车受力如图所示，汽车恰好不打滑时， Ff mgsin
19、45 mg cos 45， 1，即车胎和斜坡面之间的动摩擦因数至少为 1.13一、选择题1.(2016浙江 4月学考2)如图 1所示是某人在投飞镖，飞镖在飞行途中受到的力有( )图 1A推力B重力、空气阻力C重力、推力D重力、推力、空气阻力答案 B2.(2018浙江“七彩阳光”联盟期中联考)如图 2所示，一把重为 G的梯子仅在一石块的支持下处于静止状态，此时梯子受到石块作用力的大小与方向分别是( )图 2A大于 G、沿梯子斜向上B等于 G、沿梯子斜向上C等于 G、竖直向上D小于 G、竖直向上答案 C3如图 3所示是我国的极地考察破冰船“雪龙号” 为满足破冰航行的要求，其船体结构经过特殊设计，船
20、体下部与竖直方向成特殊角度则船体对冰块的弹力示意图正确的是( )14图 3答案 C解析 弹力的方向垂直于支持面而指向被压或被支持的物体，符合条件的只有 C项，故选 C.4.(2018嘉兴市教学测试)如图 4是某街舞爱好者在水平面上静止倒立的情景，则此街舞爱好者( )图 4A手掌所受支持力等于人的重力B手掌所受静摩擦力方向向左C手掌所受静摩擦力方向向右D重心在腰部某处答案 A5.(2018台州中学第一次统练)如图 5所示，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子间的相互作用力，下列说法正确的是( )15图 5A小棋子共受三个力作用B棋子对棋盘的压力大小一定等于重力C磁性
21、越强的棋子所受的摩擦力越大D质量不同的棋子所受的摩擦力不同答案 D6(2017温州中学期末)在如图 6所示的三种情况中，砝码的质量均为 M，不计一切摩擦和弹簧测力计的重力，且砝码均处于静止状态，则三个弹簧测力计的示数 FT1、 FT2、 FT3的关系是( )图 6A FT1 FT2 FT3 B FT1 FT3FT2C FT1FT2FT3 D FT1 FT2FT3答案 A解析 三幅图中，分别对砝码进行受力分析，砝码受重力和绳子的拉力，绳子的拉力等于弹簧测力计受到的拉力，所以弹簧测力计的示数都等于砝码的重力， FT1 FT2 FT3 G，故B、C、D 错误，A 正确7.(2018嘉兴市期末)在浙江
22、省某次学考考试过程中，某位监考老师遵守规定，采取图 7甲或乙的监考姿势，则( )图 7A甲、乙两图，人都不受地面的摩擦力B脚底部受到的支持力，图甲大于图乙16C甲、乙两图，人对地面的压力相等D地面对人的作用力，图甲大于图乙答案 C解析 受力分析可知题图甲中脚相对地面有向两边的运动趋势，所以受到地面的摩擦力，A选项错误；地面对脚的支持力都是向上，根据竖直方向力的平衡可知 2FN mg，所以甲、乙两图中的人受到地面的支持力相等，B 选项错误；根据牛顿第三定律可知人对地面的压力也相等，C 选项正确；根据平衡条件可知地面对人的作用力与人的重力是平衡力，D 选项错误8.(2018嘉兴市期末)如图 8所示
23、，足球弹射到球网上，关于对足球受力分析的说法正确的是( )图 8A足球受到重力、弹力、摩擦力B图中足球没有发生形变C足球受到的弹力是足球形变产生的D足球所受的合外力为零答案 A解析 足球弹射到球网上，网对球有作用力，通过受力分析可知球受重力、弹力和摩擦力，A选项正确；足球受到网的弹力，由力的相互性可知，足球对网也有弹力，所以足球也要发生形变，B 选项错误；足球受到的弹力的施力物体是球网，所以是球网发生形变产生的，C选项错误；足球弹射到网上后运动状态在不断改变，受到的合外力不为 0，D 选项错误9(2017金华市十校联考)如图 9所示，拖拉机拉着耙耕地，拉力 F与水平方向成 角，若将该力沿水平方
24、向和竖直方向分解，则它的水平分力为( )图 9A Fsin B Fcos 17C Ftan D.Ftan 答案 B解析 根据题意将 F沿水平和竖直方向分解，由平行四边形定则可知 F 水平 Fcos ，故选B.10.(2017台州市模拟)余伯在水库中钓获一尾大头鱼，当鱼线拉着大头鱼在水中向左上方匀速运动时，如图 10所示，鱼受到水的作用力方向可能是( )图 10A竖直向下 B水平向左C水平向右 D沿鱼线方向答案 C解析 由题意可知，大头鱼受竖直向下的重力、斜向左上方的拉力以及水的作用力，处于平衡状态，根据力的平衡条件，结合平行四边形定则可知，鱼受到水的作用力方向一定沿拉力与重力的合力的反方向，故
25、选 C.11.(2017宁波市效实中学期中)如图 11所示，在某同学通过滑轮组将一重物缓慢吊起的过程中，该同学对绳的拉力将(滑轮与绳的重力及摩擦不计)( )图 11A保持不变B逐渐变大C逐渐变小D先变小后变大答案 B解析 对滑轮进行受力分析，由于为同一根绳子，故 F1 F2 F 人 ；设 F1与 F2的夹角为 ，则 F1 F2 .在重物被吊起的过程中， 变大，故 F1与 F2同时变大，该同学对mg2cos218绳的拉力逐渐变大，故 B正确12.(2018群星外国语学校三月考)在某驾校的训练场地上，有一段圆弧形坡道，如图 12所示，若将同一辆车先后停放在 a点和 b点，下述分析和比较正确的是(
26、)图 12A车在 a点受坡道的支持力大于在 b点受的支持力B车在 a点受坡道的摩擦力大于在 b点受的摩擦力C车在 a点受到的合外力大于在 b点受的合外力D车在 a点受的重力的下滑分力大于在 b点受的重力的下滑分力答案 A13.如图 13所示，与水平面夹角为 30的固定斜面上有一质量 m1.0 kg的物体细绳平行斜面的一端与物体相连另一端经摩擦不计的轻质定滑轮与固定的弹簧测力计相连，物体静止在斜面上，弹簧测力计的示数为 5 N关于物体受力的判断(取 g10 m/s2)，下列说法正确的是( )图 13A斜面对物体的摩擦力大小为零B斜面对物体的摩擦力大小为 5 N，方向沿斜面向上C斜面对物体的支持力
27、大小为 5 N，方向竖直向上3D斜面对物体的支持力大小为 5 N，方向垂直斜面向上答案 A解析 物体的重力沿斜面方向的分力大小和绳子的拉力相等，所以斜面对物体的摩擦力大小为零，选项 A正确，B 错误；斜面对物体的支持力 FN mgcos 305 N，方向垂直斜面319向上，选项 C、D 错误二、非选择题14.(2018宁波市期末)某人用一根轻绳绕过树枝将石块悬挂起来，如图 14所示，此时轻绳与水平地面的夹角 37.已知石块的质量为 10 kg，此人的质量为 50 kg，不计轻绳与树枝间的摩擦(sin 370.6，cos 370.8， g取 10 m/s2)求：图 14(1)轻绳对人的拉力的大小
28、(2)地面对人的支持力的大小(3)人对地面的摩擦力的大小和方向答案 (1)100 N (2)440 N (3)80 N 方向水平向左解析 (1)以石块为研究对象，受力分析，得到拉力 FT mg100 N.故轻绳对人的拉力也为 100 N.(2)以人为研究对象，受力分析，得 FN FTsin Mg，解得 FN440 N.(3)对人进行受力分析，水平方向有 Ff FTcos ，解得 Ff80 N.由牛顿第三定律知，人对地面的摩擦力的大小 Ff Ff80 N，方向水平向左15.(2017湖州市期末)如图 15所示，将质量 m3 kg 的光滑球放在水平地面上，并用轻绳AB将其拴在地面上，绳 AB与地面
29、的夹角为 30，且延长线过球心现用 F8 N、方向3水平向右的拉力作用在球面上，其作用力延长线通过球心求：( g取 10 N/kg)图 15(1)轻绳 AB对球拉力的大小(2)球对地面的压力20答案 (1)16 N (2)38 N，方向竖直向下(或垂直地面向下)解析 (1)设轻绳 AB对球的拉力为 FT，则 FTcos F，解得 FT16 N.(2)设地面对球的支持力为 FN，则 FN mg FTsin ，解得 FN38 N根据牛顿第三定律得 F 压 38 N，方向竖直向下(或垂直地面向下)16.(2018宁波市期中)如图 16所示，质量为 m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为 O，
30、轻绳 OB水平且 B端与放置在水平面上的质量为 m2的物体乙相连，轻绳 OA与竖直方向的夹角 37，物体甲、乙均处于静止状态(已知 sin 37 ，cos 3735 ， g10 m/s 2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)45图 16(1)轻绳 OA、 OB受到的拉力是多大？(2)物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？(3)若物体乙的质量 m24 kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为 0.3，则欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量 m1最大不能超过多少？答案 (1) m1g m1g (2) m1g 方向水平向左 (3)1.6 kg54 34 34解析 (1) O点受力如图所示，由平衡条件得 FTOA m1g，m1gcos 54FTOB m1gtan m1g.34(2)物体乙所受到的摩擦力 Ff FTOB m1g，34方向水平向左21(3)物体乙与水平面间的最大静摩擦力为：Ffm m2g0.3410 N12 N.当 FTOB Ffm时， m1最大，又 FTOB m1g34则 m1 kg1.6 kg，4Ffm3g 412310即物体甲的质量 m1最大不能超过 1.6 kg.
