高考物理二轮复习第二章相互作用教案

第二章相互作用力概念力概念定义：力是物体对物体的作用，不能离开施力物体与受力物体而存在。效果：要素：大小、方向、作用点（力的图示）使物体发生形变改变物体运动状态分类效果：拉力、动力、阻力、支持力、压力性质：重力：方向、作用点（关于重心的位置）弹力：产生条件、方向、大小（胡克定律）摩擦力：（静摩擦与动摩擦）产生条件、方向、大小运算——平行四边形定则力的合成力的分解|F1－F2|≤F合≤F1＋F2一、力的合成和分解：1.力的合成（1）分力F1、F2之间的夹角θ越小，合力F就越大。（2）合力的取值：|F1－F2|≤F≤F1＋F2（3）当F1=F2，F=2F1cos(θ/2)夹角θ越大合力越小，θ=1200时，合力大小和分力相等，与分力成600角。2.力的分解方法：（1）按力的实际效果进行分解。（2）正交分解：正交分解的目的是为了求合力，或某一方向上的合力。（3）把一个力分解成两个等大的分力F1=F2时，F=2F1cos(θ/2)，分力间的夹角θ越大分力越大，θ=1200时，合力大小和分力相等，与分力成600角。3、用力的矢量三角形定则分析力最小值的规律：（1）当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时，另一个分力F2取最小值的条件是两分力垂直。如图所示，F2的最小值为：F2min=Fsinα（2）当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时，另一个分力F2取最小值的条件是：所求分力F2与合力F垂直，如图所示，F2的最小值为：F2min=F1sinα（3）当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时，另一个分力F2取最小值的条件是：已知大小的分力F1与合力F同方向，F2的最小值为｜F－F1｜二、基本方法和技巧：1.物理方法：（1）平衡条件的应用：（2）研究对象的选择：eq\o\ac(○,1)隔离法：当只研究系统内某一物体受到的内力和运动关系时，一般采用隔离法。eq\o\ac(○,2)整体法：当只研究系统所受外力和运动关系，一般采用整体法。（3）力的处理方法：eq\o\ac(○,1)合成法eq\o\ac(○,2)效果分解法eq\o\ac(○,3)正交分解法2.数学技巧：（1）直角三角形三角函数法：三力平衡，两力垂直的情况（2）相似三角形法：三力平衡，一个力恒定，另两个力方向都在变的情况（3）矢量三角形法：三力平衡，一个力恒定，一个力方向不变，另一个力在变化的情况。（4）正弦定理法（拉密定理）R是外接圆的半径（5）余弦定理法：例1.如图所示，甲、乙两个带电小球的质量均为m，所带电量分别为q和-q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧．（1）平衡时可能位置是图中的（）（2）1、2两根绝缘细线的拉力大小分别为（）A．，B．，C．，D．，答案：（1）A（2）D3、解题步骤：-----良好的习惯是成功的保障（1）正确理解题意，根据题意选取研究对象．提问：是应用隔离法呢还是整体法？（2）利用分析和综合将题中描述的现象、过程搞清楚，在头脑中建立起清楚的物理图象。注意挖掘隐含条件。如：恰好。。。，最大。。。（3）正确地进行受力分析，画出受力图．（4）、对力进行处理，方法：eq\o\ac(○,1)合成法eq\o\ac(○,2)效果分解法eq\o\ac(○,3)正交分解法（5）熟练有关的数学方法，应用解析法或图解法处理问题。三、问题讨论：1.斜面上平衡问题的讨论（1）物块在动摩擦因数为μ倾角为的斜面上匀速下滑或恰好静止。由平衡条件有：mgsinθ=fmgcosθ=Nf=μN得：mgsinθ=μmgcosθ即：μ=tanθ推论：μ＞tanθ时，物块受到的最大静摩擦力大于其重力沿斜面的分力。物块可以静止在斜面上。μ＜tanθ时，物块受到的最大静摩擦力小于其重力沿斜面的分力。物块不会静止在斜面上。例2.质量为m的小物块以初速v0沿足够长的固定斜面上滑，物块与该斜面的动摩擦因数μ＞tanθ，图中表示该物块的速度v和所受摩擦力f随时间t变化的图线（以初速方向为正方向），可能正确的是ABCDAC（2）一质量为m的物块沿质量为M、倾角为θ的斜面体下滑（如图1），物块和斜面体间的动摩擦因数为μ，斜面体静止在水平面上。斜面体受地面的静摩擦力的方向如何？解：以斜面体为研究对象进行受力分析（如图2），设斜面体受地面的摩擦力f0水平向左,受地面的支持力N0、重力Mg、物块对斜面体的压力N、滑动摩擦力f。在水平方向由平衡条件有：(1)(2)由(1)(2)有：，所以：当，物块匀速下滑，f0=0当，物块加速下滑，f0方向向左。当，物块减速下滑，f0方向向右。例3、如图所示，斜劈A静止放置在水平地面上，质量为m的物体B在外力F1、F2的共同作用下沿斜劈表面向下运动，此时斜劈受到地面的摩擦力方向向左。F1水平向右、F2沿斜面向下。则下列说法正确的是：A．若同时撤去F1、F2，物体B的加速度方向一定沿斜面向下B．若只撤去F1，在物体B仍向下运动的过程中，A受到的摩擦力可能向右C．若只撤去F2，在物体B仍向下运动的过程中，A受到的摩擦力可能向右D．若只撤去F2，在物体B仍向下运动的过程中，A受到的摩擦力不变解析：由题知A受到地面的摩擦力f0方向向左。所以由，得，若同时撤去F1、F2物体B一定沿斜面加速下滑、f0方向一定向左。所以AD正确。mFMθ例4mFMθA．（M＋m）gB．（M＋m）g－FC．（M＋m）g＋FsinθD．（M＋m）g－Fsinθ D2.摩擦力和弹簧弹力的讨论：（1）注意摩擦力和绳、杆上的弹力都属于被动力，在外界条件发生变化时，可以瞬间发生突变。而弹簧弹力不能发生突变。例5.如图所示，质量相同的A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动．两球间是一个轻质弹簧，如果突然剪断悬线，则在剪断悬线瞬间A球加速度为____；B球加速度为________．（2）判断静摩擦力、弹力有无及方向时，可运用两种方法：a.假设法；b.运动状态法。例6.如图所示，C是水平地面，A、B是两块长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动.由此可知，A、B间的动摩擦因数μ1和B、C间的动摩擦因数μ2有可能是(A)μ1=0，μ2=0 (B)μ1=0，μ2≠0(C)μ1≠0，μ2=0 (D)μ1≠0，μ2≠0答案:BD例7.如图所示，A、B是两块长方形物块，A、B间的动摩擦因数μ，物体A和B相对静止沿斜面下滑.则A对B的摩擦力判断：（A）一定有摩擦力（B）可能有摩擦力（C）若有摩擦力，摩擦力方向一定与运动方向相同（D）若有摩擦力，摩擦力方向一定与运动方向相反BD（3）有摩擦力就一定有弹力；有弹力则不一定有摩擦力。例8.一物块受到拉力F1、F2的作用静止在水平面上，如图所示，物体受到外力的个数可能是A.3B.4C.5D.6ABC（4）绳的弹力一定沿着绳指向绳的收缩方向。（5）杆上的弹力不一定沿着杆：自由杆上的弹力一定沿着杆，固定杆上的弹力就不一定沿着杆。例9.如图所示，做匀加速直线运动的小车支架上左端固定一斜杆，右端有一悬线，斜杆和悬线下端都固定一质量分别为m1和m2的小球，斜杆和悬线对小球的作用力分别为F1、F2，则A．F1一定沿着斜杆向上，F2一定沿着悬线向上B．F1不一定沿着斜杆向上，F2不一定沿着悬线向上C．F1不一定沿着斜杆向上，F2一定沿着悬线向上D．若斜杆与小车通过铰链连接，F1一定沿着斜杆向上CD3、平衡问题中应注意：（1）临界问题：例10.跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和物体B，物体A放在倾角为θ的斜面上，如图所示。已知物体A的质量为m，物体A与斜面的动摩擦因数为μ(μ<tanθ)，滑轮的摩擦不计，要使物体A静止在斜面上，求物体B的质量的取值范围。m(sinθ-μcosθ)≤mB≤m(sinθ＋μcosθ)（2）解动态平衡问题----基本方法：eq\o\ac(○,1)应用解析法：例11.水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为μ（0＜μ＜1）。现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动。设F的方向与水平面夹角为，如图，在从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则（）A.F先减小后增大B.F一直增大C.F的功率减小D.F的功率不变【解析】由于木箱的速度保持不变，因此木箱始终处于平衡状态，受力分析如图所示，则由平衡条件得：，两式联立解得，可见F有最小值，所以F先减小后增大，A正确；B错误；F的功率，可见在从0逐渐增大到90°的过程中tan逐渐增大，则功率P逐渐减小，C正确，D错误。eq\o\ac(○,2)应用矢量三角形法：例12.重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？点评：F1逐渐变小，F2先变小后变大。（当F2⊥F1，即挡板与斜面垂直时，F2最小）力的图解法是解决动态平衡类问题的常用分析方法。这种方法的优点是形象直观。例13．（12新课标）如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中A.N1始终减小，N2始终增大B.N1始终减小，N2始终减小C.N1先增大后减小，N2始终减小D.N1先增大后减小，N2先减小后增大Beq\o\ac(○,3)应用相似三角形法:例14.如图所示整个装置静止时，绳与竖直方向的夹角为30º。AB连线与OB垂直。若使带电小球A的电量加倍，带电小球B重新稳定时绳的拉力多大？点评：绳的拉力仍是Gcos30º相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法，解题的关键是正确的受力分析，寻找力三角形和结构三角形相似。提高练习1.位于同一水平面上的两条平行导轨，放置在斜向左上方、与水平面成60°角、足够大的匀强磁场中，右图是这一装置的侧视图.一根金属棒通上电流以后在导轨上恰能做匀速运动。若通过调节使得金属棒中的电流始终恒定，在匀强磁场沿顺时针方向缓慢转过30°角的过程中，金属棒始终保持匀速运动。则此过程中磁感应强度B的大小变化可能是（）A．始终变大B．始终变小C．先变大后变小D．先变小后变大A2.（12陕西）拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图）。设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ。若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小。设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ。已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tanθ0。3.（12江苏）如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球.在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点.在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大,后减小D．先减小,后增大A4．如图所示，水平细杆上套一小球A，球A和球B间用一轻质细绳连接，质量分别是m1、m2（m1＞m2），由于B球受到水平风力作用，A球和B球一起向右做匀速运动。已知细绳与竖直方向的夹角为θ。当风力增大时A．轻绳对B球的拉力保持不变B．杆对A球的摩擦力变大C．杆对A球的支持力保持不变D．A球与杆间的动摩擦因数为C5.如图所示，同种材料的两木块A、B放在水平面上，它们用细线相连，两次连接情况中细线倾斜方向不同但倾角相同。先后用水平拉力F1和F2拉着A、B一起匀速运动，则A．F1≠F2B．F1＝F2C．T1＞T2D．T1＜T2BD6.（2012海南卷）如图，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。在绳子距a端得c点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比为A.B.2C.答案：C7（2012上海卷）．已知两个共点力的合力为50N，分力F1的方向与合力F的方向成30角，分力F2的大小为30N。则（ ）（A）F1的大小是唯一的 （B）F2的方向是唯一的（C）F2有两个可能的方向 （D）F2可取任意方向答案：C8.（2012广东卷）.如图3所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角为45°，日光保持水平，所受重力为G，左右两绳的拉力大小分别为A.G和GB.和B.和D.和答案：B9（2012天津卷）．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是（）A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小解析：水平的直线电流在竖直磁场中受到水平的安培力而偏转，与竖直方向形成夹角，此时它受拉力、重力和安培力而达到平衡，根据平衡条件有，所以棒子中的电流增大θ角度变大；两悬线变短，不影响平衡状态，θ角度不变；金属质量变大θ角度变小；磁感应强度变大θ角度变大。答案A。10（2012上海卷）．如图，竖直轻质悬线上端固定，下端与均质硬棒AB中点连接，棒长为线长的二倍。棒的A端用铰链墙上，棒处于水平状态。改变悬线的长度，使线与棒的连接点逐渐右移，并保持棒仍处于水平状态。则悬线拉力（ ）（A）逐渐减小 （B）逐渐增大（C）先减小后增大 （D）先增大后减小答案：A11（2012广东卷）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向（填“水平”或“竖直”）②弹簧自然悬挂，待弹簧______时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表：代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为_______。由表可知所用刻度尺的最小长度为______。③图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_________的差值（填“L0或L1”④由图可知弹簧的劲度系数为_________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_________g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）。34.(2)①竖直②稳定L31mm③L0④4.91012如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力A.等于零B.不为零，方向向右C.不为零，方向向左D.不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右答案：A13（2012浙江卷）.如图所示，与水平面夹角为300的固定斜面上有一质量m=1.0kg的物体。细绳的一端与物体相连。另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9N。关于物体受力的判断（取g=9.8m/s2）.下列说法正确的是（）斜面对物体的摩擦力大小为零B.斜面对物体的摩擦力大小为4.9N,方向沿斜面向上C.斜面对物体的支持力大小为4.93N，方向竖直向上D.斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向垂直斜面向上答案：A练习题1.倾角，质量M=5kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m=2kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经t=2s到达底端，运动路程L=4m,在此过程中斜面保持静止（），求：（1）地面对斜面的摩擦力大小与方向；f=3.2N方向向左（2）地面对斜面的支持力大小N=67.6N2．质量为2kg的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为0．2，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g取10m/s2，则物体在t=0到t=12s这段时间内的位移大小为A．18mB．54m C．72m D．198m B3．图2为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力分别为FA、FB，灯笼受到的重力为G．下列表述正确的是A．FA一定小于GB．FA与FB大小相等C．FA与FB是一对平衡力D．FA与FB大小之和等于GB4．SKIPIF1<0SKIPIF1<0图甲

图乙答案:C5．某兴趣小组用如下图所示的装置进行实验研究.他们在水平桌面上固定一内径为d的圆柱形玻璃杯，杯口上放置一直径为SKIPIF1<0d、质量为m的匀质薄圆板，板上放一质量为2m的小物块.板中心、物块均在杯的轴线上.物块与板间动摩擦因数为μ，不计板与杯口之间的摩擦力，重力加速度为g,不考虑板翻转.SKIPIF1<0对板施加指向圆心的水平外力F，设物块与板间最大静摩擦力为fmax，若物块能在板上滑动，求F应满足的条件.6．如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动。若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能A．变为0B．先减小后不变C．先减小再增大最后不变D．先增大再减小答案：ABC7．一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示。则物块A．仍处于静止状态B．沿斜面加速下滑C．受到的摩擦力不便D．受到的合外力增大答案：A8．木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动磨擦因数均为0.25；夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动。现用F=1N的水平拉力作用在木块B上.如图所示.力F作用后静止不动.现用F=1N的水平拉力作用在木块B上，如图所示力F作用后

A.木块A所受摩擦力大小是12.5N

B.木块A所受摩擦力大小是11.5N.木块C.B所受摩擦力大小是9N

D.木块B所受摩擦力大小是7NC9．如图所示，质量均为m的物体A、B通过一劲度系数k