高考物理一轮复习 专题二 相互作用课件.ppt

专题二相互作用 高考物理 知识清单 方法一 隔离法 与 整体法 1 隔离法为了弄清系统内某个物体的受力和运动情况 一般可采用隔离法 运用隔离法解题的基本步骤 1 明确研究对象或过程 状态 2 将某个研究对象或某段运动过程 某个状态从全过程中隔离出来 3 画出某状态下的受力图或运动过程示意图 4 选用适当的物理规律列方程求解 2 整体法当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力或运动时 一般可采用整体法 运用整体法解题的基本步骤 1 明确研究的系统或运动的全过程 2 画出系统整体的受力图或运动全过程的示意图 突破方法 3 选用适当的物理规律列方程求解 隔离法和整体法常常需交叉运用 从而优化解题思路和方法 使解题简洁明快 例1在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc 在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个物体 m1 m2 如图所示 若三角形木块和两物体都是静止的 则粗糙水平面对三角形木块 a 有摩擦力的作用 摩擦力的方向水平向右b 有摩擦力的作用 摩擦力的方向水平向左c 有摩擦力的作用 但摩擦力的方向不能确定 因m1 m2 1 2的数值均未给出d 以上结论都不对 解题思路求解本题的关键是找到三角形木块与地面间有没有相对运动趋势 或相对运动 若有 粗糙水平面对三角形木块有摩擦力的作用 否则没有摩擦力的作用 解析解法一 隔离法 把三角形木块隔离出来 它的两个斜面上分别受到两物体对它的压力fn1 fn2 摩擦力f1 f2 由两物体的平衡条件知 这四个力的大小分别为fn1 m1gcos 1fn2 m2gcos 2f1 m1gsin 1f2 m2gsin 2 它们的水平分力的大小 如图所示 分别为fn1x fn1sin 1 m1gcos 1sin 1fn2x fn2sin 2 m2gcos 2sin 2f1x f1cos 1 m1gcos 1sin 1f2x f2cos 2 m2gcos 2sin 2其中fn1x f1x fn2x f2x 即它们的水平分力互相平衡 木块在水平方向无滑动趋势 因此不受水平面的摩擦力作用 解法二 整体法 由于三角形木块和斜面上的两物体都静止 可以把它们看成一个整体 受力如图所示 设三角形木块质量为m 则竖直方向受到重力 m1 m2 m g和支持力fn作用处于平衡状 态 水平方向无任何滑动趋势 因此不受水平面的摩擦力作用 答案d1 1如图所示 两个光滑金属球a b置于一个桶形容器中 两球的质量大小关系为ma mb 对于图中的两种放置方式 下列说法中正确的是 a 两种情况对于容器左壁的弹力大小相等 b 两种情况对于容器右壁的弹力大小相等c 两种情况对于容器底部的弹力大小相等d 两种情况两球之间的弹力大小相等答案c解析由几何知识可知 两种情况下两球球心的连线互相平行 也就是说 下面金属球对上面金属球的弹力的方向相同 上面金属球受到的弹力的竖直方向上的分力大小等于重力 水平方向上的分力等于对左壁的弹力 显然a球在上面时对左壁的弹力大 两球之间的弹力也大 a d两项错误 将两球看做一个整体分析可知 在同一容器里整体对左壁的弹力大小等于对右壁的弹力大小 所以b球在下面时对右壁弹力大 而两种情况对底部的弹力大小相等 b项错误 c项正确 方法二动态平衡问题中图象分析法所谓动态平衡问题 是指通过控制某些物理量 使物体的状态发生缓慢变化 而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态 常利用图解法解决此类问题 对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析 依据某一参量的变化 在同一图中作出物体在若干状态下的平衡受力图 再由动态的力的平行四边形各边长度变化及角度变化 确定力的大小及方向的变化情况 例2 2016课标 14 6分 质量为m的物体用轻绳ab悬挂于天花板上 用水平向左的力f缓慢拉动绳的中点o 如图所示 用t表示绳oa段拉力的大小 在o点向左移动的过程中 a f逐渐变大 t逐渐变大b f逐渐变大 t逐渐变小c f逐渐变小 t逐渐变大d f逐渐变小 t逐渐变小解析由题意知 系统处于动态平衡状态 分析o点的受力情况如图所示 其中t g恒定不变 f方向不变 t大小方向均改变 在o点向左移动的过程中 角逐渐变大 由动态矢量三角形可知f t均逐渐变大 故a项正确 答案a规律总结明确应用动态矢量三角形的条件 知识归纳动态矢量三角形的应用 评析本题考查了动态平衡问题 利用动态矢量三角形定性分析易得出结果 2 1 2013天津理综 5 6分 如图所示 小球用细绳系住 绳的另一端固定于o点 现用水平力f缓慢推动斜面体 小球在斜面上无摩擦地滑动 细绳始终处于直线状态 当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平 此过程中斜面对小球的支持力fn以及绳对小球的拉力ft的变化情况是 a fn保持不变 ft不断增大b fn不断增大 ft不断减小c fn保持不变 ft先增大后减小d fn不断增大 ft先减小后增大答案d 解析如图为小球受力三角形的动态变化情况 绳的拉力ft从ft1 变为ft3 当ft变为与斜面平行 即ft2时拉力最小 所以ft的变化是先减小后增大 而fn是逐渐增大的 故答案为d 方法三平衡问题中菱形转化为直角三角形法如果两分力大小相等 则以这两分力为邻边所作的平行四边形是一个菱形 而菱形的两条对角线相互垂直 可将菱形分成四个相同的直角三角形 于是菱形可转化为直角三角形 例3如图所示 石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块 侧面与竖直方向的夹角为 重力加速度为g 若接触面间的摩擦力忽略不计 则石块侧面所受弹力的大小为 a b c mgtan d mgcot 解题思路关键词 正中央 对称 摩擦力忽略不计 以石块为研究对象 受力分析 由对称性知左右两侧面所受弹力大小相等 三个力平衡 解析石块受力如图所示 由对称性可知两侧面所受弹力fn1和fn2大小相等 设为fn 由三力平衡可知四边形oabc为菱形 故 odc为直角三角形 且 ocd 则由mg fnsin 可得fn 故a正确 答案a点评考查受力分析和三力平衡知识 同时考查对数学知识的应用能力 特别是菱形转化成直角三角形 再利用直角三角形特性解题的方法 3 1如图所示 相距4m的两根竖直柱子上拴一根长5m的细绳 小滑轮及绳的质量和摩擦均不计 滑轮下吊一重180n的重物 求绳中张力是多大 答案150n解析选小滑轮为研究对象 受力分析如图所示 由平衡条件可知 f1 f2的合力f 与重物重力g大小相等 方向相反 由对称性可知 平行四边形obca为菱形 可将菱形分成四个相同的直角三角形 则有f1 f2 又sin 故f1 f2 n 150n 方法四平衡问题中的相似三角形法如果在对力利用平行四边形定则 或三角形定则 运算的过程中 力三角形与几何三角形相似 则可根据相似三角形对应边成比例等性质求解 例4光滑半球面上的小球被一绕过定滑轮的绳用力f由底端缓慢拉到顶端的过程中 试分析绳的拉力f及半球面对小球的支持力fn的变化情况 如图甲所示 甲 乙 解题思路解析如图乙所示 作出小球的受力示意图 注意支持力fn总与半球面垂直 从图中可得到相似三角形 设半球面半径为r 定滑轮到半球面的距离为h 定滑轮左侧绳长为l 根据三角形相似得 由以上两式得绳的拉力f mg 半球面对小球的支持力fn mg 由于在拉动过程中h r不变 l变小 故f减小 fn不变 答案见解析 4 1一轻杆bo 其o端用光滑铰链固定于竖直杆ao上 b端挂一重物 且系一细绳 细绳跨过杆顶a处光滑小滑轮 用力f拉住 如图所示 现将细绳缓慢往左拉 使杆bo与杆ao间的夹角 逐渐减小 则在此过程中 拉力f及杆bo所受压力fn的大小变化情况是 a fn先减小 后增大b fn始终不变c f先减小 后增大d f始终不变答案b解析取bo杆的b端为研究对象 受到绳子拉力 大小为f bo杆的支持力fn 和悬挂重物的绳子的拉力 大小为g 的作用 将fn 与g合成 其合力与f等值反向 如图所示 得到一个力三角形 如图中画斜线部分 此力三角形与几何三角形oba相似 设ao长为h bo长为l 绳ab长为l 则由对应边成比例可得 式中g h l均不变 l逐渐变小 所以可知fn 不变 f逐渐变小 由牛顿第三定律知杆bo所受压力fn不变 方法五临界状态处理方法 假设法某种物理现象变化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态 平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要被破坏 而尚未被破坏的状态 解决平衡物体的临界问题时可用假设法 运用假设法解题的基本步骤 明确研究对象 画出受力示意图 假设可发生的临界现象 列出满足所发生的临界现象的平衡方程求解 例5如图所示 光滑斜面的倾角为30 轻绳通过两个滑轮与a相连 轻绳的另一端固定于天花板上 不计轻绳与滑轮的摩擦 物块a的质量为m 不计滑轮的质量 挂上物块b后 当动滑轮两边轻绳的夹角为90 时 a b恰能保持静止 则物块b的质量为 a mb mc md 2m 解题思路关键词 光滑斜面 a b恰能保持静止 1 以物块a为研究对象分析其受力并结合平衡条件得出绳子的拉力 2 以动滑轮为研究对象 分析其受力并结合平衡条件得出结果 解析先以物块a为研究对象 由物块a受力及平衡条件可得绳中张力t mgsin30 再以动滑轮为研究对象 分析其受力并由平衡条件有mbg t 解得mb a正确 答案a5 1如图所示 小球的质量为2kg 两根轻细绳ab和ac的一端连接在竖直墙上 另一端系于小球上 在小球上另施加一个方向与水平线成 60 角的拉力f 若要使绳都能伸直 求拉力f的大小范围 g取10