（2021新人教版）高中物理必修第一册第3章 章末综合提升讲义.doc

1、1 巩固层巩固层知识整合知识整合 提升层提升层能力强化能力强化 摩擦力和弹力的分摩擦力和弹力的分 析析 1.弹力和摩擦力的区别弹力和摩擦力的区别 弹力弹力摩擦力摩擦力 产生条件产生条件 (1)相互接触相互接触 (2)发生弹性形变发生弹性形变 (1)相互挤压相互挤压 (2)接触面粗糙接触面粗糙 (3)两物体有相对运动或相对两物体有相对运动或相对 运动趋势运动趋势 方向方向 与物体发生弹性形变的方与物体发生弹性形变的方 向相反：向相反： (1)支持力、压力的方向垂支持力、压力的方向垂 直于接触面直于接触面 (2)绳子拉力沿绳指向收缩绳子拉力沿绳指向收缩 的方向的方向 与相对运动或相对运动趋势与相对

2、运动或相对运动趋势 的方向相反的方向相反 大小大小(1)弹簧弹力：胡克定律弹簧弹力：胡克定律(1)静摩擦力用二力平衡判断静摩擦力用二力平衡判断 2 (2)发生微小形变物体的弹发生微小形变物体的弹 力：二力平衡力：二力平衡 (2)滑动摩擦力：滑动摩擦力： FfFN 2.弹力或摩擦力的有无及方向的判断方法弹力或摩擦力的有无及方向的判断方法 (1)假设法。假设法。 (2)结合物体运动状态判断。结合物体运动状态判断。 (3)效果法。效果法。 【例【例 1】(多选多选)如图所示如图所示，倾角为倾角为的斜面体的斜面体 C 置于水平地面上置于水平地面上，小物块小物块 B 置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮

3、与物体置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体 A 相连接，连接相连接，连接 B 的一段细绳的一段细绳 与斜面平行，已知与斜面平行，已知 A、B、C 都处于静止状态。则都处于静止状态。则() AB 受到受到 C 的摩擦力一定不为零的摩擦力一定不为零 BC 受到水平地面的摩擦力一定为零受到水平地面的摩擦力一定为零 C斜面体斜面体 C 有沿地面向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力有沿地面向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力 D将细绳剪断，若将细绳剪断，若 B 物体依然静止在斜面上，此时水平面对物体依然静止在斜面上，此时水平面对 C 的摩擦力的摩擦力 为零为零 CD若绳对若绳对 B 的拉力

4、恰好与的拉力恰好与 B 的重力沿斜面向下的分力平衡，则的重力沿斜面向下的分力平衡，则 B 与与 C 间的摩擦力为零间的摩擦力为零，A 项错误项错误；将将 B 和和 C 看成一个整体看成一个整体，则则 B 和和 C 受到细绳向右受到细绳向右 上方的拉力作用，故上方的拉力作用，故 C 有向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力，有向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力，B 项项 错误错误，C 项正确项正确；将细绳剪断将细绳剪断，若若 B 物体依然静止在斜面上物体依然静止在斜面上，利用整体法判断利用整体法判断， B、C 系统在水平方向不受其他外力作用处于平衡状态系统在水平方向不受其他外力作用处于平

5、衡状态，则水平面对则水平面对 C 的摩擦力的摩擦力 为零，为零，D 项正确。项正确。 一语通关一语通关 1 静摩擦力大小与压力大小无关，根据物体的状态进行判断。静摩擦力大小与压力大小无关，根据物体的状态进行判断。 2 无弹力，就无摩擦力；有弹力，未必有摩擦力；有摩擦力、必有弹力。无弹力，就无摩擦力；有弹力，未必有摩擦力；有摩擦力、必有弹力。 跟进训练跟进训练 1如图所示如图所示，质量为质量为 m 的木块的木块，被水平力被水平力 F 紧压在倾角为紧压在倾角为60的墙面上的墙面上 静止静止。则关于木块的受力情况则关于木块的受力情况、墙面对木块的作用力墙面对木块的作用力(压力与摩擦力的合力压力与摩擦

6、力的合力)，下下 3 列说法不正确的是列说法不正确的是() A墙面对木块一定有压力墙面对木块一定有压力 B墙面对木块一定有摩擦力墙面对木块一定有摩擦力 C墙面对木块的作用力为墙面对木块的作用力为 3 2 F D墙面对木块的作用力为墙面对木块的作用力为 F2 mg 2 C对木块受力分析，受推力、重力，若没有支持力就没有摩擦力，物体对木块受力分析，受推力、重力，若没有支持力就没有摩擦力，物体 不可能平衡不可能平衡，故一定有支持力故一定有支持力，同理有静摩擦力同理有静摩擦力，A、B 正确正确；墙面对木块的作墙面对木块的作 用力用力(压力与摩擦力的合力压力与摩擦力的合力)与重力与重力、推力的合力是平衡

7、关系推力的合力是平衡关系，重力和推力的合力重力和推力的合力 为为 F2 mg 2，故墙面对木块的作用力为故墙面对木块的作用力为 F2 mg 2，C 错误错误，D 正确正确。C 符合符合 题意。题意。 物体受力分析问物体受力分析问 题题 受力分析就是把指定物体受力分析就是把指定物体(研究对象研究对象)在特定的物理情境中所受到的所有外在特定的物理情境中所受到的所有外 力找出来，并画出受力图。力找出来，并画出受力图。 物体运动状态的变化，是由它受力的情况决定的。对物体进行正确的受力物体运动状态的变化，是由它受力的情况决定的。对物体进行正确的受力 分析，是研究物体运动状态变化的基础，也是学好力学的先决

8、条件。分析，是研究物体运动状态变化的基础，也是学好力学的先决条件。 1受力分析的步骤受力分析的步骤 4 2受力分析的方法受力分析的方法整体法和隔离法整体法和隔离法 (1)整体法：以系统整体为研究对象进行受力分析的方法，一般用来研究不整体法：以系统整体为研究对象进行受力分析的方法，一般用来研究不 涉及系统内部某物体的力和运动。涉及系统内部某物体的力和运动。 (2)隔离法：将所确定的研究对象从周围物体中隔离出来进行分析的方法，隔离法：将所确定的研究对象从周围物体中隔离出来进行分析的方法， 一般用来研究系统内物体之间的作用及运动情况。一般用来研究系统内物体之间的作用及运动情况。 3受力分析时要注意的

9、问题受力分析时要注意的问题 (1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体施加的力；不要只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体施加的力；不要 把作用在其他物体上的力错误地通过把作用在其他物体上的力错误地通过“力的传递力的传递”作用在研究对象上。作用在研究对象上。 (2)如果一个力的方向难以确定，可以用假设法分析。如果一个力的方向难以确定，可以用假设法分析。 (3)合力和分力不能重复地列为物体所受的力；因为合力与分力是等效替代合力和分力不能重复地列为物体所受的力；因为合力与分力是等效替代 关系。关系。 (4)受力分析一定要结合物体的运动状态，特别是物体处于临界状态的受力受力分析

10、一定要结合物体的运动状态，特别是物体处于临界状态的受力 分析。分析。 【例【例 2】(多选多选)如图所示，质量为如图所示，质量为 m 的木块的木块 A 放在质量为放在质量为 M 的三角形斜的三角形斜 劈上，现用大小均为劈上，现用大小均为 F、方向相反的水平力分别推、方向相反的水平力分别推 A 和和 B，它们均静止不动，它们均静止不动， 则则() AA 与与 B 之间一定存在摩擦力之间一定存在摩擦力 BB 与地面之间可能存在摩擦力与地面之间可能存在摩擦力 CB 对对 A 的支持力可能小于的支持力可能小于 mg D地面对地面对 B 的支持力的大小一定等于的支持力的大小一定等于(Mm)g CD对对

11、A、B 整体受力分析整体受力分析，如图所示如图所示，受到重力受到重力(Mm)g、支持力支持力 N 和和 已知的两个推力，对于整体，由于两个推力刚好平衡，故整体与地面间没有摩已知的两个推力，对于整体，由于两个推力刚好平衡，故整体与地面间没有摩 擦力，且有擦力，且有 N(Mm)g，故，故 B 错误，错误，D 正确；再对木块正确；再对木块 A 受力分析，至少受受力分析，至少受 重力重力 mg、已知的推力已知的推力 F、B 对对 A 的支持力的支持力 N，当推力当推力 F 沿斜面的分力大于重沿斜面的分力大于重 力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向下；当推力力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向下；当

12、推力 F 沿斜面的分力小于重沿斜面的分力小于重 力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向上；当推力力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向上；当推力 F 沿斜面的分力等于重沿斜面的分力等于重 力沿斜面的分力时力沿斜面的分力时，摩擦力为零摩擦力为零。在垂直斜面方向上有在垂直斜面方向上有 Nmgcos Fsin ( 5 为斜劈倾角为斜劈倾角)，故，故 A 错误，错误，C 正确。正确。 跟进训练跟进训练 2(多选多选)如图所示如图所示，一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力 F 作用下作用下， 处于静止状态，则下列判断正确的是处于静止状态，则下列判断正确的是() A

13、木块一定受到木块一定受到 4 个力的作用个力的作用 B木块可能受到木块可能受到 2 个力的作用个力的作用 C逐渐增大推力逐渐增大推力 F，木块将继续保持静止状态，木块将继续保持静止状态 D木块受天花板的摩擦力随推力木块受天花板的摩擦力随推力 F 的增大而增大的增大而增大 AC木块在重力作用下木块在重力作用下，有沿天花板下滑的趋势有沿天花板下滑的趋势，一定受到静摩擦力一定受到静摩擦力，则则 天花板对木块一定有弹力；木块受力如图，故天花板对木块一定有弹力；木块受力如图，故 A 正确，正确，B 错误；根据平衡条件错误；根据平衡条件 得得：FFNGcos ，FfGsin ，逐渐增大逐渐增大 F 的过程

14、的过程，FN增大增大，最大静摩擦力最大静摩擦力 增大，而木块受到的静摩擦力增大，而木块受到的静摩擦力 Ff不变，木块将始终保持静止，故不变，木块将始终保持静止，故 C 正确，正确，D 错错 误。误。 求解共点力平衡问题的常用求解共点力平衡问题的常用 方法方法 1.分解法或合成法分解法或合成法：对于三力平衡问题对于三力平衡问题，可以将其中任意一个力沿其他两个可以将其中任意一个力沿其他两个 力的反方向分解，这样把三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题，则力的反方向分解，这样把三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题，则 每个方向上的一对力大小相等，方向相反；也可以将三个力中的任意两个力合每个

15、方向上的一对力大小相等，方向相反；也可以将三个力中的任意两个力合 6 成为一个力，则其合力与第三个力平衡，把三力平衡转化为二力平衡问题。成为一个力，则其合力与第三个力平衡，把三力平衡转化为二力平衡问题。 2正交分解法正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用处于平衡状态时物体受到三个或三个以上力的作用处于平衡状态时， ，常用常用 正交分解法，列平衡方程求解：正交分解法，列平衡方程求解：Fx合 合 0，Fy合 合 0。为方便计算，建立坐标系时。为方便计算，建立坐标系时 以使尽可能多的力落在坐标轴上为原则。以使尽可能多的力落在坐标轴上为原则。 3三力汇交原理三力汇交原理：物体受三个共面且非平行力作

16、用而平衡时物体受三个共面且非平行力作用而平衡时，这三个力必这三个力必 为共点力。为共点力。 4正弦定理法正弦定理法：三力平衡时三力平衡时，三力合力为零三力合力为零，表示三个力的有向线段可构表示三个力的有向线段可构 成一个封闭三角形，如图所示，则有成一个封闭三角形，如图所示，则有 F1 sin F2 sin F3 sin 。 。 5相似三角形法相似三角形法：物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态， ，画出其中画出其中 任意两个力的合力与第三个力等值反向的平行四边形中，可能有力三角形与题任意两个力的合力与第三个力等值反向的平行四边形中，可能有力三角形与题 设图

17、中的几何三角形相似，进而得到力的三角形与几何三角形对应边成比例，设图中的几何三角形相似，进而得到力的三角形与几何三角形对应边成比例， 根据比值便可计算出未知力的大小与方向。根据比值便可计算出未知力的大小与方向。 6图解法图解法 (1)图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定 则画出不同状态下力的矢量图则画出不同状态下力的矢量图(画在同一个图中画在同一个图中)，然后根据有向线段，然后根据有向线段(表示力表示力)的的 长度变化情况判断各个力的变化情况。长度变化情况判断各个力的变化情况。 (2)图解法主要用来解决三力

18、作用下的动态平衡问题。图解法主要用来解决三力作用下的动态平衡问题。 所谓动态平衡问题就是通过控制某一物理量所谓动态平衡问题就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢变化使物体的状态发生缓慢变化， 从宏观上看，物体是运动的，但从微观上理解，物体是平衡的，即任一时刻物从宏观上看，物体是运动的，但从微观上理解，物体是平衡的，即任一时刻物 体均处于平衡状态。体均处于平衡状态。 (3)利用图解法解题的条件利用图解法解题的条件 物体受三个力的作用而处于平衡状态。物体受三个力的作用而处于平衡状态。 一个力不变，另一个力的方向不变或大小不变，第三个力的大小、方向一个力不变，另一个力的方向不变或大小不变，第三

19、个力的大小、方向 均变化。均变化。 【例【例 3】如图所示如图所示，一小球在斜面上处于静止状态一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦不考虑一切摩擦，如如 果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕 O 点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压 7 力力 F1和球对斜面的压力和球对斜面的压力 F2的变化情况是的变化情况是() AF1先增大后减小，先增大后减小，F2一直减小一直减小 BF1先减小后增大，先减小后增大，F2一直减小一直减小 CF1和和 F2都一直减小都一直减小 DF1和和 F2都一直增大都一直增大 B小球受力如图甲所示，因挡板是缓

20、慢转动，所以小球处于动态平衡状小球受力如图甲所示，因挡板是缓慢转动，所以小球处于动态平衡状 态态，在转动过程中在转动过程中，此三力此三力(重力重力、斜面支持力斜面支持力、挡板弹力挡板弹力)组成矢量三角形的变组成矢量三角形的变 化情况如图乙所示化情况如图乙所示(重力大小方向均不变重力大小方向均不变，斜面对其支持力方向始终不变斜面对其支持力方向始终不变)，由图由图 可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小，挡板对小球弹力先减小后增大，可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小，挡板对小球弹力先减小后增大， 再由牛顿第三定律知再由牛顿第三定律知 B 正确。正确。 一语通关一语通关 解决动态平衡类问题常用图

21、解法，图解法就是在对物体进行受力分析解决动态平衡类问题常用图解法，图解法就是在对物体进行受力分析 一般一般 受三个力受三个力 的基础上，若满足有一个力大小、方向均不变，另有一个力方向不变的基础上，若满足有一个力大小、方向均不变，另有一个力方向不变 时，可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力的变化情况的方法，图解法也时，可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力的变化情况的方法，图解法也 常用于求极值问题。常用于求极值问题。 跟进训练跟进训练 3(多选多选)如图所示如图所示，直角支架直角支架 POQ 可绕可绕 O 点在竖直平面内转动 点在竖直平面内转动，用两根轻用两根轻 绳绳 AC 和和 BC 拴住

22、一小球拴住一小球，绳的另一端分别固定在绳的另一端分别固定在 A、B 两点两点，AC 绳方向水平绳方向水平， AC 绳与绳与 BC 绳夹角绳夹角满足满足 90180，且保持不变。现让整个装置绕，且保持不变。现让整个装置绕 O 点顺时点顺时 针缓慢转过针缓慢转过 90，则在转动过程，则在转动过程() 8 AAO 绳的拉力一直增大绳的拉力一直增大 BAC 绳的拉力先增大后减小绳的拉力先增大后减小 CBC 绳的拉力一直减小绳的拉力一直减小 DBC 绳的拉力先增大后减小绳的拉力先增大后减小 BC小球在重力小球在重力 mg、AC 绳拉力绳拉力 FA和和 BC 绳拉力绳拉力 FB三个力作用下处于平三个力作用

23、下处于平 衡状态衡状态，作出力的矢量三角形如图所示作出力的矢量三角形如图所示。由于两绳之间夹角不变由于两绳之间夹角不变，故故 FA、FB的的 交点在以交点在以 mg 为弦的一圆周上，初始状态下为弦的一圆周上，初始状态下 mg 与与 FA方向垂直，则圆心在初始方向垂直，则圆心在初始 状态下状态下 FB的中点位置。旋转过程中的中点位置。旋转过程中 FA的长度先增大后减小，的长度先增大后减小，FB的长度一直减的长度一直减 小小，即即 AC 绳的拉力先增大后减小绳的拉力先增大后减小，BC 绳的拉力一直减小绳的拉力一直减小，选项选项 B、C 正确正确。 培养层培养层素养升华素养升华 多弹簧的并联问题多弹

24、簧的并联问题 如图所示是我们常见的弹簧床，人躺在上面特别舒服。我们发现弹簧床内如图所示是我们常见的弹簧床，人躺在上面特别舒服。我们发现弹簧床内 部由许多弹簧并联而成，结合这节我们学习的内容，思考以下问题。部由许多弹簧并联而成，结合这节我们学习的内容，思考以下问题。 设问探究设问探究 1如图所示如图所示，轻质弹簧轻质弹簧 A、B 原长相等原长相等，劲度系数分别为劲度系数分别为 k1、 k2，现将两弹簧并联使用，则劲度系数是多少？，现将两弹簧并联使用，则劲度系数是多少？ 9 2以上分析用到了什么物理思想？以上分析用到了什么物理思想？ 3如果弹簧床由如果弹簧床由 n 个弹簧并联组成，那么其劲度系数是

25、多少？个弹簧并联组成，那么其劲度系数是多少？ 提示提示： 1如果在弹簧末端挂一重为如果在弹簧末端挂一重为 G 的物体的物体， ，物体静止时物体静止时，弹簧弹簧 A、B 的伸长量的伸长量 相同相同，设两弹簧的伸长量均为设两弹簧的伸长量均为 x，由由 k1xk2xG，解得解得 x G k1k2； ；把并联的把并联的 A、 B 弹簧等效为一个弹簧弹簧等效为一个弹簧，设其劲度系数为设其劲度系数为 k，则则 kG x k1k2，也就是说也就是说，其劲其劲 度系数等于两弹簧劲度系数之和。度系数等于两弹簧劲度系数之和。 2以上分析应用了等效思想以上分析应用了等效思想。两根弹簧并联产生的效果与一根弹簧产生的两

26、根弹簧并联产生的效果与一根弹簧产生的 效果相同效果相同(同样都在末端挂一重为同样都在末端挂一重为 G 的物体的物体)， 那么这一根弹簧的劲度系数跟那两那么这一根弹簧的劲度系数跟那两 根弹簧并联的劲度系数相同。根弹簧并联的劲度系数相同。 3两个弹簧并联，其劲度系数等于两弹簧劲度系数之和。三个弹簧并联两个弹簧并联，其劲度系数等于两弹簧劲度系数之和。三个弹簧并联， 可以想象成其中的两个与第三个并联，从而得到其劲度系数等于三个弹簧劲度可以想象成其中的两个与第三个并联，从而得到其劲度系数等于三个弹簧劲度 系数之和系数之和。所以所以，n 个弹簧并联个弹簧并联，其劲度系数等于其劲度系数等于 n 个弹簧的劲度

27、系数之和个弹簧的劲度系数之和，即即 kk1k2kn。 深度理解深度理解 轻质弹簧轻质弹簧 A、B，劲度系数分别为，劲度系数分别为 k1、k2，现将两弹簧串联后当作一个弹簧，现将两弹簧串联后当作一个弹簧 使用，如图所示，则其劲度系数是多少？使用，如图所示，则其劲度系数是多少？ 解析解析如果在弹簧末端挂一重为如果在弹簧末端挂一重为 G 的物体的物体，静止后弹簧静止后弹簧 A、B 所受的拉力所受的拉力 均为均为 G，设两弹簧的伸长量分别为设两弹簧的伸长量分别为 x1、x2，则有则有 k1x1G，k2x2G，解得解得 x1G k1， ， x2G k2， ，则串联弹簧的伸长量为则串联弹簧的伸长量为 xx1x2G k1 G k2。 。把串联的把串联的 A、B 弹簧当作一弹簧当作一 个弹簧时，设劲度系数为个弹簧时，设劲度系数为 k，则，则 kG x k1k2 k1k2。 。 10 答案答案 k1k2 k1k2