高一物理相互作用的知识点

高一物理相互作用的知识点

本文总结了高一物理中相互作用的相关知识点，包括弹力、摩擦力、物体受力分析、正交分解法等考点。通过详细解释每个概念及其应用，帮助学生更好地理解和掌握物理知识。

相互作用

考点一：关于弹力的问题

1. 弹力的产生

• 条件：
  1. 物体间是否直接接触
  2. 接触处是否有相互挤压或拉伸

2. 弹力方向的判断

• 弹力的方向总是与物体形变方向相反，指向物体恢复原状的方向。弹力的作用线总是通过两物体的接触点并沿其接触点公共切面的垂直方向。
• 压力的方向总是垂直于支持面指向被压的物体（受力物体）。
• 支持力的方向总是垂直于支持面指向被支持的物体（受力物体）。
• 绳的拉力是绳对所拉物体的弹力，方向总是沿绳指向绳收缩的方向（沿绳背离受力物体）。
• 补充：物体间点面接触时其弹力方向过点垂直于面，点线接触时其弹力方向过点垂直于线，两物体球面接触时其弹力的方向沿两球心的连线指向受力物体。

3. 弹力的大小

• 弹簧的弹力满足胡克定律：F = kx。其中k代表弹簧的劲度系数，仅与弹簧的材料有关，x代表形变量。
• 弹力的大小与弹性形变的大小有关。在弹性限度内，弹性形变越大，弹力越大。

考点二：关于摩擦力的问题

1. 对摩擦力认识的四个不一定

• 摩擦力不一定是阻力
• 静摩擦力不一定比滑动摩擦力小
• 静摩擦力的方向不一定与运动方向共线，但一定沿接触面的切线方向
• 摩擦力不一定越小越好，因为摩擦力既可用作阻力，也可以作动力

2. 静摩擦力用二力平衡来求解，滑动摩擦力用公式来求解

3. 静摩擦力存在及其方向的判断

• 存在判断：假设接触面光滑，看物体是否发生相当运动，若发生相对运动，则说明物体间有相对运动趋势，物体间存在静摩擦力；若不发生相对运动，则不存在静摩擦力。
• 方向判断：静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反；滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。

考点三：物体的受力分析

1. 物体受力分析的方法

• 方法
• 选择

2. 受力分析的顺序

• 先重力，再接触力，最后分析其他外力

3. 受力分析时应注意的问题

• 分析物体受力时，只分析周围物体对研究对象所施加的力
• 受力分析时，不要多力或漏力，注意确定每个力的实力物体和受力物体，在力的合成和分解中，不要把实际不存在的合力或分力当做是物体受到的力
• 如果一个力的方向难以确定，可用假设法分析
• 物体的受力情况会随运动状态的改变而改变，必要时根据学过的知识通过计算确定
• 受力分析外部作用看整体，互相作用要隔离

考点四：正交分解法在力的合成与分解中的应用

1. 正交分解时建立坐标轴的原则

• 以少分解力和容易分解力为原则，一般情况下应使尽可能多的力分布在坐标轴上
• 一般使所要求的力落在坐标轴上

理解要点：

1. 力具有物质性：力不能离开物体而存在。

• 说明：
• 对某一物体而言，可能有一个或多个施力物体。
• 并非先有施力物体,后有受力物体

2. 力具有相互性：一个力总是关联着两个物体，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体。

• 说明：
• 相互作用的物体可以直接接触，也可以不接触。
• 力的大小用测力计测量。

3. 力具有矢量性：力不仅有大小，也有方向。

4. 力的作用效果：使物体的形状发生改变；使物体的运动状态发生变化。

5. 力的种类：

• 根据力的性质命名：如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。
• 根据效果命名：如压力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等。
• 说明：根据效果命名的，不同名称的力，性质可以相同；同一名称的力，性质可以不同。

重力

定义：由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力。

说明：

• 地球附近的物体都受到重力作用。
• 重力是由地球的吸引而产生的，但不能说重力就是地球的吸引力。
• 重力的施力物体是地球。
• 在两极时重力等于物体所受的万有引力，在其它位置时不相等。

1. 重力的大小：G=mg

• 说明：
• 在地球表面上不同的地方同一物体的重力大小不同的，纬度越高，同一物体的重力越大，因而同一物体在两极比在赤道重力大。
• 一个物体的重力不受运动状态的影响，与是否还受其它力也无关系。
• 在处理物理问题时，一般认为在地球附近的任何地方重力的大小不变。

2. 重力的方向：竖直向下（即垂直于水平面）

• 说明：
• 在两极与在赤道上的物体，所受重力的方向指向地心。
• 重力的方向不受其它作用力的影响，与运动状态也没有关系。

3. 重心：物体所受重力的作用点。

• 重心的确定：
• 质量分布均匀。物体的重心只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体，它的重心就在几何中心上。
• 质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。
• 薄板形物体的重心，可用悬挂法确定。
• 说明：
• 物体的重心可在物体上，也可在物体外。
• 重心的位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。
• 引入重心概念后，研究具体物体时，就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示，于是原来的物体就可以用一个有质量的点来代替。

弹力

1. 形变：物体的形状或体积的改变，叫做形变。

• 说明：
• 任何物体都能发生形变，不过有的形变比较明显，有的形变及其微小。
• 弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变，叫做弹性形变，简称形变。

2. 弹力：发生形变的物体由于要恢复原状对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。

• 说明：
• 弹力产生的条件：接触；弹性形变。
• 弹力是一种接触力，必存在于接触的物体间，作用点为接触点。
• 弹力必须产生在同时形变的两物体间。
• 弹力与弹性形变同时产生同时消失。

3. 弹力的方向：与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。

几种典型的产生弹力的理想模型：

• 轻绳的拉力（张力）方向沿绳收缩的方向。注意杆的不同。
• 点与平面接触，弹力方向垂直于平面；点与曲面接触，弹力方向垂直于曲面接触点所在切面。
• 平面与平面接触，弹力方向垂直于平面，且指向受力物体；球面与球面接触，弹力方向沿两球球心连线方向，且指向受力物体。

4. 大小：弹簧在弹性限度内遵循胡克定律F=kx，k是劲度系数，表示弹簧本身的一种属性，k仅与弹簧的材料、粗细、长度有关，而与运动状态、所处位置无关。其他物体的弹力应根据运动情况，利用平衡条件或运动学规律计算。

摩擦力

1. 滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上相当于另一个物体滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。

• 说明：
• 摩擦力的产生是由于物体表面不光滑造成的。
• 摩擦力具有相互性。
• ⅰ滑动摩擦力的产生条件：
• A.两个物体相互接触；
• B.两物体发生形变；
• C.两物体发生了相对滑动；
• D.接触面不光滑。
• ⅱ滑动摩擦力的方向：总跟接触面相切，并跟物体的相对运动方向相反。
• 说明：
• “与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”
• 滑动摩擦力可能起动力作用，也可能起阻力作用。
• ⅲ滑动摩擦力的大小：F=μFN
• 说明：
• FN两物体表面间的压力，性质上属于弹力，不是重力。应具体分析。
• μ与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关，无单位。
• 滑动摩擦力大小，与相对运动的速度大小无关。
• ⅳ效果：总是阻碍物体间的相对运动，但并不总是阻碍物体的运动。
• ⅴ滚动摩擦：一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦，滚动摩擦比滑动摩擦要小得多。

2. 静摩擦力：两相对静止的相接触的物体间，由于存在相对运动的趋势而产生的摩擦力。

• 说明：静摩擦力的作用具有相互性。
• ⅰ静摩擦力的产生条件：
• A.两物体相接触；
• B.相接触面不光滑；
• C.两物体有形变；
• D.两物体有相对运动趋势。
• ⅱ静摩擦力的方向：总跟接触面相切，并总跟物体的相对运动趋势相反。
• 说明：
• 运动的物体可以受到静摩擦力的作用。
• 静摩擦力的方向可以与运动方向相同，可以相反，还可以成任一夹角θ。
• 静摩擦力可以是阻力也可以是动力。
• ⅲ静摩擦力的大小：两物体间的静摩擦力的取值范围0＜F≤Fm，其中Fm为两个物体间的最大静摩擦力。静摩擦力的大小应根据实际运动情况，利用平衡条件或牛顿运动定律进行计算。
• 说明：
• 静摩擦力是被动力，其作用是与使物体产生运动趋势的力相平衡，在取值范围内是根据物体的“需要”取值，所以与正压力无关。
• 最大静摩擦力大小决定于正压力与最大静摩擦因数（选学）Fm＝μsFN。
• ⅳ效果：总是阻碍物体间的相对运动的趋势。

对物体进行受力分析是解决力学问题的基础，是研究力学的重要方法，受力分析的程序是：

1. 根据题意选取适当的研究对象，选取研究对象的原则是要使对物体的研究处理尽量简便，研究对象可以是单个物体，也可以是几个物体组成的系统。
2. 把研究对象从周围的环境中隔离出来，按照先场力，再接触力的顺序对物体进行受力分析，并画出物体的受力示意图，这种方法常称为隔离法。
3. 对物体受力分析时，应注意一下几点：

• 不要把研究对象所受的力与它对其它物体的作用力相混淆。
• 对于作用在物体上的每一个力都必须明确它的来源，不能无中生有。
• 分析的是物体受哪些“性质力”，不要把“效果力”与“性质力”重复分析。

力的合成

求几个共点力的合力，叫做力的合成。

1. 力是矢量，其合成与分解都遵循平行四边形定则。
2. 一条直线上两力合成，在规定正方向后，可利用代数运算。
3. 互成角度共点力互成的分析

• 两个力合力的取值范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2
• 共点的三个力，如果任意两个力的合力最小值小于或等于第三个力，那么这三个共点力的合力可能等于零。
• 同时作用在同一物体上的共点力才能合成（同时性和同体性）。
• 合力可能比分力大，也可能比分力小，也可能等于某一个分力。

力的分解

求一个已知力的分力叫做力的分解。

1. 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. 已知两分力求合力有唯一解，而求一个力的两个分力，如不限制条件有无数组解。 要得到唯一确定的解应附加一些条件：

• 已知合力和两分力的方向，可求得两分力的大小。
• 已知合力和一个分力的大小、方向，可求得另一分力的大小和方向。
• 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：
• 若F1＝Fsinθ或F1≥F有一组解
• 若F＞F1＞Fsinθ有两组解
• 若F＜Fsinθ无解

3. 在实际问题中，一般根据力的作用效果或处理问题的方便需要进行分解。
4. 力分解的解题思路

• 力分解问题的关键是根据力的作用效果画出力的平行四边形，接着就转化为一个根据已知边角关系求解的几何问题。因此其解题思路可表示为：