高考物理（山东专用）一轮复习专题二相互作用教学课件

考点一常见的三种力一、重力1.产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。注意重力不是引力。2.公式:G=mg。海拔越高,g越小;纬度越高,g越大。3.方向:竖直向下。4.重心:物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力作

用集中于一点,这一点叫作重心。注意重心位置不一定在物体上,与物体的质量分布和形状有关。二、弹力1.定义:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫作

弹力。2.产生的条件(1)物体间直接接触;(2)接触处发生弹性形变。3.方向:总是与施力物体形变的方向相反。4.弹力有无的判断方法5.常见模型中弹力的方向6.胡克定律(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。(2)表达式:F=kx。k是弹簧的劲度系数,由弹簧自身的性质决定,单位是N/m。三、摩擦力1.产生条件(1)接触且有挤压;(2)接触面粗糙;(3)两物体间有相对运动或相对运动趋势。提示有摩擦力一定有弹力,有弹力不一定有摩擦力。2.方向:与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反。3.静摩擦力的有无及方向的判断方法假设法

状态法先判断物体的运动状态,然后通过受力分析列方程(a=0列平衡方程;a≠0,F合=ma),最后确定静摩擦力的有无及方向转换对象法先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向4.摩擦力大小的计算方法公式法(1)滑动摩擦力:根据公式Ff=μFN计算;(2)最大静摩擦力:其值略大于滑动摩擦力,当认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力时,fmax=μFN状态法物体处于平衡状态:运用力的平衡条件来计算物体处于非平衡状态:运用牛顿运动定律来计算提示静摩擦力的取值范围:0<f≤fmax,通常运用状态法来计算。例1如图甲所示,用力F将质量为m的物块压在竖直墙上,从t=0时刻起,测得物块所受

墙壁的摩擦力随时间按如图乙所示规律变化。若物块最终静止在墙上,重力加速度为

g,下列判断正确的是

(

)

A.0~t2时间内物块受到的摩擦力为静摩擦力B.0~t1时间内物块沿墙壁加速下滑,t2时刻物块的速度为0C.压力F一定随时间均匀增大D.压力F恒定不变

解析

物块受到重力mg、压力F、墙的支持力FN和墙的摩擦力Ff,t=0时刻摩擦力Ff=0,因此物块会沿墙壁下滑,受到滑动摩擦力,必满足Ff=μFN,而FN=F,所以在0~t2时间内物

块受到的摩擦力是滑动摩擦力,且随压力F的增大而增大,故A错误。t1时刻,Ff=mg,物块

受到的合力为0,加速度为0,所以0~t1时间内mg>Ff,物块加速下滑,t1~t2时间内mg<Ff,物块

减速下滑,t2时刻之后物块受到的摩擦力恒定且大小等于mg,可知t2时刻起物块的速度

为0,物块所受摩擦力为静摩擦力,故压力F的变化不能确定,因此C、D错误,B正确。

答案

B知识拓展摩擦力的突变分类说明

滑块放在粗糙水平面上,作用在滑块上的水平力F

从0逐渐增大,当滑块开始滑动时,滑块受水平面的

摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力,方向不

变

滑块以v0冲上斜面做减速运动,当到达某位置时速

度减为0而后静止在斜面上,滑动摩擦力“突变”

为静摩擦力,方向相反

在水平力F作用下滑块静止于斜面上,F突然增大

时滑块仍静止,则滑块所受静摩擦力会在大小甚至

方向上发生“突变”

水平传送带的速度v1大于滑块的速度v2,滑块所受

滑动摩擦力方向水平向右;当传送带突然被卡住

时,滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左考点二力的合成与分解一、力的合成1.运算法则(1)平行四边形定则(如图甲所示)。(2)三角形定则(如图乙所示)。2.合力大小的范围(1)两个共点力的合成|F1-F2|≤F合≤F1+F2。(2)三个共点力的合成①最大值:三个力同向时,F合max=F1+F2+F3。②如果任意两个力大小之和大于第三个力,则三个力的合力最小值为零,否则合力最

小值就等于最大的力减去另外两个力的代数和。

作图合力F的计算两力互相垂直

F=

tanθ=

两力等大,夹角为θ

F=2F1

cos

F与F1夹角为

3.二力合成的常见情形两力等大且夹角为120°

合力与分力等大,合力方向在两

分力夹角的角平分线上二、力的分解1.运算法则:平行四边形定则或三角形定则。2.分解方法

效果分解法正交分解法分解方法根据一个力产生的实际效果进

行分解将一个力沿着两个互相垂直的

方向进行分解实例分析

F1=

F2=Gtanθx轴上:Fx=Fcosθy轴上:Fy=Fsinθ选用原则三个力作用下的平衡问题三个以上的力作用下的平衡问

题或三个力中有两个力相互垂

直例2某实验小组发现:一个人直接用力拉汽车,一般无法将汽车拉动;但用绳索把汽车

与固定立柱拴紧,在绳索的中央用较小的、垂直于绳索的水平侧向力F就可以拉动汽

车,汽车运动后F的方向保持不变,如图所示。若汽车在运动过程中所受摩擦力大小不

变,下列说法正确的是

(

)

A.汽车受到绳索的拉力大小等于FB.汽车受到绳索的拉力大于立柱受到绳索的拉力C.匀速拉动汽车的过程中所需拉力F为恒力D.匀速拉动汽车的过程中所需拉力F逐渐变大

解析

按照力F的作用效果将F分解成沿绳索的两个分力F1和F2(如图所示),可知F1>F(点拨:由于F1与F2等大,故力F在两分力的角平分线上,拉动汽车的过程中,F1与F2的夹

角很大,则合力小于分力),则汽车受到绳索的拉力大于F,故A错误;由于是同一绳索,汽

车受到绳索的拉力大小等于立柱受到绳索的拉力大小,故B错误;拉动汽车的过程中两

部分绳索之间的夹角减小,汽车匀速运动故绳索的拉力沿汽车运动方向的分力大小不

变,由力的合成与分解的特点可知,需要的拉力F增大,故C错误,D正确。

答案

D归纳总结合力和分力的关系(1)两个分力大小一定时,夹角θ越大,合力越小。(2)合力一定,两等大分力的夹角越大,两分力越大。(3)合力可以大于分力、等于分力,也可以小于分力。考点三受力分析及共点力平衡一、受力分析1.分析物体受到的力的顺序先分析场力和已知力,其次分析接触力(弹力、摩擦力),再分析其他力。注意受力分析只分析依据性质命名的力,不分析依据效果命名的力(如向心力、回

复力等)。2.受力分析的一般步骤2.平衡条件:F合=0或

。3.处理平衡问题的常用方法二、共点力平衡1.平衡状态:物体静止或做匀速直线运动,即a=0。合成法物体受到三个或三个以上的力的作用而平衡,则任意一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反效果分解法物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的作用效果分解成两个力,则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,将物体所受的力分解到相互垂直的两个方向上,每个方向上的合力都为0矢量三角形法对受三力作用而平衡的物体,将力平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力例3

(多选)如图所示,用轻绳将一质量为m的小球悬挂于O点,A、B为竖直墙壁上等高

的两点,AO、BO为长度相等的两根轻绳,CO为一根轻杆。转轴C在AB中点D的正下方,

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

(

)

A.杆CO所受的压力大小为

mgB.杆CO所受的压力大小为2mgC.绳AO上的拉力大小为

mgD.绳BO上的拉力大小为mg

解析

设绳AO和绳BO拉力的合力为F,以结点O为研究对象,结点O可等效为受大小等于小球重力mg的拉力F0、杆CO的支持力F2'和绳AO与绳BO拉力的合力F三个力的

作用,作出力的示意图,如图所示。

由平衡条件得F=

=

mg,F2'=

=2mg,将F沿绳AO、绳BO两方向分解,如图所示。根据几何知识得F1=F2=F=

mg,所以绳AO和绳BO上的拉力大小均为

mg,而杆CO所受到的压力大小等于F2,即等于2mg,故选B、C。

答案

BC例4

(多选)如图所示,质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平地面上,两轻杆等长,杆

与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C,整个装

置处于静止状态,设杆与水平面间的夹角为θ,重力加速度为g。下列说法正确的是

(

)

A.当m一定时,θ越大,轻杆受力越大B.当M、m一定时,每个滑块对地面的压力大小为Mg+

mgC.当m和θ一定时,每个滑块与地面间的摩擦力大小为

D.若最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力,则不管θ取何值,只要增大m,滑块一定会滑

动

解析

对两杆铰合处受力分析得2Fsinθ=T=mg,轻杆受力F左=F右=F=

,F随着θ的增大而减小,A错误;设A、B各自受到的地面的支持力为FN,对A、B、C整体受力分

析,可得2FN=2Mg+mg,则FN=Mg+

mg,根据牛顿第三定律可知B正确;对两滑块分别受力分析有Ff=F左cosθ=F右cosθ,可得Ff=

,C正确;若整个装置静止,可得Ff≤μ(Mg+

mg),解得μ≥

,则当μ≥

,无论m多大,滑块都不会滑动,D错误。

答案

BC知识拓展整体法与隔离法

整体法隔离法研究对象加速度相同的几个物体组成的

一个整体与周围物体分隔开来的物体选用原则当分析相互作用的两个或两个

以上物体整体的受力情况及分

析外力对系统的作用时,宜用整

体法在分析系统内各物体(或一个物

体各部分)间的相互作用时,宜用

隔离法注意事项(1)整体法和隔离法不是独立的,对一些较复杂的问题,通常需要多

次选取研究对象,交替使用整体法和隔离法(2)一般情况下先整体后隔离,即“整体法”优先(3)在使用隔离法时,优先选择分析受力简单或受力个数少的研究对象

“活结”模型“死结”模型图例

特点“活结”两侧轻绳的张力大小

相等“死结”两侧轻绳的张力大小

不一定相等模型一生活中的绳、杆模型一、轻绳模型二、轻杆模型

“动杆”模型“定杆”模型图例

特点处于平衡状态时杆的弹力方向

一定沿杆杆的弹力方向不一定沿杆,可沿

任意方向例5如图甲所示,细绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的光滑定滑轮挂住一个质量为

m1的物体,∠ACB=30°;图乙所示的轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过

细绳EG拉住,EG与水平方向成30°角,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为m2的物体,

重力加速度为g,则下列说法正确的是

(

)

A.图甲中水平横梁BC对滑轮的作用力大小为

B.图乙中HG杆受到绳的作用力大小为m2gC.细绳AC段的拉力FAC与细绳EG的拉力FEG之比为1∶1D.细绳AC段的拉力FAC与细绳EG的拉力FEG之比为m1∶2m2

解析

题图甲中AD是一根跨过光滑定滑轮的绳,绳中的弹力相等,滑轮两侧绳的拉力大小均等于m1g(活结),且互成120°角,则合力的大小等于m1g,方向与竖直方向成60°

角斜向左下方,故水平横梁BC(定杆)对滑轮的作用力大小也等于m1g,方向与竖直方向

成60°角斜向右上方,A选项错误;题图乙中HG杆(动杆)受到绳的作用力大小为

=

m2g,B选项错误;题图乙中,FEGsin30°=m2g(死结),可得FEG=2m2g,则

=

,C选项错误,D选项正确。

答案

D模型二动态平衡模型一、动态平衡问题1.动态平衡是指物体的受力缓慢发生变化,但在变化过程中,每个状态均可视为平衡状

态。2.分析动态平衡问题的方法(1)解析法例6建筑工人用轻绳穿过不计重力的光滑圆环悬挂一重物,将重物从平台运到地面,

质量相等的甲、乙两人手握轻绳的高度相同,如图所示。甲站在A点静止不动,乙从B

点缓慢向A点移动一小段距离。在此过程中,下列说法正确的是

(

)A.甲所受平台的摩擦力变小

B.轻绳的拉力变大C.甲所受平台的支持力变大

D.轻绳对圆环拉力的合力变大

解析

设圆环两侧轻绳与竖直方向的夹角为θ,重物质量为m,对圆环受力分析,有2F

cosθ=T=mg,由题意可知,乙从B点缓慢向A点移动过程中,θ减小,cosθ增大,则轻绳的拉

力F减小,B错误;对甲受力分析,有F1sinθ=Ff,其中F1=F,θ减小,轻绳对甲的拉力F1减小,

sinθ减小,则摩擦力Ff减小,故A正确。以甲、乙、绳、圆环和重物整体为研究对象,设

甲、乙两人质量为M,结合对称性可得甲所受平台的支持力大小FN=Mg+

mg,所以甲受到的支持力保持不变,故C错误。轻绳对圆环拉力的合力大小始终等于重物的重力

大小,保持不变,故D错误。

答案

A(2)图解法①适用情况:物体受三个力作用,其中一个力为恒力,另一个力方向不变、大小变化(或

大小不变,方向变化),第三个力大小、方向均发生变化。②解题过程例7

(多选)如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的小球,小球和斜面及挡板间

均无摩擦,在挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中

(

)

A.斜面对小球的支持力逐渐增大B.斜面对小球的支持力逐渐减小C.挡板对小球的弹力先减小后增大D.挡板对小球的弹力先增大后减小

解析

对小球受力分析知,小球受到重力mg、斜面的支持力FN1和挡板的弹力FN2,如图,在挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中,小球所受的合力始终为零,根

据平衡条件可知,FN1和FN2的合力与重力mg大小相等、方向相反,作出小球在三个不同

位置时力的示意图。由图看出,斜面对小球的支持力FN1逐渐减小,挡板对小球的弹力FN2先减小后增大,当FN1

和FN2垂直时,弹力FN2最小,故选项B、C正确,A、D错误。

答案

BC(3)相似三角形法①适用情况:物体受三个力作用,处于动态平衡状态,力的矢量三角形与题中某个几何

三角形始终相似。②解题过程例8如图所示,木板B放置在粗糙水平地面上,O为光滑铰链。轻杆一端与铰链O固定

连接,另一端固定连接一质量为m的小球A。现将轻绳一端拴在小球A上,另一端通过光

滑的定滑轮O'由力F牵引,定滑轮位于O的正上方,整个系统处于静止状态。现使小球A

和轻杆从图示位置缓慢运动到O'正下方,木板始终保持静止,则在整个过程中

(

)A.外力F大小不变B.轻杆对小球的作用力大小变小C.地面对木板的支持力逐渐变小D.地面对木板的摩擦力逐渐变小

解析

对小球A进行受力分析,三力构成矢量三角形,如图所示。

根据几何关系可知

=

=

,缓慢运动过程中mg与OO'不变,O'A越来越小,则F逐渐减小,故A错误;而OA长度不变,则杆对小球的作用力大小不变,故B错误;对木板,由于

杆对木板的作用力大小不变,方向向右下,但杆的作用力与竖直方向的夹角越来越小,所以地面对木板的支持力逐渐增大,地面对木板的摩擦力逐渐减小,故C错误,D正确。

答案

D(4)辅助圆法①适用情况:物体受三个力,其中一个力大小、方向不变,另外两个力大小、方向都在

改变,但变化的两个力的夹角不变。②方法展示a.已知条件:F1恒定,F2、F3的夹角一定。b.解题过程:在圆中画出力的矢量三角形,以恒定力为弦,另外两个力的交点在圆周上

移动,由三角形各边长度及方向的变化判定力的变化。两个力的夹角分大于90°(如图甲)和小于90°(如图乙)两种情况。例9如图所示,半径为R的圆环竖直放置,长度为R的不可伸长的轻绳OA、OB,一端固

定在圆环上,另一端在圆心O处连接并悬挂一质量为m的重物,初始时OA绳处于水平状

态。把圆环沿地面向右缓慢转动,直到OA绳处于竖直状态,在这个过程中

(

)

A.OA绳的拉力逐渐增大

B.OA绳的拉力先增大后减小C.OB绳的拉力先增大后减小

D.OB绳的拉力先减小后增大

解析

以圆心O处的结点为研究对象,结点受到大小等于重物重力mg的拉力T、OA绳的拉