高三物理001.doc

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期数： 0509 WLG3 001
学科：物理 年级：高一 编稿老师：王晔
审稿老师：张凤莲

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复 习 篇

高三总复习
第一章 力、物体的平衡

【高考考纲要求】
内容
要求
说明
1．力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状
态变化的原因；力是矢量；力的合成和分解．
2．重力是物体在地求表面附近所受到的地球对它的引力；
重心．
3．形变和弹力；胡克定律．
4．静摩擦．最大静摩擦力
5．滑动摩擦，滑动摩擦定律
6．共点力作用下物体的平衡
Ⅱ

Ⅱ

Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
1．关于力的合成与分解在计算方面只要求会应用直角三形
知识求解
2．不要求知道静
摩擦因数
知识回顾
【第一单元三种重要的力】
一．力的概念：
1．力的概念：_力是物体对物体的作用.
2．力的三要素：大小、方向和作用点．
3．对于力的概念的理解：
(1) 力的物质性：说到力必然涉及两个物体，受力物体和施力物体．
(2) 力的相互性：施力物体给予受力物体作用的同时必受受力物体的反作用力，
作用力与反作用力同生同灭．（牛顿第三定律）
(3) 力的效果性：
①“动”效果：使物体的速度发生变化，产生加速度．
② 静效果：使物体产生形变．
③ 两种效果的区别：物体所受合力不为零时，必然作加速运动，但力不一定
在任何情况下都使物体产生形变．例如物体只在均匀重力场作用下是无形
变的，而在平衡力作用下的物体，没有加速度，都可能发生明显形变，因
此要根据实际情况分析力的作用效果．
(4) 力的矢量性：力不仅有其量值和方向且遵从矢量运算法则．
(5) 力还具有作用的瞬时性，对时间和空间的积累性及作用的独立性等．
4．力的分类：
（1）根据力的性质分类：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等．
（2）根据力的效果分类：拉力、压力、支持力、动力、阻力等．
注意：效果不同的力性质可能相同；性质不同的力效果可能相同．
5．力的种类：
力的种类
二．重力
1．重力的概念：地球上一切物体都受到地球的吸引作用，这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力．
2．重力的大小
（1）物体静止时对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小等于物体的重力．
（2）G=mg 在同一地理位置物体的重力和物体的质量成正比．
3．重力的方向：重力的方向竖直向下，注意重力的方向不一定指向地心
4．重力的作用点(物体的重心)
（1）概念：一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看我们可以认为各部
分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心．
（2）质量分布均匀的物体，重心的位置只跟物体的形状有关；有规则形状的均匀物
体，它的重心就在几何中心上．质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体
的形状有关外，还跟质量分布有关．
（3）重心的测量方法：悬挂法．
（4）注意：重心不一定在物体上．
三．弹力
1．形变及弹性形变
（1）形变：物体在力的作用下发生形状的改变叫形变.
（2）弹性形变：发生形变的物体在除去外力后能够恢复原状的形变叫弹性形变
（3）任何物体都能发生形变
2．弹力的概念：发生形变的物体，由于恢复原状会对跟它接触的物体产生力的作用．
3．产生弹力的条件：
（1）直接接触 （2）发生弹性形变
注意：弹力是接触力，但不是所有相互接触的物体之间都存在弹力．
4．弹力方向
(1)压力、支持力的方向总是垂直于接触面指向被压或被支持的物体；
(2)绳只能产生拉力，拉力方向总是沿着绳并指向绳收缩的方向
(3)轻弹簧受力，有压缩和拉伸形变，既可以产生拉力，也可以产生压力，方向沿弹簧的轴线方向；
(4)轻杆受力，有拉伸、压缩、弯曲、扭转形变，与之对应，杆的弹力方向具有多向性，不一定沿杆的方向，也不一定垂直杆的方向．具体要根据牛顿定律确定
θ

例1．如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是（ ）
A．小车静止时，F=mgsinθ,方向沿杆向上．
B．小车静止时，F=mgcosθ,方向垂直杆向上．
C．小车向右以加速度a运动时，一定有F=ma/sinθ．
D．小车向左以加速度a运动时，，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为α=arctan(a/g)．
分析与解：小车静止时，由物体的平衡条件知杆对球的作用力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg.．小车向右以加速度a运动，设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为α，如图所示．根据牛顿第二定律有：Fsinα=ma, Fcosα=mg.，两式相除得：tanα=a/g.
只有当球的加速度a=g.tanθ时，杆对球的作用力才沿杆的方向，此时才有F=ma/sinθ.小车向左以加速度a运动，根据牛顿第二定律知小球所受重力mg和杆对球的作用力F的合力大小为ma，方向水平向左．根据力的合成知三力构成图所示的矢量三角形，，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为：α=arctan(a/g).
ma
mg
F
α

F
α
a
mg

(5)刚性物体间的弹力方向的判断方法是：过接触点垂直支持面，如果接触面为曲
面，则支持面可理解为过接触点的切面
5．弹力的大小
B
B1
A
A1
(1)弹簧的弹力在弹性限度内，遵从胡克定律，即
F=kx
其中，k叫弹簧的劲度系数，它和弹簧的材料、粗细、长短有
关，同样弹簧的劲度系数和弹簧的长度成反比．
(2)其它物体间的弹力要根据具体情况利用牛顿定律确定．
(3)一根张紧的轻绳上的弹力大小处处相等．
(4)弹力变化： 延时模型：弹簧弹力仍存在
　　　　　　　瞬时模型：绳子弹力即刻消失
四．摩擦力

静摩擦力
滑动摩擦力
概念
两个互相接触的物体，当接触面存在相对运动趋势但又没有发生相对运动时，接触面上就会产生一种阻碍相对运动的力，叫静摩擦力．
两个相互挤压的物体，当接触面存在相对运动时，接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，叫滑动摩擦力
产生条件

力的方向
跟接触面相切并且跟物体的相对运动趋势方向相反
跟接触面相切并且跟物体的相对运动方向相反．
力的大小
静摩擦力的大小是变化的，具体问题要根据物体的运动状态，由牛顿定律确定，但有一个范围（0～最大静摩擦力fm）
（1)滑动摩擦力的大小跟正压力成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比．
(2)公式 f=μN
注意：有关摩擦力的几个问题及注意事项
（1）摩擦力方向可能与物体运动方向相同也可能与物体运动方向相反，还可能
与物体运动方向不在同一条直线上．
（2）摩擦力即可以做动力也可以做阻力，即可以做正功也可以做负功．
（3）滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关．
（4）两个相互接触的物体间不存在两个摩擦力．
(5) 运动的物体可能会受静摩擦力，静止的物体也可能会受滑动摩擦力．
V1
V2
f

V
θ
V1
V2
C
A
B
例2．如图所示，质量为m的物体放在水平放置的钢板C上，与钢板的动摩擦因素为μ．由于受到相对于地面静止的光滑导槽A、B的控制，物体只能沿水平导槽运动．现使钢板以速度V1向右匀速运动，同时用力F拉动物体（方向沿导槽方向）使物体以速度V2沿导槽匀速运动，求拉力F大小．
分析与解：物体相对钢板具有向左的速度分量V1和侧向的速度分量V2，故相对钢板的合速度V的方向如图所示，滑动摩擦力的方向与V的方向相反．根据平衡条件可得：
F=fcosθ=μmg
从上式可以看出：钢板的速度V1越大，拉力F越小．
【第二单元力的合成和分解】
一．基本概念
1．合力与分力：
一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几
个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力．
2．力的合成与分解：
求几个力的合力叫做力的合成，求一个已知力的分力叫力的分解．
3．共点力：物体同时受到几个力作用，如果这几个力都作用于物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力．
二．力的合成
O
A
C
1．运算法则
(1)平行四边形法则：
求两个互成角度的共点力的合力，可以用表示这两个力的
线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合
力的大小和方向
(2)三角形法则：
如果把代表F1和F2线段OA、AC首尾相接地画出来，连接O和C，从O指
向C的线段就表示合力的大小和方向
(3)正交分解法：
将已知力按两个相互垂直的方向分解
Fx=Fcosθ
Fy=Fsinθ
ΣF= tgφ=
2．合力与分力的大小关系
① 合力和分力大小可以相等，可以不等．合力可以大于分力，也可以小于或
等于分力．
② 两个分力F1和F2的合力F的取值范围为：F1—F2≤F≤F1+F2
③ 三个共点力，若任两个力的合力与第三个力等值反向，则这三个共点力合力为零；只要三个力能平移后能构成首尾顺次连接的三角形（任两个力数值之和大于第三个力，任两个力数值之差小于第三个力），则这三个力的合力最小值为零．范围：
例3．四个共点力的大小分别为2N、3N、4N、6N，它们的合力最大值为 ，它们的合力最小值为 ．
分析与解：它们的合力最大值Fmax=(2+3+4+6)N=15N．因为Fm=6N<(2+3+4)N,所以它们的合力最小值为0．
三．力的分解
1．力的分解是力的合成的逆运算．也遵循平行四边形法则．
同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力
2．分解方法：
（1）按具体作用效果分解．

G
F2
F1
α
α
G
F2
F1
α
α
F
F2
O
A
B

（2）正交分解法
Fx=Fcosθ　Fy=Fsinθ
利用正交分解法求合力：ΣF= tgφ=
3．力的分解的不唯一性及力的分解的唯一性条件．
F
F2
F1的方向

（1）力F进行分解，其解是不唯一的．要得到唯一的解，必须另外考虑唯一性条件．常见的唯一性条件有：
①知两个不平行分力的方向，可以唯一的作出力的平行四边形，对力F进行分解，其解是唯一的．
②知一个分力的大小和方向，可以唯一的作出力的平行
四边形，对力F进行分解，其解是唯一的．
（2）分解有两解的条件：
F
F1
F2
F1，
F2，

①已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小，由
图可知当F2=Fsin时，分解是唯一的．当 Fsin<
F2<F时，分解不唯一，有两解．当F2>F> Fsin时，
分解是唯一的．
②已知两个不平行分力的大小．如图所示，分别以F
的始端、末端为圆心，以F1、F2为半径作圆，两圆
有两个交点，所以F分解为F1、F2有两种情况．存
在极值的几种情况．
A．已知合力F和一个分力F1的方向，另一个分力F2存在
最小值．
B．已知合力F的方向和一个分力F1，另一个分力F2存在最小值．
【第三单元物体的平衡】
一．平衡状态：
一个物体既不做平动也不做转动，即保持静止状态或匀速直线运动状态或匀速转
动的状态即为平衡状态．
二．平衡条件：保持物体平衡状态所需要的条件叫平衡条件．
三．共点力作用下的平衡条件：
在共点力作用下，物体的平衡条件是合力为零，
即 ∑F= 0 或 ∑Fx=0 ∑Fy=0
A
B
θ

[典型例题]
(M+m)g
f
F
N

例1．如图所示，质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为θ．质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少？
分析与解：选取A和B整体为研究对象，它受到重力（M+m）g，地面支持力N，墙壁的弹力F和地面的摩擦力f的作用（如图所示）而处于平衡状态．根据平衡条件有：
mg
N
F
θ

N-(M+m)g=0，F=f，可得N=（M+m）g
再以B为研究对象，它受到重力mg，三棱柱对它的支持力NB,墙壁对它的弹力F的作用（如图24所示）．而处于平衡状态，根据平衡条件有：
NB.cosθ=mg, NB.sinθ=F,解得F=mgtanθ.
所以 f=F=mgtanθ.
A
B
例2．如图所示，A、B两物体叠放在斜面体上处于静止状态，
斜面体放在粗糙水平地面上，下列说法正确的是( )
A．B相对A的运动趋势方向沿斜面向上
B．B所受的静摩擦力方向沿斜面向下
C．A对B的摩擦力方向沿斜面向上
D．地面对斜面体的摩擦力方向水平向左
分析与解：如果A、B接触面光滑，则A将沿B斜面
下滑，则A相对B有向下运动的趋势，因此B相对A有向上运动的趋势，A选项正确；B相对A有向上运动的趋势，而静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反，所以A对B的摩擦力f1向下，C选项错误；将A、B看成一个整体，则它有沿斜面向下运动的趋势，所以斜面体对B的摩擦力f2方向沿斜面向上，而B所受的静摩擦力是f1和f2的合力f，设B的重量为G，斜面倾角为，根据物体的平衡条件，有f2= f1+Gsin，m
m
O
C
θ
θ
R

则f1<f2，所以f的方向沿斜面向上，B选项错误；将A、B和斜面看成一个整体，如果地面对系统有摩擦力，系统将运动起来，不符题义，D选项错误．
例3.（2004年江苏高考试题）如图所示，半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内，两个轻质小圆环套在大圆环上．一根轻质长绳穿过两个小圆环，它的两端都系上质量为m的重物，忽略小圆环的大小．
（1）将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧θ=30°的位置上(如图25)．在—两个小圆环间绳子的中点C处，挂上一个质量M=m的重物，使两个小圆环间的绳子水平，然后无初速释放重物M．设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略，求重物M下降的最大距离．
m
m
O
C
θ
θ
R

N
T
T
T
mg
α
α
（2）若不挂重物M．小圆环可以在大圆环上自由移动，且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略，问两个小圆环分别在哪些位置时，系统可处于平衡状态?
分析与解：(1)重物向下先做加速运动，后做减速运动，当重物速度为零时，下降的距离最大．设下降的最大距离为，由机械能守恒定律得：

解得 ，（另解h=0舍去）
(2)系统处于平衡状态时，两小环的可能位置为:
a．两小环同时位于大圆环的底端．
b．两小环同时位于大圆环的顶端．
c．两小环一个位于大圆环的顶端，另一个位于大圆环的底端．
d．除上述三种情况外，根据对称性可知，系统如能平衡，则两小圆环的位置一定关于大圆环竖直对称轴对称．设平衡时，两小圆环在大圆环竖直对称轴两侧角的位置上(如图所示)．对于重物，受绳子拉力与重力作用，有：
对于小圆环，受到三个力的作用，水平绳子的拉力、竖直绳子的拉力、大圆环的支持力．两绳子的拉力沿大圆环切向的分力大小相等，方向相反
得,而，所以 ．

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