高中物理《力的相互作用》讲义教案汇总.docx

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高中物理《力的相互作用》讲义教案汇总

力的相互作用

一、基础知识1.力的概念

（1）力是物体间的

相互作用

，力总是

成对

出现的，这一对力的性质

相同

。

（2）力是矢量，其作用效果由产生

形变

或

位移

。

大小

、

方向

及

作用点

三个要素决定。

力的作用效果是使物体

2.力的图示和示意图

科学上常用一根带箭头的线段来表示力的各个要素，这种表示方法叫做叫

力的图示

。

在许多情

况下，我们只关心力的方向，而不太关心力的大小和作用点。

这时只需在物体上沿力的方向画一个带箭

头的线段来表示力，这样的图叫做3.重力，重心

力的示意图

。

（1）重力是由于

地球

对物体的吸引而使物体受到的力，重力的大小

G=mg，方向竖直向下，

作用于物体的

重心

。

（2）测量重力时用

弹簧测力计

，测量时需使物体处于平衡状态。

4.弹力，胡克定律

（1）弹力的产生：

物体直接接触

，

有弹性形变

。

（2）常见弹力的方向：

弹力

弹力的方向

轻绳的弹力

沿绳指向绳收缩的方向

弹簧两端的弹力

沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向

面（或点）与点（或面）接触的弹力

垂直于接触面（或切面），指向受力物体

杆的弹力

可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析

（3）弹力的大小——胡可定律：

内容：

弹簧发生形变时，弹力的大小跟弹簧

伸长或缩短的长度

成正比。

表达式：

5.静摩擦力

F=kx，k是弹簧的劲度系数，单位N/m，k的大小由弹簧自身性质决定。

定义：

两个具有

相对运动趋势

的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力。

产生条件：

（1）接触面

粗糙

；

（2）接触处

有弹力

；（3）两物体间

有相对运动趋势

（仍保持相对静止）。

大小：

（1）静摩擦力与正压力无关，满足

0≤F≤F

max

；

（2）最大静摩擦力Fmax大小与正压力大

小有关。

方向：

沿接触面与受力物体相对运动趋势的方向

相反

。

作用点：

一般把作用点画在物体的6.滑动摩擦力

重心

上。

定义：

两个具有

相对运动

的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力。

产生条件：

（1）接触面

粗糙

；

（2）接触处

有弹力

；（3）两物体间

有相对运动

。

大小：

（1）滑动摩擦力：

压力。

F=μFN；

（2）动摩擦因数μ取决于接触面材料及粗糙程度，FN为正

方向：

沿接触面与受力物体相对运动趋势的方向

相反

。

作用点：

一般把作用点画在物体的7.力的合成和分解

力的合成：

重心

上。

（1）遵循规律：

力的合成遵循矢量运算法则，即遵循

平行四边形

定则。

（2）力的合成：

两个共点力F1和F2的大小均不变，它们之间的夹角为θ，其合力大小为F合，当

夹角θ变化时，合力的取值范围是

丨F

1

-F

2

丨

≤F

合

≤

F

1

+F

2

。

力的分解：

（1）遵循规律：

力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循

平行四边形

定则。

（2）分解原则：

分解某个力时，一般要根据这个力产生的实际效果进行分解。

（3）正交分解：

将一个力分解为两个

互相垂直

的分力的方法。

（4）分解步骤：

①选取合适的方向建立坐标系，②将不在坐标轴上的力沿坐标轴方向分解，③分别

算出x轴和y轴方向上所受的合力，合力等于在该方向上所有力的代数和，④求出合力的大小，⑤求出合力与x轴方向夹角。

8.共点力的平衡

（1）平衡状态：

物体保持

静止

或

匀速直线运动

的状态。

（2）共点力平衡：

物体所受合外力为零，即使F合=0。

（3）二力平衡：

如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定

大小相等、方向相

反

，为一对

平衡力

。

（4）三力平衡：

如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与第三

个力

大小相等、方向相反

，这三个力的有向线段通过平移可构成封闭三角形。

（5）多力平衡：

如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力

大小相等、方向相反

，这些力的有向线段通过平移可构成封闭多边形。

二、常规题型

例1.下列说法中正确的是（C

）

A.“风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的B.网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体是人

C.每个力都必有施力物体和受力物体

D.只有直接接触的物体间，才有力的作用

练习1.关于力的下述说法中，正确的是（B

）

A.力的作用离不开施力物体，但可以没有受力物体

B.只有直接接触的物体之间才可能有力的作用

C.力是物体对物体的作用，施力物体和受力物体总是成对出现的

D.没有施力物体和受力物体，力照样可以存在

例2.如图中各球均处于静止状态，（a）（b）接触面光滑，（c）中木块匀速向上运动，试画出（a）（b）中小球和（c）中木块的受力示意图．（要求注明力的符号）

练习1.对以下物体受力分析：

小结：

重力一定有，弹力看四周，分析摩擦力，不忘电磁浮。

例3.关于物体受到的重力，以下说法正确的是（B

）

A.一个挂在绳子上静止的物体，它受到的重力就是它对绳子的拉力B.在地面上的同一地点，物体的质量越大所受的重力就越大

C.重力不存在反作用力

D.只有静止的物体才受到重力作用

2

练习1.关于重力，下面说法中正确的是（C

A.物体在地球上受到的重力，施力物体是地面

B.在地球上不同的地方，某物体受到的重力相同C.物体受到的重力，方向一定是竖直向下

D.重力的方向总与支持重物的支持面相垂直

）

练习2.下列说法中正确的是（A

）

A.用细线将物体悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上B.重心是物体所受重力的作用点，故重心一定在物体上

C.一对作用力和反作用力做功的代数和一定为零

D.弹力和摩擦力可以找到施力物体，重力则没有施力物体

练习3.一个质量为60kg的人，在地球表面受到的重力为

600

N。

如果此人在g′=g/6

的月球上，他受到的重力是

100

N。

（g=10m/s）

例4.同学们通过实验探究，得到了在发生弹性形变时，弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系．下列说法中能

反映正确的探究结果的是（

A

）

A.弹簧的弹力跟弹簧的伸长量成正比

B.弹簧的弹力跟弹簧的伸长量成反比

C.弹簧的弹力跟弹簧的伸长量的平方成正比

D.弹簧的弹力跟弹簧的伸长量无关

练习1.一弹簧的两端各用10N的外力向外拉伸，弹簧伸长了6cm，现将其中的一端固定于墙上，另一端

用5N的外力来拉伸它，则弹簧的伸长量应为（

A.0.75cmB.1.5cm

C.3cmD.6cm

C

）

练习2.如图所示，两只同样的弹簧测力计外壳重0.1N（其他部件重力不计），甲“正挂”，乙“倒挂”

，在乙的下方挂上0.2N的砝码，则甲、乙弹簧秤的读数分别为（

B

）

A.0.2N，0.3N

B.0.3N，0.2N

C.0.3N，0.3N

D.0.4N，0.3N

练习3.在弹性限度内，一个原长为20cm的轻质弹簧，受到50N的拉力时，总长度为22cm，试求：

（1）弹簧的劲度系数．

（2）当弹簧总长度为19cm时，弹簧的弹力大小．

（1）根据胡克定律得：

F=kx，解得：

k=F1/（L1-L0）=2500N/m

（2）当弹簧总长度为19cm时，根据胡克定律得F2=k（L0-L2）=25N

例5.如图所示，水平地面上有一货物，货物受的重力G=1000N．某人用F=180N的水平力拉货物，没有拉

动．则货物所受到的静摩擦力大小是（

B

）

A.0B.180N

C.820ND.1000N

练习1.如图所示，一小孩用80N的水平力推置于地面上重为200N的木箱，木箱不动；当小孩用100N

的水平力推木箱，木箱恰好能被推动；当木箱被推动之后，小孩只要用90N的水平推力就可以使木箱沿地面匀速前进，以下是对上述过程作出的计算和判断，其中正确的是

（AB

）

A.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.45

B.木箱与地面间的最大静摩擦力大小为100N

C.木箱与地面间的摩擦力大小始终为80N

D.木箱与地面间的滑动摩擦力大小为100N

2

练习2.如图所示，甲、乙两位同学做“拔河”游戏．两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子

水平，然后各自向两侧拖拉．若凳子下表面各处的粗糙程度相同，两位同学手掌粗糙程度也相同，在乙

端的凳面上放有四块砖，下列说法中正确的是（

BD

）

A.由于甲端比较轻，甲容易将凳子拉向自己

B.由于乙端比较重，凳子和手之间产生较大的摩擦，乙可以将凳子拉向自己

C.谁用的力气大就可以将凳子拉向自己

D.拔河过程中乙的手和凳子之间不会有相对滑动，甲的手可以和凳子间有相对滑动，也可以没有相对滑动

例6.质量为1kg的物体置于水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2．从t=0开始，物体以一定

的初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左、大小恒为F0=1N的作用力．假设取向右为正方向，取

g=10m/s，则能正确反映物体受到的摩擦力f随时间变化关系的图象是下图中的（

AB

CD

）

练习1.关于滑动摩擦力，下列说法正确的是（D

A.只有运动的物体才会受到滑动摩擦力

B.滑动摩擦力的大小一定跟物体的重力成正比

C.滑动摩擦力的方向跟物体的运动方向相反

D.物体受到滑动摩擦力时，一定受到弹力

D

）

练习2.装修工人在搬运材料时将其从水平台面上拖出，如图所示，则在匀加速拖出过程中（DA.材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小

B.材料与平台之间的相对速度逐渐增大，摩擦力逐渐增大

C.平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小

D.材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人拉力也不变

）

2

练习3.如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很

小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验．若砝码和纸板的质量分别为m

1

和m

2

，各接触面间

的动摩擦因数均为μ．重力加速度为g．

（1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；

（2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；

（3）本实验中，m1=0.5kg，m2=0.1kg，μ=0.2，砝码与纸板左端的距离d=0.1m，取g=10m/s

2

．若砝码移

动的距离超过l=0.002m，人眼就能感知．为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大？

（1）砝码和桌面对纸板的摩擦力分别为f

1

=μm

1

g，f

2

=μ（m

1

+m

2

）g

纸板所受摩擦力的大小f=f

1

+f

2

=μ（2m

1

+m

2

）g

（2）设砝码的加速度为a1，纸板的加速度为a2，则有：

f

1

=m

1

a

1

F-f

1

-f

2

=m

2

a

2

发生相对运动需要a2＞a1

解得F＞2μ（m1+m2）g

1

1

（3）纸板抽出前砝码运动的距离x1=2a1t1

2

，纸板运动距离d+x1=2a2t1

2

1

纸板抽出后砝码运动的距离x2=2a3t2，L=x1+x2F=22.4N

f（4）f（4）

由题意知a1=a3，a1t1=a3t2

代入数据联立的

例7-1.如图所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在F1、F2和F3三力作

用下保持静止．下列判断正确的是（A.F1＞F2＞F3

B.F3＞F1＞F2

C.F2＞F3＞F1

D.F3＞F2＞F1

根据共点力平衡条件:

F1=F3cos30°=F

3

B

）

1

F2=F3sin30°=2F

3

练习1.杂技表演的安全网如图（a）所示，网绳的结构为正方形格子，O、a、b、c、d…等为网绳的结点，

安全网水平张紧后，若质量为m的运动员从高处落下，并停止在O点上．该处下凹至最低点时，网绳

dOe，bOg均为120°张角，如图（b）所示，此时O点周围每根网绳承受的张力大小为（1

A.2mg

B.mg

A.2mg

B.mg

1

A

）

因每根绳的合力应为2F；而绳受力后成120度角，作出平行四边形可知，由几何关系可知：

当

1

1

1

合力为2F时，两分力也为2F；故每根绳承受的压力大小为2F；运动员处于平衡状态，故安

1

全网受到的压力为F=mg，故每根网绳承受的张力大小为2mg

练习2.如图所示，相隔一定距离的两个相同圆柱体固定在同一水平高度处，一轻绳套在两圆柱体上，轻

绳下端悬挂一重物，绳和圆柱体之间的摩擦忽略不计．现增加轻绳长度，而其他条件保持不变，则（BD）

A.轻绳对物体的作用力的合力将变大

B.轻绳对物体的作用力的合力将不变

C.轻绳的张力将变大

D.轻绳的张力将变小

AB、对重物受力分析可知，左右两根绳对重物的合力与物体的重力大小相等方向相反，所以轻绳对物体的作用力的合力不变，所以A错误，B正确；

CD、以重物和绳子整体为研究对象，分析受力情况：

重力、圆柱体A对绳子的作用力FA，圆柱体B对绳

子的作用力F

B

，根据对称性可知，F

A

=F

B

，

由平衡条件可得2F

A

cosα=G，α是圆柱体对绳子的作用力与竖直方向夹角，G是物体的重力．绳越长时，

α越小，cosα越大，则F

A

越小．

所以绳越长时，轻绳的张力将变小，所以C错误，D正确．

故选BD

练习3.如图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ．若此人所受重力为

G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为（

A

）

A.G

B.Gsinθ

C.Gcosθ

D.Gtanθ

例7-2.小东在体育课上做单杠练习时，两臂伸直，双手平行握住单杠，之后逐渐增加双手间距，此过程

中手臂上的拉力变化情况为（

B

）

A.逐渐变小

B.逐渐变大

C.先变大后变小

D.先变小后变大

练习1.如图所示，倾角为θ的斜面上固定有一竖直挡板，重为G的光滑小球静止时对斜面的压力为

N，小球的重力按照产生的作用效果可分解为（

A

G

）

A.垂直于斜面的分力和水平方向的分力，且N=

cosθ

B.垂直于斜面的分力和水平方向的分力，且N=Gcosθ

G

C.垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力，且N=

cosθ

D.垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力，且N=Gcosθ

三力平衡，组成封闭直角三角形，N为斜边。

练习2.如图一个三角形C上左右各压着个小三角形a，b并保持静止，对C进行受力分析

练习3.如图所示，重力为G的质点M，与三根劲度系数相同的螺旋弹簧A、B、c相连，C处于竖直方向，

静止时，相邻弹簧间的夹角均为120°，已知弹簧A和B对质点的作用力的大小均为2G，则弹簧C对质

点的作用力的大小可能为（

BD

）

A．2G

B．G

C．O

D．3G

若弹簧A和B对质点的作用力为拉力，对M进行受力分析如图，由于M处于平衡状态，

所以：

F

C

=G+F

A

cos60°+F

B

cos60°=3G，故选项B正确；

若弹簧A和B对质点的作用力为推力，对M进行受力分析，由于M处于平衡状态，

所以：

FC=FAcos60°+FBcos60°-G=G，故选项D正确

例8.（2011·山东理综）如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，

两侧用细绳系于墙壁。

开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力

F

fa

≠0，b所受摩擦力F

fb

＝0。

现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间（

AD

）

A．F

fa

大小不变B．F

fa

方向改变

C．Ffb仍然为零D．Ffb方向向右

剪断右侧绳的瞬间，右端细绳上拉力突变为零，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所

以b对地面有向左的运动趋势，受到静摩擦力Ffb方向向右，C错误D正确．剪断右侧绳的瞬间，木块a受到的各力都没变化，A正确，B错误．

练习1.如图所示，轻质弹簧连接A、B两物体，A放在水平地面上，B的上端通过细线挂在天花板上；已

知A的重力为8N，B的重力为6N，弹簧的弹力为4N．则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可能

是（

BC

）

A．18N和10NB．4N和10NC．12N和2ND．14N和2N

A受重力，弹簧的弹力及地面的支持力而处于平衡状态；若弹力向上，则支持力F=GA-F1=8N-4N=4N，若弹力向下，而支持力F′=8N+4N=12N；

对整体分析，整体受重力、拉力及地面的支持力，若支持力为4N，则拉力F2=GA+GB-F=10N；若支持力为12N，

则拉力F2′=GA+GB-F′=2N；故有两种可能：

4N和10N；12N和2N；

练习2.在如图所示装置中画出杆AB、AC对A点的弹力的方向，不计AB、AC的重力。

用绳替换AB，原装置状态不变，说明AB对A施加的是

拉力；用绳替换AC，原状态不能维持，说明AC对A

施加的是支持力

小结：

共点力平衡类问题，关键是区分各类物体的弹力作用方式的不同。

（1）假设法：

先假设研究对象没有接触物体，看看研究对象有怎样的运动趋势。

若靠近，则有挤压的弹力，若远离，则有拉伸的弹力，若不动，则无弹力

（2）替换法：

用细绳代替杆件或弹簧，看能不能维持原来的状态，若能，则说明杆件或弹簧提供拉力，若不能，则提供支持力。

三、重点难点

例1.（2014·广东卷）如图7所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，

下列说法正确的是（

A

）

A．M处受到的支持力竖直向上

B．N处受到的支持力竖直向上

C．M处受到的静摩擦力沿MN方向

D．N处受到的静摩擦力沿水平方向

支持力方向与接触面垂直，所以M处的支持力的方向与地面垂直，即竖直向上，N处支持力垂直MN向上，所以A正确B错误，摩擦力方向与接触面平行与支持力垂直，所以CD错误。

练习1.（2014·山东卷）如图所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简

易秋千．某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变．木板静止时，F1表示木板所

受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后（A．F1不变，F2变大

B．F1不变，F2变小

C．F1变大，F2变大

D．F1变小，F2变小

A

）

轻绳被剪前后都处于静止状态所受合力都为0，所以F1不变，对木板受力分析，2F

2

cosθ=G，剪短后θ

变大，cosθ变小，所以F2变大

练习2.如图，质量mA＞mB的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面．让它们由静止释放，在沿粗糙墙

面下落过程中，物体B的受力示意图是（

A

）

A．B．C．D．

A与B整体同时沿竖直墙面下滑，受到总重力，墙壁对其没有支持力，如果有，将会向右加速运动，因为没有弹力，故也不受墙壁的摩擦力，即只受重力，做自由落体运动；

由于整体做自由落体运动，处于完全失重状态，故A、B间无弹力，再对物体B受力分析，只受重力；

练习3.（2011，天津）如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做

匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力（

A

）

A．方向向左，大小不变

C．方向向右，大小不变

B．方向向左，逐渐减小

D．方向向右，逐渐减小

运用假设法，假设方向向右，B应该加速运动，所以向左。

如果逐渐减小，B应该加速度越来越小。

例2.长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图7所示，木板由水平位置缓慢向上转动（即木板与地

面的夹角α变大），另一端不动，则木块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图象是下列图中的（C

当α=0木板刚开始转动时，没有摩擦力，故A错误

当木块相对于木板刚好要滑动还没滑动时，木块受到

最大静摩擦力，且大于刚开始运动时所受到的滑动摩擦力

）

，即F

fm

>F

f滑

，下一时刻摩擦力会突然变小，所以BD错误。

练习1.如图所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦

力，下列说法正确的是（

D

）

A．甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相同

B．甲、乙两图中A均受摩擦力，且方向均与F相反

C．甲、乙两图中A物体均不受摩擦力

D．甲图中A不受摩擦力，乙图中A受摩擦力，方向和F相同

甲中A做匀速直线运动，而甲中A物体不受外力，故甲中A没有相对于B的运动趋势，故甲中A不受摩

擦力；乙中A也是平衡状态，但A的重力使A有一沿斜面下滑的趋势，故B对A有向上摩擦力，故A受F方向相同的摩擦力；

练习2.（2010·安徽理综）L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一

端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示．若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力．则木板P

的受力个数为（

C

）

A．3　　　　　　B．4C．5D．6

选P为研究对象，对木板P进行受力分析．由于光滑

所以QP之间没有摩擦力，木板P受重力、斜面的支持力、

滑块Q的弹力、弹簧的弹力和与斜面间的摩擦力5个力的作用．

故选C

例3.如图所示，质量为m的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为μ。

现施以与水平方向

成θ角且斜向上的拉力F，为使物体能沿水平面做匀速运动，当θ取何值时，F力最小？

此最小值多大？

将力F分解为水平分力F1和竖直分力F2，则有：

F1=f，F2+N=mg，即Fcosθ=μN，Fsinθ+N=mg

μmg

所以F