（北京專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題二 相互作用課件.ppt

考點(diǎn)清單,考點(diǎn)一重力、彈力、摩擦力 考向基礎(chǔ) 1.力是物體對(duì)物體的作用,是物體發(fā)生形變和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因,是矢量。 2.重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的,是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力,地面附近可以認(rèn)為其近似等于萬(wàn)有引力。方向豎直向下,大小G=mg。 3.彈力的方向垂直于接觸面,若接觸面為曲面則垂直于其切面。線、繩的拉力沿線或者繩收縮的方向,輕桿的彈力不一定沿桿的方向。,4.摩擦力的方向沿切面,滑動(dòng)摩擦力的方向和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反,靜摩擦力的方向和相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反?；瑒?dòng)摩擦力大小為f=FN,靜摩擦力大小在0fmax之間,根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況而變化。 考向突破 考向一彈力的有無(wú)及方向判斷 1.彈力有無(wú)的判斷“三法” (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)判斷是否存在彈力。此法多用來(lái)判斷形變較明顯的情況。 (2)假設(shè)法:對(duì)形變不明顯的情況,可假設(shè)兩個(gè)物體間不存在彈力,看物體能否保持原有的狀態(tài),若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變,則此處不存在彈力;若運(yùn)動(dòng)狀態(tài),改變,則此處一定存在彈力。 (3)狀態(tài)法:根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡條件判斷是否存在彈力。 2.彈力方向的確定,例1如圖所示,重為G的光滑半圓球?qū)ΨQ地?cái)R在兩個(gè)等高的固定臺(tái)階上,A、B為半圓球上與臺(tái)階接觸的點(diǎn),半圓球的球心在O點(diǎn),半圓球的重心C位于O點(diǎn)正下方,=120,NA為半圓球上A點(diǎn)所受的彈力。下列說(shuō)法中正確的是() A.NA的方向由A指向O,NAG B.NA的方向由A指向O,NA<G,C.NA的方向由A指向C,NA<G D.NA的方向由A指向C,NA=G,解析彈力方向?yàn)榇怪庇诮佑|面指向受力物體,因此NA的方向?yàn)榇怪庇诎雸A球的切面指向半圓球,即沿半徑由A指向O,半圓球受重力、NA、NB,且NA、NB之間的夾角小于120,G、NA、NB的合力為零,由對(duì)稱性和平行四邊形定則可知NA=NB<G。,答案B,考向二彈力的分析與計(jì)算,計(jì)算彈力的四種方法 (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。,例2如圖所示,把足球掛在光滑墻壁上的A點(diǎn),足球與墻壁的接觸點(diǎn)為B。足球的質(zhì)量為m,懸繩與墻壁的夾角為。則懸繩對(duì)球的拉力F的大小為() A.mg tan B.mg sin C.D.,解析本題考查了共點(diǎn)力的平衡,意在考查學(xué)生的分析能力。足球受到重力、拉力和支持力作用,根據(jù)共點(diǎn)力平衡有F cos =mg,F sin =N,解得F=,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤。,答案C,例3(多選)用如圖所示裝置研究摩擦力的變化規(guī)律,把木塊放在水平長(zhǎng)木板上,在彈簧測(cè)力計(jì)的指針下輕放一個(gè)小紙團(tuán),它只能被指針向左推動(dòng)。用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊,使拉力由零緩慢增大。下列說(shuō)法正確的是() A.木塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)前,摩擦力逐漸增大 B.當(dāng)拉力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)木塊開(kāi)始移動(dòng),此時(shí)拉力會(huì)突然變小 C.該實(shí)驗(yàn)裝置可以記錄最大靜摩擦力的大小 D.木塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)前,拉力小于摩擦力,解析木塊受到重力、支持力、拉力和摩擦力作用,運(yùn)動(dòng)前處于靜止?fàn)顟B(tài),拉力等于靜摩擦力,隨著拉力增大,靜摩擦力逐漸變大,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;當(dāng)拉力等于最大靜摩擦力時(shí),木塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng),此時(shí)靜摩擦力會(huì)突然變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,又因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力略小于最大靜摩擦力,所以木塊開(kāi)始移動(dòng)時(shí)拉力會(huì)突然變小,選項(xiàng)B正確;木塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力等于最大靜摩擦力,根據(jù)紙團(tuán)位置,該裝置可以記錄最大靜摩擦力的大小,選項(xiàng)C正確。,答案ABC,例4如圖所示,質(zhì)量m=1 kg的帶電滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1,由于空間存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),因此滑塊還受到大小為5 N、方向水平向右的電場(chǎng)力F 的作用,則滑塊在向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中所受的摩擦力(取重力加速度g=10 m/s2)() A.大小為5 N,方向水平向右 B.大小為5 N,方向水平向左 C.大小為1 N,方向水平向右 D.大小為1 N,方向水平向左,解析滑塊向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,受到地面對(duì)它向右的滑動(dòng)摩擦力作用,Ff=FN=mg=1 N,選項(xiàng)C正確。,答案C,考點(diǎn)二力的合成與分解 考向基礎(chǔ) 一、力的合成 1.合力與分力:如果幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果與某一個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)的效果相同,則這一個(gè)力為那幾個(gè)力的合力,那幾個(gè)力為這一個(gè)力的分力。 2.共點(diǎn)力:幾個(gè)力都作用在物體的同一點(diǎn),或者它們的作用線相交于一點(diǎn),這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。 3.力的合成:求幾個(gè)力的合力的過(guò)程。 4.平行四邊形定則:兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí),以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向。,5.共點(diǎn)力合成的常用方法 (1)作圖法:從力的作用點(diǎn)起,按同一標(biāo)度作出兩個(gè)分力F1和F2的圖示,再以F1和F2的圖示為鄰邊作平行四邊形,畫出過(guò)作用點(diǎn)的對(duì)角線,量出對(duì)角線的長(zhǎng)度,計(jì)算出合力的大小,量出對(duì)角線與某一力的夾角確定合力的方向(如圖所示)。,(2)計(jì)算法:幾種特殊情況的共點(diǎn)力的合成。,(3)力的三角形定則:將表示兩個(gè)共點(diǎn)力的圖示(或示意圖)保持原來(lái)的方向依次首尾相接,從第一個(gè)力的作用點(diǎn),到第二個(gè)力的箭頭的有向線段可以表示合力。平行四邊形定則與三角形定則的關(guān)系如圖所示。 二、力的分解 1.力的效果分解法 (1)根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定兩個(gè)實(shí)際分力的方向; (2)再根據(jù)兩個(gè)實(shí)際分力方向畫出平行四邊形;,(3)最后由平行四邊形和數(shù)學(xué)知識(shí)(如正弦定理、余弦定理、三角形相似等)求出兩分力的大小。 2.正交分解法 (1)定義:將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法。 (2)建立坐標(biāo)軸的原則:一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn),在靜力學(xué)中,以少分解力和容易分解力為原則(即盡量多的力在坐標(biāo)軸上);在動(dòng)力學(xué)中,通常以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系。 (3)方法:物體受到F1、F2、F3多個(gè)力作用,求合力F時(shí),可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解。,x軸上的合力: Fx=+ y軸上的合力: Fy=+ 合力大小:F= 合力方向:與x軸夾角設(shè)為,則 tan =。,考向突破 考向一合力的大小范圍 1.兩個(gè)共點(diǎn)力的合成 |F1-F2|F合F1+F2 兩個(gè)共點(diǎn)力大小不變時(shí),其合力隨夾角的增大而減小。當(dāng)兩力反向時(shí),合力最小,為|F1-F2|。當(dāng)兩力同向時(shí),合力最大,為F1+F2。 2.三個(gè)共點(diǎn)力的合成 (1)三個(gè)共點(diǎn)力共線且同向時(shí),其合力最大,為F1+F2+F3。 (2)任取兩個(gè)力,求出其合力的范圍,如果第三個(gè)力在這個(gè)范圍之內(nèi),則三個(gè)力的合力最小值為零;如果第三個(gè)力不在這個(gè)范圍內(nèi),則合力最小值等于最大的力減去另外兩個(gè)力。,例5作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)共點(diǎn)力,一個(gè)力的大小是5 N,另一個(gè)力的大小是8 N,它們合力的大小可能是() A.2 NB.6 N C.14 ND.16 N,解析兩力合成時(shí),合力大小范圍為|F1-F2|FF1+F2,故3 NF13 N,所以B選項(xiàng)是正確的。,答案B,名師點(diǎn)睛兩力合成時(shí),合力隨夾角的增大而減小,當(dāng)夾角為零時(shí)合力最大,夾角為180時(shí)合力最小,并且|F1-F2|FF1+F2。,例6如圖所示,質(zhì)量為m的物塊靜止在傾角為的斜面上,斜面靜止在地面上。重力加速度為g。關(guān)于物塊的受力情況分析,下列說(shuō)法不正確的是() A.物塊受到重力、支持力和摩擦力作用 B.物塊所受支持力大小為mg tan C.物塊所受摩擦力大小為mg sin D.斜面對(duì)物塊的摩擦力與支持力的合力方向豎直向上,解析受力分析得物塊所受支持力大小為mg cos ,B錯(cuò)。,答案B,考點(diǎn)三受力分析、共點(diǎn)力平衡 考向基礎(chǔ) 1.分析受力情況時(shí)一般先分析重力,再觀察周圍什么物體與研究對(duì)象接觸,是否有彈力,若有彈力再判斷是否有摩擦力。沿研究對(duì)象分析一周,找出所有的彈力和摩擦力,若摩擦力是否存在不確定,可以先假設(shè)沒(méi)有摩擦力,看物體受力能否滿足運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的需要。 2.若物體處于靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即加速度等于零的狀態(tài),物體受到的合外力為零,若為靜態(tài)平衡,可以用正交分解法、整體法和隔離法進(jìn)行分析;若為動(dòng)態(tài)平衡,則常用圖解法、相似三角形法進(jìn)行分析。,考向突破 考向一物體的受力分析 1.受力分析的四種方法,2.受力分析的四個(gè)步驟,例7如圖所示,固定斜面C上有A、B兩個(gè)物體一起相對(duì)靜止地沿斜面勻速下滑,則A、B兩個(gè)物體受力的個(gè)數(shù)分別為() A.3,4B.3,5 C.3,6D.4,5,解析先以A為研究對(duì)象,分析受力情況,物體A受重力、B對(duì)其的垂直斜面向上的支持力,因A做勻速運(yùn)動(dòng),故B對(duì)A有沿斜面向上的靜摩擦力,即共受3個(gè)力。再對(duì)B進(jìn)行受力分析,B受到重力、A對(duì)B垂直斜面向下的壓力、斜面的支持力、滑動(dòng)摩擦力以及A對(duì)B的靜摩擦力,共5個(gè)力。,答案B,考向二解決平衡問(wèn)題的常用方法,例8如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的鋼球,放在傾角為的固定斜面上,用一垂直于斜面的擋板擋住,處于靜止?fàn)顟B(tài)。各個(gè)接觸面均光滑,重力加速度為g,則球?qū)π泵鎵毫Φ拇笮∈?) A.mg cos B.mg sin C.D.,解析據(jù)鋼球的重力產(chǎn)生的兩個(gè)效果,將其分解成兩個(gè)分力G1和G2,如圖所示,則分析知球?qū)π泵娴膲毫Υ笮∨cG1相等,F壓=G1=G cos =mg cos ,A項(xiàng)正確。,答案A,方法技巧 方法1整體法和隔離法 整體法和隔離法是力學(xué)部分常用的解題方法。 1.整體法:整體法是指對(duì)物理問(wèn)題中的整個(gè)系統(tǒng)或整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析、研究的方法。在力學(xué)中,就是把幾個(gè)物體視為一個(gè)整體,作為研究對(duì)象,受力分析時(shí),只分析這一整體對(duì)象之外的物體對(duì)整體的作用力(外力),不考慮整體內(nèi)部之間的相互作用力(內(nèi)力)。 整體法的思維特點(diǎn):整體法是從局部到全局的思維過(guò)程,是系統(tǒng)論中的整體原理在物理中的應(yīng)用。 整體法的優(yōu)點(diǎn):通過(guò)整體法分析物理問(wèn)題,可以弄清系統(tǒng)的整體受力情況和全過(guò)程的受力情況,從整體上揭示事物的本質(zhì)和變化規(guī)律,從而避,開(kāi)了中間環(huán)節(jié)的煩瑣推算,能夠靈活地解決問(wèn)題。通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí),用整體法。 運(yùn)用整體法解題的基本步驟 明確研究的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程。 畫出系統(tǒng)的受力圖和運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的示意圖。 尋找未知量與已知量之間的關(guān)系,選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。 2.隔離法:隔離法是指對(duì)物理問(wèn)題中的單個(gè)物體或單個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析、研究的方法。在力學(xué)中,就是把要分析的物體從相關(guān)的物體體系中隔離出來(lái),作為研究對(duì)象,只分析該研究對(duì)象以外的物體對(duì)該對(duì)象的作用力,不考慮研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力。 隔離法的優(yōu)點(diǎn):容易看清單個(gè)物體的受力情況或單個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情形,問(wèn)題處理起來(lái)比較方便、簡(jiǎn)單,便于初學(xué)者使用。在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(或一個(gè)物體的各個(gè)部分)間的相互作用時(shí)用隔離法。 運(yùn)用隔離法解題的基本步驟 明確研究對(duì)象或過(guò)程、狀態(tài),選擇隔離對(duì)象。選擇原則:一是要包含待求量,二是所選隔離對(duì)象和所列方程數(shù)盡可能少。 將研究對(duì)象從系統(tǒng)中隔離出來(lái),或?qū)⒁芯康哪碃顟B(tài)、某過(guò)程從運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中隔離出來(lái)。 對(duì)隔離出的研究對(duì)象、過(guò)程、狀態(tài)分析研究,畫出某狀態(tài)下的受力圖或某階段的運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖。 尋找未知量與已知量之間的關(guān)系,選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。,3.隔離法與整體法的聯(lián)系 隔離法與整體法,不是相互對(duì)立的,一般問(wèn)題的求解中,隨著研究對(duì)象的轉(zhuǎn)化,往往兩種方法交叉運(yùn)用,相輔相成。所以兩種方法的取舍,并無(wú)絕對(duì)的界限,必須具體分析,靈活運(yùn)用。無(wú)論哪種方法均以盡可能避免或減少非待求量(即中間未知量,如非待求的力,非待求的中間狀態(tài)或過(guò)程等)的出現(xiàn)為原則。 例1如圖所示,質(zhì)量為M的楔形物塊靜置在粗糙水平地面上,其斜面的傾角為。斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊,小物塊與斜面之間存在摩擦。用恒力F沿斜面向上推小物塊,使之勻速上滑。在小物塊運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,楔形物塊始終保持靜止。(),A.地面對(duì)楔形物塊的支持力為(M+m)g B.地面對(duì)楔形物塊的支持力為(M+m)g-F sin C.楔形物塊對(duì)小物塊的摩擦力一定為mg sin D.楔形物塊對(duì)小物塊的支持力一定為mg sin ,解析隔離法:先對(duì)小物塊進(jìn)行受力分析,如圖甲所示。由平衡條件有 甲 垂直斜面方向:N1=mg cos 平行斜面方向:F=mg sin +f1 再對(duì)楔形物塊進(jìn)行受力分析,如圖乙所示,由平衡條件有,乙 水平方向:f=f1 cos +N1 sin 豎直方向:N+f1 sin =Mg+N1 cos 結(jié)合牛頓第三定律知f1=f1,N1=N1 聯(lián)立上述方程,解得N=(M+m)g-F sin ,f1=F-mg sin ,只有B正確。,整體法:因本題沒(méi)有要求求出小物塊和楔形物塊之間的相互作用力,而且兩個(gè)物體均處于平衡狀態(tài)(盡管一個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng),一個(gè)靜止),故可將小物塊和楔形物塊視為整體,作為一個(gè)研究對(duì)象來(lái)研究,其受力如圖丙所示,由平衡條件有: 丙 水平方向:f=F cos ,豎直方向:N=(m+M)g-F sin 故A錯(cuò)誤,B正確。 比較上面兩種解法,整體法的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。但并非所有情況都可以用整體法,當(dāng)要求求出物體之間的相互作用力時(shí),如判斷本題中C、D選項(xiàng)時(shí),必須用隔離法求出物體間的相互作用力,因?yàn)檎w法不能體現(xiàn)出系統(tǒng)內(nèi)的物體之間的相互作用力。,答案B,方法2解決動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的方法 動(dòng)態(tài)平衡簡(jiǎn)述:通過(guò)控制某些物理量,使物體的狀態(tài)緩慢地發(fā)生變化,物體在這一變化過(guò)程中始終處于一系列的平衡狀態(tài)中,這種平衡稱為動(dòng)態(tài)平衡。解決動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的基本思路是化“動(dòng)”為“靜”,“靜”中求“動(dòng)”,具體有以下三種方法: 1.解析法 對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,先畫出受力示意圖,再根據(jù)物體的平衡條件列式求解,得到因變量與自變量的一般函數(shù)表達(dá)式,最后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化。,例2如圖所示,與水平方向成角的推力F作用在物塊上,隨著逐漸減小直到F水平向右的過(guò)程中,物塊始終沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。關(guān)于物塊受到的外力,下列判斷正確的是() A.推力F先增大后減小 B.推力F一直減小 C.物塊受到的摩擦力先減小后增大 D.物塊受到的摩擦力一直不變,解析對(duì)物塊受力分析,建立如圖所示的坐標(biāo)系。由平衡條件得,F cos -Ff=0,FN-(mg+F sin )=0,又Ff=FN,聯(lián)立可得F=,可見(jiàn),當(dāng)減 小時(shí),F一直減小,A錯(cuò)誤,B正確;摩擦力Ff=FN=(mg+F sin ),可知,當(dāng)、F減小時(shí),Ff一直減小,C、D錯(cuò)誤。,答案B,2.圖解法 此法常用于求解三力平衡且有一個(gè)力是恒力、另有一個(gè)力方向不變的問(wèn)題。一般按照以下流程解題。 受力 分析畫不同狀態(tài) 下的平衡圖確定力 的變化,例3(2016課標(biāo),14,6分)質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O,如圖所示。用T表示繩OA段拉力的大小,在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過(guò)程中() A.F逐漸變大,T逐漸變大 B.F逐漸變大,T逐漸變小 C.F逐漸變小,T逐漸變大 D.F逐漸變小,T逐漸變小,解析由題意知,系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),分析O點(diǎn)的受力情況如圖所示,其中T=G恒定不變,F方向不變,T的大小和方向均改變,在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過(guò)程中,角逐漸變大,由動(dòng)態(tài)矢量三角形可知F、T均逐漸變大,故A項(xiàng)正確。,答案A,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)邊成比例進(jìn)行計(jì)算。c,例4如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔,質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上,一根細(xì)線的下端系著小球,上端穿過(guò)小孔用手拉住,現(xiàn)拉動(dòng)細(xì)線,使小球沿圓環(huán)緩慢上移,在移動(dòng)過(guò)程中手對(duì)線的拉力F和圓環(huán)對(duì)小球的彈力N的大小變化情況是() A.F不變,N增大B.F不變,N減小 C.F減小,N不變D.F增大,N減小,解析小球緩慢移動(dòng),可知小球處于動(dòng)態(tài)平衡,受力分析如圖: 由幾何關(guān)系可知 = = 小球上移過(guò)程中,AO、OB不變,AB減小,可知N不變,F減小,C正確。,答案C,