【新教材】粤教版（2019）高一物理必修第一册3.相互作用试题 有知识点总结与答案

第三章
相互作用
一、力是物体间的相互作用
1．力的物质性：力不能脱离物体而独立存在
2．力的相互性：力的作用是相互的
3．物体间发生相互作用的方式有两种：①直接接触②不直接接触
4．力不但有大小，而且有方向，力具有矢量性。在国际单位制中，力的单位是N(牛)。通常把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。力的三要素决定了力的作用效果。
5．力的作用效果
①使受力物体发生形变；②使受力物体的运动状态发生改变。
二、力的图示
1．力可以用一根带箭头的线段来表示。它的长短表示力的大小，它的指向(箭头所指方向)表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点，力的方向所沿的直线叫力的作用线。这种表示力的方法，叫做力的图示。这是把抽象的力直观而形象地表示出来的一种方法。
2．画力的图示的步骤
①选定标度：画出某一长度的线段表示一定大小的力，并把该线段所表示的力的大小写在该线段的上方。所选标度要适当(力的图示上刻度不能过少，也不能多而密，要便于作图计算)，一般标度的大小应是所图示的力的1/n，n为除“1”以外的正整数。
②画一个方块或一个点表示受力物体，并确定力的作用点。
③从力的作用点开始，沿力的作用方向画一线段(根据所选标度和力的大小确定线段的长度)，并在线段上加上刻度(垂直于力线段的小短线)。
④在表示力的线段的末端画上箭头表示力的方向。在箭头的旁边标出表示这个力的字母或数值。
3．注意：①箭尾通常画在力的作用点上。②若在同一个图上作出不同的力的图示，一定要用同一个标度。③力的图示与力的示意图不同。力的示意图是为了分析受力而作，侧重于画准力的方向，带箭头的线段上没有标度，线段的长度只定性表示力的大小。
三、力的示意图
与力的图示相比，只要求在图中准确画出力的方向，表达出物体在这个方向受力即可，不要求准确画出力的大小。
四、力的分类
(1)按力的性质和力的效果分类
①性质力：重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力等。
②效果力：支持力、压力、拉力、动力、阻力、向心力等。
(2)按作用方式可分为接触力(如支持力、压力等)和场力(如重力等)。
(3)按研究对象可分为内力和外力。
(4)按力的关系可分为：共点力、共面力、平行力、平衡力、作用力与反作用力等。
(5)注意：正确区分性质力和效果力是对物体进行受力分析的基础，也是正确解决力学问题的重要环节。根据效果命名的不同名称的力，性质可能相同，如压力和支持力都是弹力性质不同的力，可以叫同一个名称，如重力、弹力都可使物体由静止开始运动，都可叫动力，其作用效果可以相同。同一个力，可以有不同的名称，如用绳子拉小车前进，绳子对小车施以拉力，又叫弹力、动力等。
【重力】
1．重力的产生:
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力
2．重力的方向总是竖直向下的
竖直向下即垂直于(当地的)水平面向下，沿重锤线向下。
3．重力的作用点：重心。
【弹力】
一、形变
物体的形状和体积的改变叫形变。
2．形变的分类
①从形变可否恢复原状分：
A．弹性形变：在外力停止作用后，能够恢复原来形状的形变，如弹簧、钢条在通常情况下发生的形变都叫做弹性形变。
B．塑性形变：在外力停止作用后，不能恢复原来形状的形变，如保险丝、橡皮泥等发生的形变都叫做塑性形变(非弹性形变)。
注意：如果对弹簧、钢条用力过大，使之形变超过一定限度，既使撤去外力，也不能完全恢复原状，这个限度叫弹性限度。在弹性限度内，弹簧、钢条发生的形变都是弹性形变。
研究弹性形变有实际意义，今后凡说到形变（除非特别说明），都指弹性形变。
②从对外表现形式上可分为拉伸形变（或压缩形变）、弯曲形变、扭转形变等。
二、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，这种力叫做弹力。
1．弹力的施力物体是发生形变的物体；受力物体是与施力物体接触，使施力物体发生形变且阻碍其恢复原状的物体。
2．弹力的产生条件：①物体直接接触；②发生形变。
3．通常所说的拉力、压力、支持力等，实质上都是弹力。
4．弹力的方向是从施力物体指向受力物体，与施力物体形变的方向相反。具体地说：
①绳子拉力(绳子对所拉物体的弹力)的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。
②压力的方向垂直于支持面指向被压的物体。
③支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物体。
④“支持面”就是两物的接触面。深入考察一般物体的接触情况，大致有以下几种：
A．平面与平面接触：弹力与平面垂直；
B．点与平面接触：弹力通过接触点垂直于平面；
C．点与曲面接触：弹力通过接触点垂直于过点的切面；
D．曲面与曲面接触：弹力通过接触点垂直于公切面(相当于点与点接触)。
5．弹力的大小跟形变的大小有关：形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力也随之消失。
①弹力具有被动适应性。当物体受力情况或运动状态改变时，形变情况将随着改变，弹力也随着变化。
②弹力大小和物体形变的关系一般比较复杂。而弹簧的弹力和其形变(伸长和缩短)的关系比较简单：在弹性限度内，弹簧伸长或缩短的长度越大，弹簧的弹力就越大。弹簧的弹力大小跟弹簧的伸长(或缩短)的长度成正比。
※上述关系可用胡克定律表示：
F=kx
式中F为弹力大小。x为弹簧伸长(或缩短)量。k为弹簧的劲度系数，其大小由弹簧本身的结构(如材料、长度、弹簧丝粗细、截面积、匝数等)决定。其单位是N／m，如k=1000N／m，表示使弹簧伸长或缩短1m需用1000N的力。
6．弹力的作用点在两物体接触处的受力物体上。
【摩擦力】
一个物体在另一个物体上滑动时，或者在另一个物体上有滑动的趋势时我们会感到它们之间有相互阻碍的作用，这就是摩擦，这种情况下产生力我们就称为摩擦力。固体、液体、气体的接触面上都会有摩擦作用。
二、滑动摩擦力
1．产生：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体发生相对滑动时，另一个物体阻碍它相对滑动的力称为滑动摩擦力。
2．产生条件：相互接触、相互挤压、相对运动、表面粗糙。
①两个物体直接接触、相互挤压有弹力产生。
②接触面粗糙。
③接触面上发生相对运动。
3．方向：总与接触面相切，且与受力体相对施力体的相对运动方向相反。
这里的“相对”是指相互接触发生摩擦的物体，而不是相对别的物体。滑动摩擦力的方向跟物体的相对运动的方向相反，但并非一定与物体的运动方向相反。
4．大小：与压力成正比
F＝μFN
⑴压力FN与重力G是两种不同性质的力，它们在大小上可以相等，也可以不等，也可以毫无关系，用力将物块压在竖直墙上且让物块沿墙面下滑，物块与墙面间的压力就与物块重力无关，不要一提到压力，就联想到放在水平地面上的物体，认为物体对支承面的压力的大小一定等于物体的重力。
⑵μ是比例常数，称为动摩擦因数，没有单位，只有大小，数值与相互接触的物体、接触面的粗糙程度有关。在通常情况下，μ<1。
⑶计算公式表明：滑动摩擦力F的大小只由μ和FN共同决定，跟物体的运动情况、接触面的大小等无关。
5．滑动摩擦力的作用点：在两个物体的接触面上的受力物体上。
三、静摩擦力
1．产生：两个物体满足产生摩擦力的条件，有相对运动趋势时，物体间所产生的阻碍相对运动趋势的力叫静摩擦力。
2．产生条件：
①两物体直接接触、相互挤压有弹力产生；②接触面粗糙；③两物体保持相对静止但有相对运动趋势。
所谓“相对运动趋势”，就是说假设没有静摩擦力的存在，物体间就会发生相对运动。比如物体静止在斜面上就是由于有静摩擦力存在；如果接触面光滑．没有静摩擦力，则由于重力的作用，物体会沿斜面下滑。
跟滑动摩擦力条件的区别是：
1．大小：两物体间实际发生的静摩擦力F在零和最大静摩擦力Fmax之间：0＜F≤Fmax
2．
方向：总跟接触面相切，与受力体相对施力体的相对运动趋势相反
①所谓“相对运动趋势的方向”，是指假设接触面光滑时，物体将要发生的相对运动的方向。比如物体静止在粗糙斜面上，假没没有摩擦，物体将沿斜面下滑，即物体静止时相对(斜面)运动趋势的方向是沿斜面向下，则物体所受静摩擦力的方向沿斜面向上，与物体相对运动趋势的方向相反。
②判断静摩擦力的方向可用假设法。其操作程序是：
A．选研究对象----受静摩擦力作用的物体；
B．选参照物体----与研究对象直接接触且施加静摩擦力的物体；
C．假设接触面光滑，找出研究对象相对参照物体的运动方向即相对运动趋势的方向
D．确定静摩擦力的方向一一与相对运动趋势的方向相反
③静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，但并非一定与物体的运动方向相反。
5．静摩擦力的作用点：在两物体的接触面受力物体上。
四、滑动摩擦力和静摩擦力的比较
滑动摩擦力
静摩擦力
符号及单位
产生原因
表面粗糙有挤压作用的物体间发生相对运动时
表面粗糙有挤压作用的物体间具有相对运动趋势时
摩擦力用f表示单位：牛顿简称：牛符号：N
大小
f=μN
始终与外力沿着接触面的分量相等
方向
与相对运动方向相反
与相对运动趋势相反
物体间的相互作用测试
一、选择题（每小题4分，共40分）
1．两个物体相互接触，关于接触处的弹力和摩擦力，以下说法正确的是
（
）
A．一定有弹力，但不一定有摩擦力B．如果有弹力，则一定有摩擦力
C．如果有摩擦力，则一定有弹力D．如果有摩擦力，则其大小一定与弹力成正比
2．一架梯子靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在水平的粗糙地面上，有关梯子的受力情况，下列描述正确的是
（
）
A．受两个竖直的力，一个水平的力
B．受一个竖直的力，两个水平的力
C．受两个竖直的力，两个水平的力
D．受三个竖直的力，三个水平的力
3．作用于O点的五个恒力的矢量图的末端跟O点恰好构成一个正六边形，如图所示。这五个恒力的合力是最大恒力的
（
）
A．2倍B．3倍
C．4倍
D．5倍
4．平面内作用于同一点的四个力若以力的作用点为坐标原点，有F1=5N，方向沿x轴的正向；F2=6N，沿y轴正向；F3=4N，沿ｘ轴负向；F4=8N，沿y轴负向，以上四个力的合力方向指向
（
）
A．第一象限
B．第二象限
C．第三象限
D．第四象限
5．同一平面内的三个力，大小分别为4N、6N、7N，若三力同时作用于某一物体，则该物体所受三力合力的最大值和最小值分别为
（
）
A．17N、3N
B．17N、0
C．9N、0
D．5N、3N
6．如图所示，一个重为5N的大砝码，用细线悬挂在O点，现在用力F拉法码，使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态，此时所用
拉力F的最小值为
（
）
A．5.0N
B．2.5N
C．8.65N
D．4.3N
7．如图所示，
用绳索将重球挂在墙上，不考虑墙的
摩擦。如果把绳的长度增加一些，则球对绳的拉
力F1和球对墙的压力F2的变化情况是（
）
A．F1增大，F2减小
B．F1减小，F2增大
C．F1和F2都减小
D．F1和F2都增大
8．物体静止在斜面上，若斜面倾角增大（物体仍静止），物体受到的斜面的支持力和摩擦力的变化情况是
（
）
A．支持力增大，摩擦力增大
B．支持力增大，摩擦力减小
C．支持力减小，摩擦力增大
D．支持力减小，摩擦力减小
双项选择
9．码头上两个人用水平力推集装箱，想让它动一下，但都推不动，其原因是
（
）
A．集装箱太重　　
B．推力总小于摩擦力
C．集装箱所受合外力始终为零　　　
D．推力总小于最大静摩擦力
10．一本书放在水平桌面上，下列说法正确的是
（
）
A．桌面受到的压力实际就是书的重力B．桌面受到的压力是由桌面形变形成的
C．桌面对书的支持力与书的重力是一对平衡力
D．桌面对书的支持力与书对桌面的压力一定大小相等，而且为同一性质的力
二、填空题（每题6分，共24分）
11．用弹簧秤称物块时，读数为7.5N，用弹簧秤拉着物块沿倾角为37°的斜面向上匀速滑动时，读数为6N，物块与斜面间的动摩擦因数为　　　　　。
12．作用于同一点的两个力F1、F2的合力F随F1、F2的夹角
变化的情况如图所示，则F1=　　　　　，F2=　　　　。
13．同一平面中的三个力大小分别为F1=6N、F2=7N、F3=8N，这三个力沿不同方向作用于同一物体，该物体作匀速运动。若撤消F3，这时物体所受F1、F2的合力大小等于　　N，合力的方向　　　　　　。
14．用两根钢丝绳AB、BC将一根电线杆OB垂直固定在地面上，
且它们在同一个平面内，如图所示，设AO=5m，OC=9m，
OB=12m，为使电线杆不发生倾斜，两根绳上的张力之比
为
。
三、实验题（9分）
15．在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中，某小组得
出如图所示的图（F与AO共线），图中
是F1
与F2合成的理论值；
是F1与F2合成的实际值，
在实验中如果将两个细绳套换成两根橡皮条，那么实验结
果是否变化？答：
（填“变”或“不变”）。
四、计算题（共27分）
16．（8分）如图所示，物体A重40N，物体B重20N，A与B、B与地的动摩擦因数相同，
物体B用细绳系住，当水平力F=
32N时，才能将A匀
速拉出，求接触面间的动摩擦因数.
17．（9分）如图所示，物重30N，用OC绳悬挂在O点，OC绳能承受的最大拉力为N，再用一绳系住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？
18．（10分）如图所示，一轻质三角形框架B处悬挂一定滑轮（质量可忽略不计）。一体重为500N的人通过跨定滑轮的轻绳匀速提起一重为300N的物体。
（1）此时人对地面的压力是多大？
（2）斜杆BC，横杆AB所受的力是多大？
相互作用参考答案
1.C
2.C
3.B
4.D
5.B
6.B
7.C
8.C
9.CD
10.CD
11.
0.25
12.
30
N；
40
N
13.
8；
与F3方向相反
14.
39︰25
15.
F；
F＇；不变
解析：该实验采用了“等效法”，由于实验误差的存在，导致F1与F2合成的实际值（通过平行四边形定则得出的值），与理论值（实际实验的数值）存在差别，只要O点的作用效果相同，是否换成橡皮条不影响实验结果．由图可知：F为理论值，F＇为实际值。将两个细绳套换成两根橡皮条不会影响实验结果，因为换成橡皮条后，还必须用弹簧秤拉着橡皮条，将结点拉到原来的O点位置。两个分力的大小以及方向都不会发生变化，只是两个弹簧秤要多移动一段距离，故应填“不变”。
点拨：此实验是验证平行四边形定则的，通过实验证明在误差允许范围内，平行四边形定则是正确的。
16.
解：以A物体为研究对象，其受力情况如图所示：
则物体B对其压力
FN
2=GB=20N，
地面对A的支持力
FN
1=GA+
GB
=60N，
因此A受B的滑动摩擦力
Ff
2=FN
2=20，
A受地面的摩擦力
Ff
1=FN
1
=60，
又由题意得：F=
Ff
1+
Ff
2=60+20=80，F=
32N，代入即可得到=0.4。
点拨：要计算动摩擦因数，必须考虑到物体A上、下两个表面都受到了滑动摩擦力的作用。
17.
解：对A点进行受力分析，如图所示，由题意可得：
，
设OA先断，则N
，解得，
此时N<30N。因此，可以把OA绳拉
到与竖直方向成30°角处
点拨：此种类型题的一般解法是：先假设某根绳子先断，即先达到其承受的最大拉力，然后判断另一根绳子是否已断。如未断，则此值即为所求；如另一根绳子已断，即此时受到的力已大于其最大承受力，则需选另一根绳子作为研究对象，再次求解。
18.
解：（1）先以人为研究对象，人受三个力作用，重力G、地面对人的支持力FN、绳子的拉力FT。由平衡方程可得：FN+FT=G，解得
FN
=200N。即人对地面的压力为200N。
（2）以B点为研究对象，其受力情况如图所示。将绳子的拉力F分解为两个力：一个分力是对
AB
杆的拉力、一个分力是对
BC杆的压力。F=2
G=600N，由题意及受力分
图可知：
N
N
点拨：对较为复杂的物理问题，解决时应注意从已知入手，从简单
入手处理问题，如本题中，先从研究绳子的拉力入手，再研究人对地面的压力，最后再解决两杆受到的力的大小。
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