第三章：相互作用总复习
一、弹力
1．弹力的方向：支持力、压力、拉力都是弹力，其方向是垂直于接触面指向被支持(或被压)的物体．绳的拉力方向一定沿绳收缩的方向，轻杆的弹力方向则不一定沿杆的方向．
2．弹力有无的判断方法：对于形变情况比较明显的物体(如弹簧)，判断有无弹力时可由形变直接判断，形变不明显的情况通常用下面两种方法判断：
方法一：“假设法”分析物体间的弹力．
要判断物体在某一接触处是否受到弹力作用，可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉，看该物体在原处是否保持原来的状态，从而可判断物体在该处是否受到弹力作用．
方法二：根据物体的运动状态判断．
由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律列方程，判断弹力是否为零．
3．求解弹力大小的方法
(1)符合胡克定律的情形(如弹簧、橡皮条等在弹性限度内时)，直接由F＝kx求．
(2)不符合胡克定律的情形，如绳、杆或接触面之间的弹力，其大小利用平衡知识或牛顿第二定律(下章学习)来求．
如下图所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球在各容器的底部均与侧壁相接触，处于静止状态．若钢球和各容器都是光滑的，各容器的底部均处于水平面内，则以下说法中不正确的是(　　)
A．各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
B．各容器的侧壁对钢球均有弹力作用
C．量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用
D．口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用
解析：　小球与容器的侧壁接触，是否有弹力作用，就看接触处是否发生弹性形变，但微小形变难以觉察，只能借助假设法判断．
假设容器侧壁对钢球无弹力作用，则钢球受重力和容器底部对它的支持力作用，钢球仍将处于静止状态，故钢球与容器侧壁虽然接触但没有发生弹性形变，容器侧壁对钢球无弹力作用的假设成立．
我们也可以假设容器侧壁对钢球有弹力作用，作出各容器中钢球的受力示意图如下图所示，可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾．所以原假设不成立，各容器的侧壁对钢球均无弹力作用．
答案：　BCD
二、摩擦力
1．产生摩擦力的条件
(1)两物体相互接触；
(2)接触面间有弹力；
(3)接触面不光滑；
(4)物体间将要发生或已发生相对滑动．
2．摩擦力方向的判定方法
相对运动趋势不如相对运动直观，具有很强的隐蔽性，所以静摩擦力方向的判定较困难，因此常用下面两种方法判断：
方法一：“假设法”和“反推法”．
假设法：即先假定没有摩擦力(即光滑)时，看相对静止的物体间能否发生相对运动．若能，则有静摩擦力，方向与相对运动的方向相反；若不能，则没有静摩擦力．换句话说：静摩擦力的存在是为了使两物体相对静止，若没有它，两物体仍相对静止，就说明没有静摩擦力．
反推法：该方法是从研究物体表现出的运动状态这个结果反推它必须具有的条件，分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用，就容易判断摩擦力的方向了．
方法二：根据物体的运动状态判断．
此方法关键是先判定物体的运动状态，再确定合力，然后进行受力分析确定静摩擦力的大小及方向．
3．对摩擦力的理解
(1)摩擦力总是阻碍相互接触的两物体间的相对运动或相对运动趋势，不能理解为阻碍物体运动．静摩擦力不一定作用在静止的物体上，滑动摩擦力也不一定发生在运动的物体上．
(2)摩擦力不一定是阻力．
(3)摩擦力的大小与运动速度的大小无关．
(4)摩擦力作用在两物体的接触面上，但摩擦力的大小与接触面面积的大小无关．
(5)静摩擦力不一定比滑动摩擦力小，静摩擦力介于0到最大静摩擦力之间，而最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大，不过通常情况下可认为最大静摩擦力等于其滑动摩擦力，即Fmax＝Ff＝μFN(FN为正压力，不一定等于物体的重力)．
解析：　竖直方向上木块的重力与地面对木块的支持力始终平衡．
水平方向上，木块向右做匀速直线运动时，拉力F与滑动摩擦力Ff平衡，故Ff＝F＝8 N．且滑动摩擦力方向向左．
当F＝20 N时，因木块对地面的压力的大小和接触面的粗糙程度均没有变化，故滑动摩擦力不变，仍为8 N．注意此时F>Ff，木块向右做加速运动．
同理，当木块速度为2 m/s及木块越来越慢时，滑动摩擦力的大小仍为8 N，故选A.
答案：　A
三、物体的受力分析
物体之所以处于不同的运动状态，是由于它们的受力情况不同．要研究物体的运动情况，首先要分析物体的受力情况．正确分析物体的受力情况，是解决力学乃至整个物理学问题的前提和关键，是高中生必须掌握的基本功．分析物体的受力情况应注意如下几个问题：
1．明确研究对象，并把它从周围的环境中隔离出来
分析物体的受力，首先要选准研究对象，并将它隔离出来．根据解题的需要，研究对象可以是质点、结点、单个物体或多个物体组成的系统．
2．按顺序分析物体所受的力
一般按照重力、弹力、摩擦力的顺序分析较好．“重力一定有，弹力看四周，摩擦分动静，方向要判准．”弹力和摩擦力都是接触力，环绕研究对象一周，看研究对象与其他物体有几个接触面(点)，每个接触面对物体可能有两个接触力，应根据弹力和摩擦力的产生条件逐一分析．
若某个力的大小或方向难以判断时，可使用假设法．
3．只分析根据性质命名的力
只分析根据性质命名的力，如重力、弹力、摩擦力，不分析根据效果命名的力，如下滑力、动力、阻力等．
4．只分析研究对象受到的力，不分析研究对象对其他物体所施加的力
研究物体A的受力时，只分析“甲对A”、“乙对A”、“丙对A”…的力，不分析“A对甲”、“A对乙”、“A对丙”…的力，也不要把作用在其他物体上的力，错误地认为通过“力的传递而作用在研究对象上”．
5．每分析一个力，都应能找出施力物体
这种方法是防止“多力”的有效措施之一．我们在分析物体受力时，只强调物体受到的作用力，但并不意味着施力物体不存在，找不出施力物体的力是不存在的．
6．分析物体受力时，还要考虑物体所处的状态
分析物体受力时，要注意物体所处的状态，物体所处的状态不同，其受力情况一般也不相同，如：放在水平传送带上的物体，随传送带一起运动时，若传送带加速运动，物体受到的摩擦力向前，若传送带减速运动，物体受到的摩擦力向后，若传送带匀速运动，物体不受摩擦力作用．
如下图甲所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止．物体B的受力个数为(　　)
A．2　　 B．3
C．4 D．5
解析：　如图乙所示，以物体B为研究对象，B受重力、向上的外力F和A对B的压力FN，物体B有相对A上移的运动趋势，故A对B的静摩擦力沿斜边向下．
答案：　C
2．合成与分解互为逆运算．力的合成有唯一解；力的分解若无条件限制有无数解．力的分解一般按力的实际效果进行分解，有时也可以按照题设条件或解题实际需要进行分解．一般情况下，此类题目与数学知识联系密切，例如，经常用到几何知识、三角函数知识、三角形相似等知识．
3．合力和分力是一种等效代替关系，分解是用分力代换合力；合成则是用合力代换分力．
【特别提醒】　(1)合力与分力不能同时考虑，且只有作用在一个物体上的力才能进行合成．
(2)不要把受力分析与力的分解相混淆．受力分析的研究对象是某一物体；而力的分解的对象则是某一个力．
(3)合力实际上并不存在，即合力找不到与之对应的施力物体．
解析：　物体虽只受两个力作用，但物体要沿直线AB运动，就意味着这两个力的合力的方向是不变的．可以看成是一个力(已知的力F)恒定，一个力(合力)的方向一定，另一个力(所求的力)的大小方向都变，可以利用力的图示法求解，如图可知，本题应选B.
答案：　B
五、整体法和隔离法
1．整体法
即以两个或两个以上的物体组成的系统为研究对象进行分析．它适用于处理不需要或不涉及整体内各物体间的相互作用的情况．
2．隔离法
即把研究对象从整体中隔离出来进行分析．它适用于求解整体内物体间的相互作用的问题．
【特别提醒】　整体法和隔离法并不是孤立的，在有些较复杂的物理问题中常常需要把整体法和隔离法交替使用．
解析：　以整体为研究对象，如下图甲所示，物体受到重力、水平推力F、墙对物体水平向右的弹力F1、墙壁对物体的摩擦力Ff1.由于物体处于平衡状态，所以摩擦力Ff1＝Gab不随着F的增大而增大，D正确；隔离b为研究对象，如图乙所示，b受到重力Gb、水平推力F、a对b水平向右的弹力F2、a对b向上的摩擦力Ff2，共四个力的作用，C错误；再隔离a，如图丙所示，a受重力Ga、水平方向上的两个弹力F1和F2′，b对a向下的摩擦力Ff2′，墙壁对a向上的摩擦力Ff1，共五个力的作用，故A正确，B错误．
答案：　AD