高考物理（山東專用）一輪復習專題二相互作用教學課件

考點一常見的三種力一、重力1.產(chǎn)生:由于地球的吸引而使物體受到的力。注意重力不是引力。2.公式:G=mg。海拔越高,g越小;緯度越高,g越大。3.方向:豎直向下。4.重心:物體的各部分都受到重力的作用,從效果上看,可以認為各部分受到的重力作

用集中于一點,這一點叫作重心。注意重心位置不一定在物體上,與物體的質(zhì)量分布和形狀有關。二、彈力1.定義:發(fā)生形變的物體,要恢復原狀,對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用,這種力叫作

彈力。2.產(chǎn)生的條件(1)物體間直接接觸;(2)接觸處發(fā)生彈性形變。3.方向:總是與施力物體形變的方向相反。4.彈力有無的判斷方法5.常見模型中彈力的方向6.胡克定律(1)內(nèi)容:彈簧發(fā)生彈性形變時,彈力的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。(2)表達式:F=kx。k是彈簧的勁度系數(shù),由彈簧自身的性質(zhì)決定,單位是N/m。三、摩擦力1.產(chǎn)生條件(1)接觸且有擠壓;(2)接觸面粗糙;(3)兩物體間有相對運動或相對運動趨勢。提示有摩擦力一定有彈力,有彈力不一定有摩擦力。2.方向:與物體相對運動方向或相對運動趨勢方向相反。3.靜摩擦力的有無及方向的判斷方法假設法

狀態(tài)法先判斷物體的運動狀態(tài),然后通過受力分析列方程(a=0列平衡方程;a≠0,F合=ma),最后確定靜摩擦力的有無及方向轉換對象法先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)牛頓第三定律確定另一物體受到的靜摩擦力的方向4.摩擦力大小的計算方法公式法(1)滑動摩擦力:根據(jù)公式Ff=μFN計算;(2)最大靜摩擦力:其值略大于滑動摩擦力,當認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力時,fmax=μFN狀態(tài)法物體處于平衡狀態(tài):運用力的平衡條件來計算物體處于非平衡狀態(tài):運用牛頓運動定律來計算提示靜摩擦力的取值范圍:0<f≤fmax,通常運用狀態(tài)法來計算。例1如圖甲所示,用力F將質(zhì)量為m的物塊壓在豎直墻上,從t=0時刻起,測得物塊所受

墻壁的摩擦力隨時間按如圖乙所示規(guī)律變化。若物塊最終靜止在墻上,重力加速度為

g,下列判斷正確的是

(

)

A.0~t2時間內(nèi)物塊受到的摩擦力為靜摩擦力B.0~t1時間內(nèi)物塊沿墻壁加速下滑,t2時刻物塊的速度為0C.壓力F一定隨時間均勻增大D.壓力F恒定不變

解析

物塊受到重力mg、壓力F、墻的支持力FN和墻的摩擦力Ff,t=0時刻摩擦力Ff=0,因此物塊會沿墻壁下滑,受到滑動摩擦力,必滿足Ff=μFN,而FN=F,所以在0~t2時間內(nèi)物

塊受到的摩擦力是滑動摩擦力,且隨壓力F的增大而增大,故A錯誤。t1時刻,Ff=mg,物塊

受到的合力為0,加速度為0,所以0~t1時間內(nèi)mg>Ff,物塊加速下滑,t1~t2時間內(nèi)mg<Ff,物塊

減速下滑,t2時刻之后物塊受到的摩擦力恒定且大小等于mg,可知t2時刻起物塊的速度

為0,物塊所受摩擦力為靜摩擦力,故壓力F的變化不能確定,因此C、D錯誤,B正確。

答案

B知識拓展摩擦力的突變分類說明

滑塊放在粗糙水平面上,作用在滑塊上的水平力F

從0逐漸增大,當滑塊開始滑動時,滑塊受水平面的

摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動摩擦力,方向不

變

滑塊以v0沖上斜面做減速運動,當?shù)竭_某位置時速

度減為0而后靜止在斜面上,滑動摩擦力“突變”

為靜摩擦力,方向相反

在水平力F作用下滑塊靜止于斜面上,F突然增大

時滑塊仍靜止,則滑塊所受靜摩擦力會在大小甚至

方向上發(fā)生“突變”

水平傳送帶的速度v1大于滑塊的速度v2,滑塊所受

滑動摩擦力方向水平向右;當傳送帶突然被卡住

時,滑塊受到的滑動摩擦力方向“突變”為向左考點二力的合成與分解一、力的合成1.運算法則(1)平行四邊形定則(如圖甲所示)。(2)三角形定則(如圖乙所示)。2.合力大小的范圍(1)兩個共點力的合成|F1-F2|≤F合≤F1+F2。(2)三個共點力的合成①最大值:三個力同向時,F合max=F1+F2+F3。②如果任意兩個力大小之和大于第三個力,則三個力的合力最小值為零,否則合力最

小值就等于最大的力減去另外兩個力的代數(shù)和。

作圖合力F的計算兩力互相垂直

F=

tanθ=

兩力等大,夾角為θ

F=2F1

cos

F與F1夾角為

3.二力合成的常見情形兩力等大且夾角為120°

合力與分力等大,合力方向在兩

分力夾角的角平分線上二、力的分解1.運算法則:平行四邊形定則或三角形定則。2.分解方法

效果分解法正交分解法分解方法根據(jù)一個力產(chǎn)生的實際效果進

行分解將一個力沿著兩個互相垂直的

方向進行分解實例分析

F1=

F2=Gtanθx軸上:Fx=Fcosθy軸上:Fy=Fsinθ選用原則三個力作用下的平衡問題三個以上的力作用下的平衡問

題或三個力中有兩個力相互垂

直例2某實驗小組發(fā)現(xiàn):一個人直接用力拉汽車,一般無法將汽車拉動;但用繩索把汽車

與固定立柱拴緊,在繩索的中央用較小的、垂直于繩索的水平側向力F就可以拉動汽

車,汽車運動后F的方向保持不變,如圖所示。若汽車在運動過程中所受摩擦力大小不

變,下列說法正確的是

(

)

A.汽車受到繩索的拉力大小等于FB.汽車受到繩索的拉力大于立柱受到繩索的拉力C.勻速拉動汽車的過程中所需拉力F為恒力D.勻速拉動汽車的過程中所需拉力F逐漸變大

解析

按照力F的作用效果將F分解成沿繩索的兩個分力F1和F2(如圖所示),可知F1>F(點撥:由于F1與F2等大,故力F在兩分力的角平分線上,拉動汽車的過程中,F1與F2的夾

角很大,則合力小于分力),則汽車受到繩索的拉力大于F,故A錯誤;由于是同一繩索,汽

車受到繩索的拉力大小等于立柱受到繩索的拉力大小,故B錯誤;拉動汽車的過程中兩

部分繩索之間的夾角減小,汽車勻速運動故繩索的拉力沿汽車運動方向的分力大小不

變,由力的合成與分解的特點可知,需要的拉力F增大,故C錯誤,D正確。

答案

D歸納總結合力和分力的關系(1)兩個分力大小一定時,夾角θ越大,合力越小。(2)合力一定,兩等大分力的夾角越大,兩分力越大。(3)合力可以大于分力、等于分力,也可以小于分力?？键c三受力分析及共點力平衡一、受力分析1.分析物體受到的力的順序先分析場力和已知力,其次分析接觸力(彈力、摩擦力),再分析其他力。注意受力分析只分析依據(jù)性質(zhì)命名的力,不分析依據(jù)效果命名的力(如向心力、回

復力等)。2.受力分析的一般步驟2.平衡條件:F合=0或

。3.處理平衡問題的常用方法二、共點力平衡1.平衡狀態(tài):物體靜止或做勻速直線運動,即a=0。合成法物體受到三個或三個以上的力的作用而平衡,則任意一個力一定與其余力的合力大小相等、方向相反效果分解法物體受三個共點力的作用而平衡,將某一個力按力的作用效果分解成兩個力,則其分力和其他兩個力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個或三個以上力的作用而平衡,將物體所受的力分解到相互垂直的兩個方向上,每個方向上的合力都為0矢量三角形法對受三力作用而平衡的物體,將力平移使三力組成一個首尾依次相接的矢量三角形,根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學知識求解未知力例3

(多選)如圖所示,用輕繩將一質(zhì)量為m的小球懸掛于O點,A、B為豎直墻壁上等高

的兩點,AO、BO為長度相等的兩根輕繩,CO為一根輕桿。轉軸C在AB中點D的正下方,

A、O、B在同一水平面上。重力加速度為g,∠AOB=120°,∠DOC=30°。則

(

)

A.桿CO所受的壓力大小為

mgB.桿CO所受的壓力大小為2mgC.繩AO上的拉力大小為

mgD.繩BO上的拉力大小為mg

解析

設繩AO和繩BO拉力的合力為F,以結點O為研究對象,結點O可等效為受大小等于小球重力mg的拉力F0、桿CO的支持力F2'和繩AO與繩BO拉力的合力F三個力的

作用,作出力的示意圖,如圖所示。

由平衡條件得F=

=

mg,F2'=

=2mg,將F沿繩AO、繩BO兩方向分解,如圖所示。根據(jù)幾何知識得F1=F2=F=

mg,所以繩AO和繩BO上的拉力大小均為

mg,而桿CO所受到的壓力大小等于F2,即等于2mg,故選B、C。

答案

BC例4

(多選)如圖所示,質(zhì)量均為M的A、B兩滑塊放在粗糙水平地面上,兩輕桿等長,桿

與滑塊、桿與桿間均用光滑鉸鏈連接,在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為m的重物C,整個裝

置處于靜止狀態(tài),設桿與水平面間的夾角為θ,重力加速度為g。下列說法正確的是

(

)

A.當m一定時,θ越大,輕桿受力越大B.當M、m一定時,每個滑塊對地面的壓力大小為Mg+

mgC.當m和θ一定時,每個滑塊與地面間的摩擦力大小為

D.若最大靜摩擦力可視為等于滑動摩擦力,則不管θ取何值,只要增大m,滑塊一定會滑

動

解析

對兩桿鉸合處受力分析得2Fsinθ=T=mg,輕桿受力F左=F右=F=

,F隨著θ的增大而減小,A錯誤;設A、B各自受到的地面的支持力為FN,對A、B、C整體受力分

析,可得2FN=2Mg+mg,則FN=Mg+

mg,根據(jù)牛頓第三定律可知B正確;對兩滑塊分別受力分析有Ff=F左cosθ=F右cosθ,可得Ff=

,C正確;若整個裝置靜止,可得Ff≤μ(Mg+

mg),解得μ≥

,則當μ≥

,無論m多大,滑塊都不會滑動,D錯誤。

答案

BC知識拓展整體法與隔離法

整體法隔離法研究對象加速度相同的幾個物體組成的

一個整體與周圍物體分隔開來的物體選用原則當分析相互作用的兩個或兩個

以上物體整體的受力情況及分

析外力對系統(tǒng)的作用時,宜用整

體法在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(或一個物

體各部分)間的相互作用時,宜用

隔離法注意事項(1)整體法和隔離法不是獨立的,對一些較復雜的問題,通常需要多

次選取研究對象,交替使用整體法和隔離法(2)一般情況下先整體后隔離,即“整體法”優(yōu)先(3)在使用隔離法時,優(yōu)先選擇分析受力簡單或受力個數(shù)少的研究對象

“活結”模型“死結”模型圖例

特點“活結”兩側輕繩的張力大小

相等“死結”兩側輕繩的張力大小

不一定相等模型一生活中的繩、桿模型一、輕繩模型二、輕桿模型

“動桿”模型“定桿”模型圖例

特點處于平衡狀態(tài)時桿的彈力方向

一定沿桿桿的彈力方向不一定沿桿,可沿

任意方向例5如圖甲所示,細繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的光滑定滑輪掛住一個質(zhì)量為

m1的物體,∠ACB=30°;圖乙所示的輕桿HG一端用鉸鏈固定在豎直墻上,另一端G通過

細繩EG拉住,EG與水平方向成30°角,輕桿的G點用細繩GF拉住一個質(zhì)量為m2的物體,

重力加速度為g,則下列說法正確的是

(

)

A.圖甲中水平橫梁BC對滑輪的作用力大小為

B.圖乙中HG桿受到繩的作用力大小為m2gC.細繩AC段的拉力FAC與細繩EG的拉力FEG之比為1∶1D.細繩AC段的拉力FAC與細繩EG的拉力FEG之比為m1∶2m2

解析

題圖甲中AD是一根跨過光滑定滑輪的繩,繩中的彈力相等,滑輪兩側繩的拉力大小均等于m1g(活結),且互成120°角,則合力的大小等于m1g,方向與豎直方向成60°

角斜向左下方,故水平橫梁BC(定桿)對滑輪的作用力大小也等于m1g,方向與豎直方向

成60°角斜向右上方,A選項錯誤;題圖乙中HG桿(動桿)受到繩的作用力大小為

=

m2g,B選項錯誤;題圖乙中,FEGsin30°=m2g(死結),可得FEG=2m2g,則

=

,C選項錯誤,D選項正確。

答案

D模型二動態(tài)平衡模型一、動態(tài)平衡問題1.動態(tài)平衡是指物體的受力緩慢發(fā)生變化,但在變化過程中,每個狀態(tài)均可視為平衡狀

態(tài)。2.分析動態(tài)平衡問題的方法(1)解析法例6建筑工人用輕繩穿過不計重力的光滑圓環(huán)懸掛一重物,將重物從平臺運到地面,

質(zhì)量相等的甲、乙兩人手握輕繩的高度相同,如圖所示。甲站在A點靜止不動,乙從B

點緩慢向A點移動一小段距離。在此過程中,下列說法正確的是

(

)A.甲所受平臺的摩擦力變小

B.輕繩的拉力變大C.甲所受平臺的支持力變大

D.輕繩對圓環(huán)拉力的合力變大

解析

設圓環(huán)兩側輕繩與豎直方向的夾角為θ,重物質(zhì)量為m,對圓環(huán)受力分析,有2F

cosθ=T=mg,由題意可知,乙從B點緩慢向A點移動過程中,θ減小,cosθ增大,則輕繩的拉

力F減小,B錯誤;對甲受力分析,有F1sinθ=Ff,其中F1=F,θ減小,輕繩對甲的拉力F1減小,

sinθ減小,則摩擦力Ff減小,故A正確。以甲、乙、繩、圓環(huán)和重物整體為研究對象,設

甲、乙兩人質(zhì)量為M,結合對稱性可得甲所受平臺的支持力大小FN=Mg+

mg,所以甲受到的支持力保持不變,故C錯誤。輕繩對圓環(huán)拉力的合力大小始終等于重物的重力

大小,保持不變,故D錯誤。

答案

A(2)圖解法①適用情況:物體受三個力作用,其中一個力為恒力,另一個力方向不變、大小變化(或

大小不變,方向變化),第三個力大小、方向均發(fā)生變化。②解題過程例7

(多選)如圖所示,在傾角為α的斜面上,放一質(zhì)量為m的小球,小球和斜面及擋板間

均無摩擦,在擋板繞O點逆時針緩慢地轉向水平位置的過程中

(

)

A.斜面對小球的支持力逐漸增大B.斜面對小球的支持力逐漸減小C.擋板對小球的彈力先減小后增大D.擋板對小球的彈力先增大后減小

解析

對小球受力分析知,小球受到重力mg、斜面的支持力FN1和擋板的彈力FN2,如圖,在擋板繞O點逆時針緩慢地轉向水平位置的過程中,小球所受的合力始終為零,根

據(jù)平衡條件可知,FN1和FN2的合力與重力mg大小相等、方向相反,作出小球在三個不同

位置時力的示意圖。由圖看出,斜面對小球的支持力FN1逐漸減小,擋板對小球的彈力FN2先減小后增大,當FN1

和FN2垂直時,彈力FN2最小,故選項B、C正確,A、D錯誤。

答案

BC(3)相似三角形法①適用情況:物體受三個力作用,處于動態(tài)平衡狀態(tài),力的矢量三角形與題中某個幾何

三角形始終相似。②解題過程例8如圖所示,木板B放置在粗糙水平地面上,O為光滑鉸鏈。輕桿一端與鉸鏈O固定

連接,另一端固定連接一質(zhì)量為m的小球A?，F(xiàn)將輕繩一端拴在小球A上,另一端通過光

滑的定滑輪O'由力F牽引,定滑輪位于O的正上方,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)使小球A

和輕桿從圖示位置緩慢運動到O'正下方,木板始終保持靜止,則在整個過程中

(

)A.外力F大小不變B.輕桿對小球的作用力大小變小C.地面對木板的支持力逐漸變小D.地面對木板的摩擦力逐漸變小

解析

對小球A進行受力分析,三力構成矢量三角形,如圖所示。

根據(jù)幾何關系可知

=

=

,緩慢運動過程中mg與OO'不變,O'A越來越小,則F逐漸減小,故A錯誤;而OA長度不變,則桿對小球的作用力大小不變,故B錯誤;對木板,由于

桿對木板的作用力大小不變,方向向右下,但桿的作用力與豎直方向的夾角越來越小,所以地面對木板的支持力逐漸增大,地面對木板的摩擦力逐漸減小,故C錯誤,D正確。

答案

D(4)輔助圓法①適用情況:物體受三個力,其中一個力大小、方向不變,另外兩個力大小、方向都在

改變,但變化的兩個力的夾角不變。②方法展示a.已知條件:F1恒定,F2、F3的夾角一定。b.解題過程:在圓中畫出力的矢量三角形,以恒定力為弦,另外兩個力的交點在圓周上

移動,由三角形各邊長度及方向的變化判定力的變化。兩個力的夾角分大于90°(如圖甲)和小于90°(如圖乙)兩種情況。例9如圖所示,半徑為R的圓環(huán)豎直放置,長度為R的不可伸長的輕繩OA、OB,一端固

定在圓環(huán)上,另一端在圓心O處連接并懸掛一質(zhì)量為m的重物,初始時OA繩處于水平狀

態(tài)。把圓環(huán)沿地面向右緩慢轉動,直到OA繩處于豎直狀態(tài),在這個過程中

(

)

A.OA繩的拉力逐漸增大

B.OA繩的拉力先增大后減小C.OB繩的拉力先增大后減小

D.OB繩的拉力先減小后增大

解析

以圓心O處的結點為研究對象,結點受到大小等于重物重力mg的拉力T、OA繩的拉