高中物理力学知识点大全(高中物理力学知识整理)

高中物理力学复习（一）

包括力的概念、力的分类、力的合成与分解、受力分析的方法、共点力作用下力的平衡等。

1、力的概念：力是物体对物体的作用

(1)力不能独立于物体而存在（力的本质）

(2)力的相互作用，受力物体和施力物体总是成对出现，施力物体也是受力物体。

(3)力是一个矢量，既有大小又有方向，可以用“力图”来图形化地表示。

(4)力的作用：使物体变形或改变其运动状态。

2、重力

(1)产生：由于地球的引力而产生。

(2)尺寸：G=mg，g一般为9.8m/s2。粗略计算，可认为g=10m/s2。地球上不同地点的g值一般略有差异。一般来说，两极的g值比赤道的g值大。低洼地区比高洼地区大。

(3)方向：垂直向下

3、弹力

(1)生产条件：“直接接触”+“弹性变形”

(2)弹力方向：通过物体变形方向判断：沿绳索方向，支撑力和压力垂直于支撑面(或受压面)。如果支撑面是曲面，则垂直于切线方向。

判断是基于物体的运动结合动态知识。

(3)弹性大小

一般弹力与弹性变形程度有关。变形越大，弹力越大。具体尺寸由运动条件决定；

弹簧弹力的大小：f=kx；k是刚度系数，单位为N/m，x是弹簧变形的长度。

4、摩擦力

(1)发生条件：“相互接触且有弹性”+“接触面粗糙”+“有相运动或相对运动的倾向”。

(2)摩擦力的方向

A。滑动摩擦的方向：与物体沿接触面的相对滑动方向相反。[注意相对运动（使用另一个相互作用的物体作为参考）和运动（使用地面作为参考）之间的区别]

b.静摩擦力的方向：与物体沿接触面的相对运动趋势相反。

(3)摩擦力的大小

A。滑动摩擦力的大小f=N，为滑动摩擦系数，仅与材料和接触面的粗糙度有关，没有单位。N为正压力，不一定等于重力。

b.静摩擦力的大小0ffm，fm与正压力成正比。当正压一定时，fm为一定值。比相同正压力下的滑动摩擦力大，粗略计算可认为相等；静摩擦力的大小可以根据平衡条件或牛顿定律计算。

5、合力与分力

如果一个力所产生的效果与几个力共同作用所产生的效果相同，则该力称为这些力的合力，这些力称为该力的分力。由于合力和分力产生的作用类似，一般情况下，合力和分力是可以相互替代的。

6、力的合成与分解

求几个力的合力称为力的合成，求一个力的组成部分称为力的分解。

算法：平行四边形法则，见图（A）。使用表示两个公共点力F1和F2的线段来构造相邻边的平行四边形。那么相邻两条边之间的对角线就代表合力F的大小和方向。

三角形定则：要求互成一定角度的两个公共点力F1和F2的合力，可以将代表F1和F2的线段首尾相连，如图（B）所示，并将将F1和F2的另外两端向上，则这条连线代表合力F的大小和方向。

三角形法则是平行四边形法则的简化，本质上是相同的。

正交分解法，这是求多个力的合力常用的方法。根据平行四边形法则，将每个力分解为两个相互垂直的方向，并分别计算这两个方向上的力的代数和。Fx、Fy，然后求合力。

7、力矩

A。力臂，从旋转轴到力作用线的垂直距离。

b.扭矩，力和力臂的乘积，即M=FL，扭矩决定了物体的旋转。

8、共点力

A。共点力。多个力作用于同一点或它们的延长线相交于同一点。这些力称为公共点力。

b.物体在共点力作用下的平衡条件：当共点力的合力为零时，物体处于平衡状态（静止、匀速运动或匀速旋转）

【实例简单分析】

例1

如图1所示，将一个刚度系数为k2的轻质弹簧垂直放置在桌子上，其上压有一个质量为m的块，另一个刚度系数为k1的轻质弹簧垂直放置在物体上。块体的下端连接至块体的上表面。为了使下弹簧在木块静止时承受木块重量的2/3，上弹簧上端A应垂直升高多远？

分析：解决这个问题的关键是明确各个弹簧的状态变化。一个有效的方法是明确每个弹簧的初始和最终状态，必要时绘制直观的图表。

块体最终状态的受力分析如图2所示，其中F1’和F2’分别是弹簧k1和k2的力。

评论：

(1)复杂的物理过程本质上是一些简单场景的有机组合。通过分析弹簧的初始状态和最终状态，我们可以理清弹簧状态（压缩、原长、伸长）的变化，将复杂的过程分解为细小的过程，进而找出每个状态或过程的规律。符合，这样问题就可以解决。这是解决复杂问题的常用方法。

(2)由于弹簧的弹力F与变形量x成正比，当弹簧在原来的基础上进一步伸长(或缩短)x时，弹力的变化量F=kx。

例2

如图3所示，笔直的道路上有一辆车，车上有一个木箱。在下列情况下尝试确定木箱上摩擦力的方向。

(1)汽车从静止加速时(木箱与车面无相对滑动)；

（2）汽车制动时（两者之间无相对滑动）；

(3)当汽车匀速运动时(两者之间不存在相对滑动)；

(4)汽车刹车时，木箱在汽车上向前滑动；

(5)当汽车突然匀速加速，木箱在汽车上滑动时。

解析：

(1)当木箱从静止与汽车一起加速时，假设两者之间的接触面是光滑的，当汽车加速时，木箱会由于惯性而保持原来的静止状态，因此会相对于汽车向后滑动车。实际的木箱不会滑动，这意味着它只会相对于汽车向后滑动。因此，木箱受到向前的静摩擦力。

(2)汽车制动时，速度降低。假设木箱与汽车的接触面光滑，则木箱会相对于汽车向前滑动，但实际木箱并没有滑动，说明相对于汽车仅存在向前滑动的趋势。所以木箱受到向后的静摩擦力。

(3)木箱随小车匀速运动时，两者之间不存在相对滑动。假设木箱受到向左的水平摩擦力，其受力如图4所示。与木箱接触的唯一物体是汽车，而汽车最能对其施加两个力（支撑力F1和摩擦力F2)。从两个力平衡条件可知，F1和G发生偏移，但没有力抵消F2，物体不能匀速直线运动。这与问题的意思相悖，所以假设是错误的，即木箱上没有摩擦力。

(4)汽车刹车时，木箱相对汽车向前滑动。容易知道木箱受到向后滑动的摩擦力。

(5)汽车突然匀速加速，木箱相对汽车向后滑动。容易知道，木箱受到向前滑动的摩擦力。

点评：

（1）假设法是确定相对运动趋势方向的有效方法；

(2)摩擦力的方向可以与物体运动方向相同，也可以与物体运动方向相反，即摩擦力可以是功率，也可以是阻力；

(3)摩擦力总是阻碍物体之间的相对运动，但并不一定阻碍物体的运动；

(4)静摩擦不仅存在于两个静止物体之间，也存在于两个运动物体之间。

例3

将已知力F分解为两个分量：F1和F2。如果已知F1的大小以及F2与F之间的夹角为90，那么当F2有一个解和两个解时，F1满足的条件是__________。

分析：如图所示，以A点为圆心，以F1的大小为半径画一个圆。

当圆与直线OB相切时，力F、F1、F2构成直角三角形，即力F2有解。此时F1=Fsin；

当圆与直线OB相交时，力F、F1、F2形成两个三角形，即力F2有两个解，此时FF1Fsin。

回答：

例4

如图5所示，小车M在恒力的作用下沿水平地面直线运动。由此可以判断（）

A.如果地面光滑，小车必须受到三个力的作用

B.如果地面不平整，汽车可能会受到三个力的作用

C.如果小车匀速运动，则小车必须受到四个力的作用

D.如果汽车加速，汽车可能会受到三个力的作用

分析：首先分析重力和已知力F；然后分析弹力。由于F的垂直分量可能等于重力，因此地面对物体可能没有弹性作用。选项A是错误的。

F的垂直分量可能小于重力。地面对物体有弹力。如果地面不平整，汽车就会受到摩擦力的作用，总共有四种力；如果F的垂直分量恰好等于重力，则不存在地面。面对物体的弹力，没有摩擦力，只有两个作用在物体上；如果F的垂直分量大于重力，则物体不能在平面上运动，不符合题意。综上所述，不存在三种力，故选项B错误。

如果小车匀速运动，那么水平方向的摩擦力必须用分力F来平衡，此时小车必然受到四种力的影响：重力、恒力F、地面弹性、摩擦力。选项C是正确的。

如果汽车加速，当地面光滑时，汽车将受到重力和力F或重力、力F和地面弹性的影响。选项D正确。

评论：

(1)常见的力中，重力是主动力，弹力和摩擦力是被动力。弹力的存在是摩擦力存在的前提。因此，在分析力时，应根据重力、弹力和摩擦力之间的关系来分析力。按顺序分析。

(2)作用在物体上的力必须与其运动方向一致。因此，我们常常从物体的运动状态出发来分析是否存在某种力，例如本例中选项CD的分析。

例5

重量为G的木块与水平地面之间的动摩擦因数为。如果一个人想用一个最小的力F使木块做匀速运动，那么这个最小力的大小和方向应该是多少呢？

分析：木块在运动过程中受到摩擦力的影响。为了减少摩擦，力F应向上。假设当F的向上坡度与水平方向的夹角为时，F的值最小。

(1)正交分解法

木块受力分析如图6所示：

平衡条件下的方程组：

(2)三角法

由于f=N，无论N如何变化，f与N的合力方向都不会改变。如图7所示，合力F1与垂直方向的夹角必定为j=arctg，且力F1、G、F组成三角形，由几何关系可知，当F垂直于方向时F1中，F有最小值，由几何关系求得：

点评：力的三角法和正交分解法是解决共点力平衡问题最常见的两种方法。

前者适用于三力平衡问题，简单直观。后者适用于多力平衡问题，是最基本的解决方案。但有时计算过程较长，必须灵活选择解题方法。

例6

在水平面上固定一个光滑的半球，半径为R。中心O的正上方固定有一个小定滑轮。细钢丝的一端系着一个小球，放在半球上的A点。另一端绕过定滑轮，如图所示。如图8所示，小球被慢慢地从A点拉到B点，在此过程中，小球对半球的压力N和细线T的拉力变化为（）

A.N变大，T不变B.N变小，T变大

C.N不变，T变小D.N变大，T变小

分析：

(1)三角法

球缓慢移动，合力为零。由于重力G的方向、半球的弹力N、绳子的拉力T总是沿着垂直方向、半径方向、绳子的收缩方向，所以G、N组成的力三角形，T是三角形AOC的长度相似，所以我们有

在拉动过程中，AC变小，OC和R不变，因此N不变，T变小。

(2)正交分解法

【模拟试题】

1、如图9所示，三个物体A、B、C堆叠在桌子上。如果在A的顶部加上一个力F，则物体C除自身重力外还将受到垂直向下的力。除了（）

A.1个力B.2个力C.3个力D.4个力

2.如图10所示，质量为m的小木块P位于一个倾斜角为移动的粗糙斜坡上，下列关于木块P所受力的叙述正确的是（）

A.P受到四种力量的作用。将P支撑在斜坡上的N和F的合力方向垂直于斜坡且向上。

B.P受到四种力量的作用。N和F的合力方向垂直于水平面且向上。

C.P受到三种力量的作用。N和F的合力方向垂直于斜坡且向上。

D.P受到三种力量的作用。N和F的合力方向垂直于水平面且向上。

3、同一平面上大小不同的三个公共点力同时作用在物体上。下列各组中，能平衡物体的是（）

A.3N、4N、8NB.2N、6N、7N

C.4N、7N、12ND.4N、5N、10N

4.有一个直角括号AOB。AO水平放置，表面粗糙。OB垂直向下，表面光滑。AO上有一个小环P，OB上有一个小环Q。两环的质量为m。两个环之间有间隙。它由质量可忽略不计且不可伸展的细绳连接，并在某一位置保持平衡（如图11所示）。现在将P环向左移动一小段距离，两个环将再次达到平衡。那么运动后的平衡状态为与原平衡状态比较，AO杆对P环的支撑力N和绳子上的拉力T的变化为()

A.N不变，T变大B.N不变，T变小

C.N变大，T变大D.N变大，T变小

5、如图12所示，一个球被垂直的光滑挡板挡住，在光滑的斜坡上处于静止状态。现在慢慢旋转挡板，直到挡板水平。在此过程中，球体对挡板的压力为________，球体对斜面的压力为________。（如何填写所有变更）

6、如图13所示，物体M处于静止状态，三根绳子的拉力之比为F1:F2:F3=_______。

7、如图14所示，将厚度均匀、重量G=100N的圆柱体放置在V形槽上。它的角平分线沿垂直方向。如果球与两个表面接触，则它是沿着圆柱体的轴线接触的。当水平拉力F=_____N时，气缸沿凹槽匀速运动。

8、如图15所示，木块重60N，放置在斜坡上。如果用水平力推动木块，木块就能沿斜面匀速滑下。寻找

(1)木块与斜面的摩擦力大小；

(2)木块与斜面之间的动摩擦因数。()

【试题答案】

1.A

提示：物体C受到重力、B的压力和地面支撑力的影响。不能认为力F通过A、B传递给物体C。

二维

分析：F为沿斜坡向上的分力，重力为沿斜坡向下的分力。因为，物体没有沿着斜面移动的趋势，也不受摩擦力。它只受重力、斜面支撑力和力F的影响。根据力平衡条件，N和F的合力方向与重力方向相反。

3.乙

4.乙

分析：假设绳索与垂直方向的夹角为，对于P环和Q环，整体垂直方向保持不变；对于Q环，在垂直方向：P环向左移动，减小，变小。

5、先减少后增加；持续减少

6.

7.50N

8.(1)28N(2)0.52

分析：物体所受的力如图所示，建立直角坐标系。

知识点比较详细。如有错误，请留言指正。