高一物理力全章复习.docx
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高一物理力全章复习
力物体的平衡
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。
（2）．重力的大小：
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／秒2，表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛顿。
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
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。
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。
（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mg
7．弹力
1．产生条件：
（1）物体间直接接触；
（2）接触处发生形变（挤压或拉伸）。
2．弹力的方向：
弹力的方向与物体形变的方向相反，具体情况如下：
（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。
3．弹力的大小
弹力的大小跟形变量的大小有关。
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-L0|，不能将x当作弹簧的长度L
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。
◎例题评析
【例1】下列关于力的说法中，正确的是（）
A．只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用
B．力是不能离开物体而独立存在的，一个力既有施力物体，又有受力物体
C．一个物体先对别的物体施加力后，才能受到反作用力
D．物体的施力和受力是同时的
【例2】关于物体的重心，以下说法正确的是
A．物体的重心一定在该物体上
B．形状规则的物体，重心就在其中心处
C．用一根悬线挂起的物体静止时，细线方向一定通过物体的重心
D．重心是物体上最重的一点
【例3】如图所示，小车上固定一根折成α角的曲杆，杆的另一端一固定一质量为m的球，则当小车静止时和以加速度a向右加速运动时杆对球的弹力大小及方向如何?
（4）面与面、点与面接触的压力或支持力的方向总垂直于接触面，指向被压或被支持的物体，如图所示，球和杆所受弹力的示意图。
【例4】在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为ι、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，如图甲所示．木块与地面间的动摩擦因数为μ，现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是（）
【分析与解答】:
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）。
（2）滑动摩擦力与正压力成正比，即f=
μ为动摩擦因数，与接触面材料和粗糙程度有关；N指接触面的压力，并不总等于重力。
◎例题评析
【例5】如右图所示，质量为m的木块在倾角为θ的斜面上沿不同方向以不同速度Vl、V2、V3滑行时，小木块受到的滑动摩擦力多大?
斜面受到的滑动摩擦力多大?
（已知木块与斜面间的动摩擦因数为μ）．
【例6】如下图所示，拉力F使叠放在一起的A、B两物体以共同速度沿F方向做匀速直线运动，则（）
A．甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用，方向与F方向相同。
B．甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用，方向与F方向相反
C．甲、乙图中A物体均不受静摩擦力作用
D．甲图中A物体不受静摩擦力作用，乙图中A物体受静摩擦力作用，方向与F方向相同
专题三．力的合成与分解
◎知识梳理
1．力的合成
利用一个力（合力）产生的效果跟几个力（分力）共同作用产生的效果相同，而做的一种等效替代。
力的合成必须遵循物体的同一性和力的同时性。
（1）合力和分力:
如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力。
合力与分力的关系是等效替代关系，即一个力若分解为两个分力，在分析和计算时，考虑了两个分力的作用，就不可考虑这个力的作用效果了；反过来，若考虑了合力的效果，也就不能再去重复考虑各个分力的效果。
（2）．共点力
物体同时受几个力作用，如果这些力的作用线交于一点，这几个力叫共点力。
如图（a）所示，为一金属杆置于光滑的半球形碗中。
杆受重力及A、B两点的支持力三个力的作用；N1作用线过球心，N2作用线垂直于杆，当杆在作用线共面的三个非平行力作用下处于平衡状态时，这三力的作用线必汇于一点，所以重力G的作用线必过N1、N2的交点0；图（b）为竖直墙面上挂一光滑球，它受三个力：
重力、墙面弹力和悬线拉力，由于球光滑，它们的作用线必过球心。
（3）力的合成定则：
平行四边形定则：
求共点力F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形，它的对角线即表示合力的大小和方向，如图a。
三角形定则：
求F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的有向线段首尾相接，从F1的起点指向F2的末端的有向线段就表示合力F的大小和方向，如图b。
2．合力的计算
（1）合力的大小：
若两个共点力F1，F2的夹角为θ，根据余弦定理,其合力大小为:
.
合力的范围是：
|F1-F2|≤F≤F1+F2，
还可以看出：
合力可能大于分力，可能小于分力，也可能等于分力。
（2）合力的方向：
若F与F1的夹角为
，则：
tan
=
当
时tan
=
（3）同一直线上的矢量运算：
几个力在一条直线上时，先在此直线上选定正方向，与其同向的力取正值，反之取负值，然后进行代数运算求其合力。
这时“+”或“-”只代表方向，不代表大小。
3．力的分解
（1）在分解某个力时，要根据这个力产生的实际效果或按问题的需要_进行分解．
（2）有确定解的条件：
①已知合力和两个分力的方向，求两个分力的大小．（有唯一解）
②已知合力和一个分力的大小与方向，求另一个分力的大小和方向．（有一组解或两组解）
③已知合力、一个分力F1的大小与另一分力F2的方向，求F1的方向和F2的大小．（有两个或唯一解）
（3）力的正交分解：
将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法．利用力的正交分解法可以求几个已知共点力的合力，它能使不同方向的矢量运算简化为同一直线上的矢量运算．
4、处理力的合成与分解问题的方法
1．力的图示法：
按力的图示作平行四边形，然后量出对角线的长短并找出方向．
2．代数计算法：
由正弦或余弦定理解三角形求解．
3．正交分解法：
将各力沿互相垂直的方向先分解，然后求出各方向的合力，再合成．
4．多边形法：
将各力的首尾依次相连，由第一个力的始端指向最后一个力的尾端的有向线段表示合力的大小和方向．
◎例题评析
【例7】．在倾角为α的斜面上，放一质量为m的光滑小球，小球被竖直的木板挡住，则球对斜面的压力为（）
【例8】分解一个力，若已知它的一个分力的大小和另一个分力的方向，以下正确的是（）
A．只有唯一组解B．一定有两组解
C．可能有无数组解D．可能有两组解
专题四．受力分析
◎知识梳理
受力分析就是把研究对象在给定物理环境中所受到的力全部找出来，并画出相应受力图。
1．受力分析的依据
（1）依据各种力的产生条件和性质特点
（2）依据作用力和反作用力同时存在，受力物体和施力物体同时存在
（3）依据物体所处的运动状态
2．受力分析的程序
（1）根据题意选取研究的对象．
（2）把研究对象从周围的物体中隔离出来，为防止漏掉某个力，要养成按一般步骤分析的好习惯．一般应先分析重力；然后环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力；最后再分析其他场力（电场力、磁场力）等．
（3）每分析一个力，都要想一想它的施力物体是谁，这样可以避免分析出某些不存在的力．如竖直上抛的物体并不受向上的推力，而刹车后靠惯性滑行的汽车也不受向前的“冲力”．
（4）画完受力图后要进行定性检验，看一看根据你画的受力图，物体能否处于题目中所给的运动状态．
3．受力分析的注意事项
（1）只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．
（2）只分析根据性质命名的力．
（3）每分析一个力，都应找出施力物体．
（4）合力和分力不能同时作为物体所受的力．
4．受力分析的常用方法：
隔离法和整体法
（1）．隔离法
为了弄清系统（连接体）内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法．
（2）．整体法
当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用整体法．运用整体法解题的基本步骤是：
明确研究的系统和运动的全过程；
画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图；
选用适当的物理规律列方程求解．
隔离法和整体法常常交叉运用，从而优化解题思路和方法，使解题简捷明快．
◎例题评析
【例10】一个底面粗糙，质量为M的劈放在粗糙水平面上，劈的斜面光滑且与水平面夹角为300，现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球，小球与斜面的夹角为30。
，如图所示。
（1）当劈静止时绳子中拉力大小为多少?
【分析与解答】
（1）以水平方向为x轴，建立坐标系，并受力分析如图所示。
（2）以劈和小球整体为研究对象，受力分析如图
【例11】如图所示，质量为m，横截面为直角三角形的物块ABC，
，AB边靠在竖直墙面上，F是垂直于斜面BC的推力，现物块静止不动，则摩擦力的大小为_________。
【例12】如图所示，物体的质量为2kg，两根轻绳AB和AC的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成θ=600的拉力F，若要使两绳都能伸直，求拉力F的大小范围。
【分析与解】：
作出A受力图如图28所示，由平衡条件有：
F.cosθ-F2-F1cosθ=0,
Fsinθ+F1sinθ-mg=0
要使两绳都能绷直，则有：
F1
由以上各式可解得F的取值范围为：
。
4．正交分解法解平衡问题
正交分解法是解共点力平衡问题的基本方法，其优点是不受物体所受外力多少的限制。
解题依据是根据平衡条件，将各力分解到相互垂直的两个方向上。
正交分解方向的确定：
原则上可随意选取互相垂直的两个方向；但是，为解题方便通常的做法是：
①使所选取的方向上有较多的力；②选取运动方向和与其相垂直的方向为正交分解的两个方向。
在直线运动中，运动方向上可以根据牛顿运动定律列方程，与其相垂直的方向上受力平衡，可根据平衡条件列方程。
③使未知的力特别是不需要的未知力落在所选取的方向上，从而可以方便快捷地求解。
解题步骤为：
选取研究对象一受力分析一建立直角坐标系一找角、分解力一列方程一求解。
◎例题评析
【例13】如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。
一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为ml和mz的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与0点的连线与水平线的夹角为α=600，两小球的质量比为（）
专题七．实验：
互成角度的两个力的合成
◎知识梳理
1．实验目的
验证平行四边形定则
2．验证原理
如果两个互成角度的共点力F。
、F。
作用于橡皮筋的结点上，与只用一个力F’作用于橡皮筋的结点上，所产生的效果相同（橡皮条在相同方向上伸长相同的长度），那么，F’就是F1和F2的合力。
根据平行四边形定则作出两共点力F1和F2的合力F的图示，应与F’的图示等大同向。
3．实验器材
方木板一块；白纸；弹簧秤（两只）；橡皮条；细绳套（两个）；三角板；刻度尺；图钉（几个）；细芯铅笔。
4．实验步骤
①用图钉把白纸钉在方木板上。
②把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。
（固定点A在纸面外）
③用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置o（如图1～133所示）。
（位置0须处于纸面以内）
④用铅笔描下结点0的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。
⑤从力的作用点（位置o）沿着两条绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力F，和F：
的图示，并用平行四边形定则作出合力F的图示。
⑥只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样
的位置o，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。
用刻度尺从。
点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F’的图示。
⑦比较力F’的图示与合力F的图示，看两者是否等长，同向。
⑧改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次。
力学检测题
一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分）
1．下列关于力的说法，正确的是（）
A．力是物体对物体的相互作用B．力有时能脱离物体而独立存在
C．有受力物体就一定有施力物体D．只有相互接触的物体间才能产生作用力
2．关于重心，下列说法正确的是（）
A．重心是物体内重力最大的点
B．任何几何形状规则的物体的重心必与几何中心重合
C．重心是重力的作用点，它总是在物体上，不可能在物体外
D．重心是物体各部分所受重力的合力的作用点
3．如图所示，重为100N的物体在水平向左的力F=20N作用下，
以初速度v0沿水平面向右滑行。
已知物体与水平面的动摩擦因数
为0.2，则此时物体所受的合力为（）
A．0B．40N，水平向左C．20N，水平向右D．20N，水平向左
4．张明同学双手握住竖直竹竿匀速攀上和匀速滑下的过程中，张明受到的摩擦力分别为f1和f2，那么（）
A．f1方向竖直向下，f2方向竖直向上，且f1=f2
B．fl方向竖直向上，f2方向竖直向上，且f1=f2
C．f1为静摩擦力，f2为滑动摩擦力
D．f1为静摩擦力，f2为静摩擦力
5．关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是（）
A．合力大小随两力夹角增大而增大
B．合力的大小一定大于分力中最大者
C．两个分力夹角小于180°时，合力大小随夹角减小而增大
D．合力的大小不能小于分力中最小者
6．有一木块静止在水平桌面上，关于它的受力下面说法中正确的是（）
A．木块对桌面的压力就是木块所受的重力，施力物体是地球
B．木块对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的
C．木块对桌面的压力在数值上等于木块受的重力
D．木块保持静止是由于木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力保持平衡
7．如图所示，静止在斜面上的物体，受到的作用力有（）
A．重力、支持力
B．重力、支持力、摩擦力
C．重力、支持力、下滑力、摩擦力
D．重力、压力、下滑力、摩擦力
8.一块砖平放在长木板的中间，木板放在水平地面上，现缓慢抬起木板的一端，而保持另一端不动。
关于砖受到的摩擦力F，叙述正确的是（）
A．随木板倾角的增大而减小
B．砖滑动前，F随木板倾角的增大而增大，砖开始滑动后，F随木板倾角的增大而减小。
C．砖滑动前，F随木板倾角的增大而减小，砖开始滑动后，F随木板倾角的增大而增大。
D．砖滑动前后，均随木板倾角的增大而减小。
9．如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧。
在这过程中下面木块移动的距离为（）
A.
B.
C.
D.
10.如图所示，用绳跨过定滑轮牵引小船，设水的阻力不变，则在
小船匀速靠岸的过程中（）
A.绳子的拉力不断增大B.绳子的拉力不变
C.船所受浮力增大D.船所受浮力变小
二、填空、实验题（本题共4小题，每小题各6分，共24分。
把答案填写在题中的横线上，不要求写解答过程）
11.作用在同一个平面内，大小分别为5N、7N、9N的三个共点力，其合力的大小范围是：
F合
。
12．重力为400N的物块放置在水平地面上，物块与地面之间的动摩擦因数为0.25。
当用80N的水平推力推物块时，物块受到的摩擦力的大小为N；当用160N的水平推力推物块时，物块受到的摩擦力大小为N。
13．如图所示，在倾角为α的斜面上，重为G的小球被竖直的木板挡住，不计一切摩擦，则小球对斜面的压力为，小球对木板的压力为。
14．某同学做《共点的两个力的合成》实验作出如图所
示的图，其中A为固定橡皮条的固定点，O为橡皮条与
细绳的结合点，图中___________是F1、F2合力的理论值，
是合力的实验值，需要进行比较的是
和，通过本实验，可以得出结论：
在误差
允许的范围是正确的。
三、计算题（共36分。
要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分）
15．（12分）当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的稳态速度。
已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力f=krv，k是比例系数。
对于常温下的空气，比例系数k=3.4×10-4Ns/m2。
已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度为g=10m/s2。
求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的稳态速度。
（结果保留两位有效数字）
16．（12分）如图所示，弹簧AB原长为35cm，A端挂一个重50N的物体，手执B端，将物体置于倾角为30°的斜面上。
当物体沿斜面匀速下滑时，弹簧长度为40cm；当物体匀速上滑时，弹簧长度为50cm，试求：
（1）弹簧的倔强系数；
（2）物体与斜面的滑动摩擦系数。
17．（12分）如图所示，物重30N，用OC绳悬挂在O点，OC绳能承受最大拉力为20
N，再用一绳系OC绳的A点，BA绳能承受的最大拉力为30N，现用水平力拉BA，可以把OA绳拉到与竖直方向成多大角度?
物理必修1《力》单元练习卷
参考答案
一、选择题
1.AC 2.D 3.B 4.BC 5.C 6.C7.B8.B9.C10.AD
二、填空、实验题
11.0；21N12.80；10013.G/cosα；Gtanα；
14.F;F’;F和F’;其合力的大小和方向为F1和F2的线段为邻边的对角线
三、
15．解：
雨滴下落时受两个力作用：
重力，方向向下；空气阻力，方向向上。
当雨滴达到稳态速度后，加速度为0，二力平衡，用m表示雨滴质量，有
mg－krv=0，
求得
，v=1.2m/s
16．解：
匀速下滑kx1+f=Gsin30°
匀速上滑kx2=Gsin30°+f
得k=2Gsin30°/（x1+x2）=250N/m
再由f=μFN=μGcos30°=Gsin30°－kx1
得
17.解：
当OA绳与竖直方向的夹角θ逐渐增大时，OA和BA绳中的拉力都逐渐增大。
当其中某一根的拉力达到它本身能承受的最大拉力时，就不能再增大角度了。
结点A的受力如右图所示。
由图可知，
OA绳的拉力总是大于AB绳的拉力
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