新高考一輪復(fù)習(xí)人教版專題二相互作用課件（46張）

考點(diǎn)一常見(jiàn)的三種力、力的合成與分解一、常見(jiàn)的三種力1.重力

2.彈力

3.摩擦力二、力的合成與分解1.遵循平行四邊形定則或三角形定則。2.分解

考點(diǎn)二共點(diǎn)力平衡一、平衡狀態(tài)及平衡條件1.平衡狀態(tài):靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.平衡條件:F合=0

二、平衡條件重要推論及平衡問(wèn)題處理方法1.二力平衡:兩力等大、反向、共線。2.三力平衡:任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向、共線。3.多力平衡:建立坐標(biāo)系,正交分解,列式Fx合=0、Fy合=0。拓展一有關(guān)彈力的分析與計(jì)算1.判斷彈力有無(wú)的方法1)條件法:根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來(lái)判斷。2)假設(shè)法:先假設(shè)兩個(gè)物體之間有彈力,看物體能否保持原來(lái)的狀態(tài)來(lái)判

斷。3)狀態(tài)法:根據(jù)物體的狀態(tài),利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律或共點(diǎn)力平衡條件來(lái)判

斷。2.彈力大小的計(jì)算1)根據(jù)胡克定律計(jì)算。2)根據(jù)力的平衡條件計(jì)算。3)根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算。4)根據(jù)動(dòng)能定理計(jì)算。3.彈力方向的確定

【例1】如圖所示,小車內(nèi)一根沿豎直方向的輕質(zhì)彈簧和一條與豎直方

向成α角的細(xì)繩拴接一小球。當(dāng)小車和小球相對(duì)靜止,一起在水平面上運(yùn)

動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是

(

)

A.細(xì)繩一定對(duì)小球有拉力的作用B.輕彈簧一定對(duì)小球有彈力的作用C.細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力的作用,但是輕彈簧對(duì)小球一定有彈力的作用D.細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力的作用,輕彈簧對(duì)小球也不一定有彈力的作用解析若小球與小車一起做勻速直線運(yùn)動(dòng),則細(xì)繩對(duì)小球無(wú)拉力的作用;若

小球與小車有向右的加速度,且大小為a=gtanα,則輕彈簧對(duì)小球無(wú)彈力

的作用,D正確。拓展二有關(guān)摩擦力的分析與計(jì)算1.摩擦力的有無(wú)及方向的判斷1)假設(shè)法

2)狀態(tài)法:根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(加速度),利用牛頓第二定律,確定摩擦力

的大小和方向。3)牛頓第三定律法:利用作用力與反作用力的關(guān)系判斷。2.靜摩擦力大小的計(jì)算1)平衡時(shí):根據(jù)力的平衡條件來(lái)計(jì)算;2)非平衡時(shí):若只有靜摩擦力,則F靜=ma;若還有其他力,則F合=ma,先求合力

再求靜摩擦力。3.滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算計(jì)算公式:Ff=μFN。μ為動(dòng)摩擦因數(shù),其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)。FN為兩

接觸面間的正壓力,其大小不一定等于物體的重力。【例2】如圖所示為武警戰(zhàn)士用頭將四塊磚頂在墻上苦練頭功的照片。

假設(shè)每塊磚的質(zhì)量均為m,磚與磚、磚與墻面、磚與頭間的動(dòng)摩擦因數(shù)均

為μ,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g。要使磚恰好靜止不

動(dòng),則武警戰(zhàn)士的頭對(duì)磚施加的水平力大小為(

)

A.

B.

C.

D.

解析以四塊磚為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析。磚恰好靜止不動(dòng),則磚所受到

的摩擦力(磚與墻面、頭之間的摩擦力之和)剛好與其重力相等,即f1+f2=4

mg,又f1=f2=μF,聯(lián)立兩式可得F=

,即武警戰(zhàn)士施加的水平力大小為F=

,選項(xiàng)B正確。拓展三平衡問(wèn)題中的“隔離法”與“整體法”1.隔離法為了弄清系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個(gè)物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況,一般可采用隔離

法。1)明確研究對(duì)象、過(guò)程、狀態(tài);2)將某個(gè)研究對(duì)象、某段運(yùn)動(dòng)過(guò)程、某個(gè)狀態(tài)從全過(guò)程中隔離出來(lái);3)畫出某狀態(tài)下的受力圖或運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖;4)選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。2.整體法當(dāng)只涉及研究系統(tǒng)整體而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部物體間的受力或運(yùn)動(dòng)時(shí),一般

可采用整體法。1)明確研究的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程;2)畫出系統(tǒng)整體的受力圖或運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的示意圖;3)選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解?！咀⒁狻扛綦x法和整體法常常需交叉運(yùn)用,從而優(yōu)化解題思路和方法?！纠?】如圖所示,一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個(gè)輕環(huán),系在兩環(huán)

上的等長(zhǎng)細(xì)繩拴住的書本處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處

于靜止?fàn)顟B(tài),則

(

)A.桿對(duì)A環(huán)的支持力變大B.B環(huán)對(duì)桿的摩擦力變小C.桿對(duì)A環(huán)的力不變D.與B環(huán)相連的細(xì)繩對(duì)書本的拉力變大解析對(duì)兩輕環(huán)、細(xì)繩和書本組成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析,豎直方向:2N=mg,

可知將兩環(huán)距離變小后桿對(duì)A環(huán)的支持力不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。設(shè)細(xì)繩與桿

之間夾角為θ,細(xì)繩上的彈力大小為T,對(duì)環(huán)B受力分析可知,f=Tcosθ;對(duì)書

本:2Tsinθ=mg,解得f=

,則當(dāng)兩環(huán)距離變小后,θ變大,則f減小,與B環(huán)相連的細(xì)繩對(duì)書本的拉力變小,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤。同理,桿對(duì)A環(huán)的摩擦

力減小,桿對(duì)A環(huán)的支持力不變,這兩個(gè)力互相垂直,則桿對(duì)A環(huán)的力減小,

選項(xiàng)C錯(cuò)誤。拓展四平衡中的臨界與極值問(wèn)題1.臨界問(wèn)題當(dāng)某個(gè)物理量變化時(shí),使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不

出現(xiàn)”,常用“剛好”“恰能”“恰好”等表述。常見(jiàn)的臨界問(wèn)題種類

如下:1)由靜止到剛要運(yùn)動(dòng),摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力。2)繩子恰好繃緊,拉力F=0。3)剛好離開(kāi)接觸面,支持力FN=0。2.極值問(wèn)題平衡中的極值問(wèn)題,一般指在力的變化過(guò)程中的最大值和最小值問(wèn)題。3.解題方法1)極限法:找出平衡的臨界點(diǎn)和極值點(diǎn)。通常要把某個(gè)物理量推向極端,

即極大和極小。2)數(shù)學(xué)分析法:根據(jù)物體的平衡條件,寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(或畫出

函數(shù)圖像),用數(shù)學(xué)方法求極值(如求二次函數(shù)極值、公式極值、三角函數(shù)

極值)。3)物理分析法:根據(jù)物體的平衡條件,作出力的矢量圖,利用平行四邊形定

則或三角形定則進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,確定最大值與最小值?！纠?】如圖所示,質(zhì)量為m的物體放在一固定斜面上,當(dāng)斜面傾角為30°

時(shí)恰能沿斜面勻速下滑。對(duì)物體施加一大小為F、方向水平向右的恒力,

物體可沿斜面勻速向上滑行。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,當(dāng)斜面

傾角增大并超過(guò)某一臨界角θ0時(shí),不論水平恒力F多大,都不能使物體沿斜

面向上滑行,求:(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)這一臨界角θ0的大小。解析(1)如圖甲所示,未施加力F時(shí),對(duì)物體受力分析,由平衡條件得mgsin

30°=μmgcos30°,解得μ=tan30°=

。

(2)設(shè)斜面傾角為α,物體沿斜面向上滑行時(shí)受力情況如圖乙所示,由平衡條件得:Fcosα=mgsinα+Ff'FN'=mgcosα+FsinαFf'=μFN'解得F=

當(dāng)cosα-μsinα=0,即tanα=

時(shí),F→∞,即“不論水平恒力F多大,都不能使物體沿斜面向上滑行”,此時(shí),臨界角θ0=α=60°。應(yīng)用一探究懸掛物體時(shí)繩上張力的變化——?jiǎng)討B(tài)平衡系列問(wèn)題1.動(dòng)態(tài)平衡:物體的受力狀態(tài)緩慢發(fā)生變化,但在變化過(guò)程中,每一個(gè)狀態(tài)

均可視為平衡狀態(tài)。2.常用解題方法1)圖解法①三力平衡問(wèn)題中,已知一個(gè)力是恒力、另一個(gè)力方向不變的情況下,一

般按照以下流程分析:【例1】如圖所示,用OA、OB兩根輕繩將物體懸于兩豎直墻之間,開(kāi)始時(shí)

OB繩水平?，F(xiàn)保持O點(diǎn)位置不變,改變OB繩長(zhǎng)使繩末端由B點(diǎn)緩慢上移

至B'點(diǎn),此時(shí)OB'與OA之間的夾角θ<90°。設(shè)此過(guò)程中OA、OB繩上的拉

力分別為FOA、FOB,下列說(shuō)法正確的是

(

)

A.FOA逐漸增大

B.FOA逐漸減小C.FOB逐漸增大

D.FOB逐漸減小解析以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象,受力如圖所示,根據(jù)平衡條件知,兩繩的拉力的

合力與重力大小相等、方向相反,作出OB繩在三個(gè)不同位置時(shí)力的合成

圖如圖,由圖看出,FOA逐漸減小,FOB先減小后增大,當(dāng)θ=90°時(shí),FOB最小,選項(xiàng)

B正確。

②三力平衡問(wèn)題中,已知一個(gè)力是恒力、另兩個(gè)力的夾角不變,可借助于

同弧所對(duì)圓周角不變來(lái)求解。(示例見(jiàn)例5解法2)③三力平衡中,兩力方向不變、另一個(gè)力的大小不變的情況下,做題流程:為了確保力的大小不變,以結(jié)點(diǎn)為圓心,以大小不變力的作用線長(zhǎng)為半徑,

作一圓周,通過(guò)大小不變力的方向變化,確定三力構(gòu)成的矢量三角形中其

余各力的變化情況?！纠?】(2021河南鄭州模擬)(多選)如圖所示,在直角框架MQN上,用輕繩

OM、ON共同懸掛一個(gè)物體。物體的質(zhì)量為m,ON呈水平狀態(tài)?，F(xiàn)讓框

架沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)90°,在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,保持結(jié)點(diǎn)O位置不變,則下列

說(shuō)法正確的是

(

)A.繩OM上的力一直在減小B.繩ON上的力一直在增大C.繩ON上的力先增大再減小D.繩OM上的力先減小再增大解析現(xiàn)讓框架沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)90°,保持結(jié)點(diǎn)O位置不變,可以認(rèn)為

保持框架不動(dòng),使懸掛物體的細(xì)線拉力大小不變,以O(shè)點(diǎn)為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)9

0°,根據(jù)三角形定則可得ON和OM的拉力變化如圖所示。根據(jù)圖中線段

長(zhǎng)短的變化情況可知,FN先增大后減小、FM逐漸減小,A、C兩項(xiàng)正確,B、

D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。

2)解析法對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,畫出受力示意圖,利用力的合成與分解,列出方

程,得到因變量和自變量的一般函數(shù)表達(dá)式,根據(jù)自變量的變化確定因變

量的變化?！纠?】如圖所示,在豎直放置的穹形支架上,一根長(zhǎng)度不變且不可伸長(zhǎng)

的輕繩通過(guò)輕質(zhì)光滑滑輪懸掛一重物G。現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上

的A點(diǎn),另一端從B點(diǎn)沿支架緩慢地向C點(diǎn)靠近(C點(diǎn)與A點(diǎn)等高)。則在此

過(guò)程中繩中拉力大小

(

)

A.先變大后不變

B.先變大后變小C.先變小后不變

D.先變小后變大解析設(shè)重物重力為mg,對(duì)滑輪受力分析如圖甲所示,由于跨過(guò)滑輪的繩子

拉力一定相等,即F1=F2,由幾何關(guān)系易知兩根繩子與豎直方向的夾角相

等,設(shè)為θ,可知:

F1=F2=

①如圖乙所示,設(shè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng),由幾何關(guān)系可得

+

=L,即sinθ=

=

②其中d為兩端點(diǎn)間的水平距離,由B點(diǎn)向C點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中,d先變大后不變,

因此θ先變大后不變,由①式可知繩中拉力先變大后不變,故A正確。3)相似三角形法在三力平衡問(wèn)題中,如果有一個(gè)力是恒力,另外兩個(gè)力方向都發(fā)生變化,且

題目給出了空間幾何關(guān)系,多數(shù)情況下力的矢量三角形與空間幾何三角

形相似,可利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例求解?！纠?】如圖所示,光滑半球面上的小球被一通過(guò)定滑輪的繩用力F由底

端緩慢拉到頂端的過(guò)程中,試分析繩的拉力F及半球面對(duì)小球的支持力FN

的大小變化情況(小球和滑輪均可視為質(zhì)點(diǎn))。

解析如圖所示,作出小球的受力示意圖,設(shè)半球面半徑為R,定滑輪到半球

面頂端的距離為h,定滑輪左側(cè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng),根據(jù)三角形相似得

=

,

=

由以上兩式得繩的拉力F=mg

半球面對(duì)小球的支持力FN=mg

由于在拉動(dòng)過(guò)程中h、R不變,L變小,故F減小、FN不變。

=

=

?？筛鶕?jù)角度的變化判斷力的變化。4)正弦定理法(拉密定理法)物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),如圖所示,可組成首尾相接的

矢量三角形,則有【例5】(2017課標(biāo)Ⅰ,21,6分)(多選)如圖,柔軟輕繩ON的一端O固定,其中

間某點(diǎn)M拴一重物,用手拉住繩的另一端N。初始時(shí),OM豎直且MN被拉

直,OM與MN之間的夾角為α(α>

)?，F(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起,并保持夾角α不變。在OM由豎直被拉到水平的過(guò)程中

(

)

A.MN上的張力逐漸增大B.MN上的張力先增大后減小C.OM上的張力逐漸增大D.OM上的張力先增大后減小解析解法1:對(duì)M點(diǎn)受力分析如圖,設(shè)OM偏離豎直方向的角度為θ,

有

=

=

α是定值,故上式比值不變。根據(jù)題意,θ從0增加到90°,故TMN一直增大。當(dāng)α-θ=90°時(shí),sin(α-θ)最大,即sin(α-θ)先增大后減小,故TOM先增大后減小,故

選A、D。解法2:對(duì)M點(diǎn)受力分析,其受到重物的拉力T=mg、OM繩的拉力FOM、MN

繩的拉力FMN共三個(gè)力的作用。緩慢拉起過(guò)程中任一時(shí)刻可認(rèn)為是平衡

狀態(tài),三力的合力恒為0。如圖所示,由三角形定則得一首尾相接的閉合

三角形,由于α>

且不變,則三角形中FMN與FOM的交點(diǎn)在一個(gè)優(yōu)弧上移動(dòng),由圖可以看出,在OM被拉到水平的過(guò)程中,繩MN中拉力一直增大且恰好

達(dá)到最大值,繩OM中拉力先增大后減小,故A、D正確,B、C錯(cuò)誤。

應(yīng)用二探究生活中懸掛物體的常見(jiàn)方式——輕繩、輕桿、輕彈簧模型輕繩模型“活結(jié)”:跨過(guò)光滑滑輪(或桿、釘子)的輕繩,其兩端張力大小相等

“死結(jié)”:如果幾段輕繩系在一個(gè)結(jié)點(diǎn)上,那么這幾段輕繩的張力大小不一定相等輕桿模型“動(dòng)桿”:一端由鉸鏈相連的輕質(zhì)活動(dòng)桿,它的彈力方向一定沿桿的方向

“定桿”:輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向,需要結(jié)合平衡條件或牛頓第二定律求得輕彈簧模型輕彈簧既可伸長(zhǎng)提供拉力,也可壓縮提供推力,形變量確定后各處彈力大小相等

輕彈簧的彈力不能發(fā)生突變(突然消失除外),而輕繩、輕桿的彈力可以發(fā)生突變【例6】如圖甲所示,輕繩AD跨過(guò)固定在水平橫梁BC右端的光滑定滑輪

掛住一個(gè)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(guò)細(xì)繩EG拉住,EG與水平方向夾角為30°,輕桿

的G點(diǎn)用細(xì)繩GF拉住一個(gè)質(zhì)量為m2的物體,重力加速度為g,則下列說(shuō)法

正確的是

(

)

A.圖甲中BC對(duì)滑輪的作用力為

B.圖乙中HG桿受到繩的作用力為m2gC.細(xì)繩AC段的拉力FAC與細(xì)繩EG段的拉力FEG之比為1∶1D.細(xì)繩AC段的拉力FAC與細(xì)繩EG段的拉力FEG之比為m1∶2m2

解析圖甲中是一根繩跨過(guò)光滑定滑輪,繩中的彈力大小相等,都是m1g,兩

段繩互成120°角,則這兩段繩合力的大小是m1g,方向與豎直方向成60°角

斜向左下方,故BC對(duì)滑輪的作用力大小也是m1g,方向與豎直方向成60°角

斜向右上方,故A錯(cuò)誤;圖乙中HG桿受到的繩的作用力沿HG桿的方向,解

得作用力大小為

m2g,故B錯(cuò)誤;圖乙中FEGsin30°=m2g,得FEG=2m2g,則

=

,故C錯(cuò)誤,D正確。創(chuàng)新點(diǎn)斧頭劈木柴、拖把拖地類問(wèn)題分析斧頭劈木柴類問(wèn)題和拖把拖地類問(wèn)題,主要應(yīng)用力的合成與分解的

知識(shí),結(jié)合平衡問(wèn)題的處理方法,根據(jù)角度的變化,展開(kāi)分析。找到要分解

的力,找準(zhǔn)分解的方向是關(guān)鍵,通常按照力的實(shí)際作用效果來(lái)分解?！纠?】(2018天津理綜,7,6分)(多選)明朝謝肇淛的《五雜組》中記載:

“明姑蘇虎丘寺塔傾側(cè),議欲正之,非萬(wàn)緡不可。一游僧見(jiàn)之曰:無(wú)煩也,

我能正之。”游僧每天將木楔從塔身傾斜一側(cè)的磚縫間敲進(jìn)去,經(jīng)月余

扶正了塔身。假設(shè)所用的木楔為等腰三角形,木楔的頂角為θ,現(xiàn)在木楔背

上加一力F,方向如圖所示,木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力FN