高三物理复习学案

相互作用共点力平衡一.考纲点击1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦因数力（Ⅰ）2.形变、弹性、胡克定律（Ⅰ）3.矢量和标量（Ⅰ）4.力的合成与分解（Ⅱ）5.共点力的平衡（Ⅱ）实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则二.知识体系探究弹力与弹簧伸长的关系验证力的平行四边形定则相互作用共点力的平衡三种常见的力重力产生：由于地球的吸引而产生大小、方向重心弹力产生原因：接触、弹性形变大小：由物体所处的状态、所受其他外力、形变程度来决定方向：与物体形变方向相反胡克定律：F=kx摩擦力产生条件：粗糙、有压力、有相对运动或相对运动趋势大小滑动摩擦力：Nf静摩擦力：mff方向：与相对运动或相对运动趋势方向相反力的合成与分解合力与分力的关系：等效替代运算法则：平行四边形定则或三角形定则分解方法按效果分解正交分解法共点力的平衡条件：0F分析方法图解法正交分解法解析法实验力力的概念、力的三要素、力的图示及示意图力的效果三.夯实基础要点突破1.力（1）定义：力是_______________________________________________（2）力的性质①物质性：力不能离开物体而单独存在，即一个力一定对应受力物体和施力物体两个物体。相互性：力的作用是相互的（牛顿第三定律）,施力物体同时是_____________________。矢量性：力既有大小又有方向，满足_________________________。独立性：每个力都有各自的效果，都能产生加速度，但物体的运动状态由合力（合加速度）决定。例：2222,,,xxyyxyxyFmaFmaFFFaaa（3）力的效果：_____________________，_____________________。2.重力（1）产生原因：由于地球对物体的吸引而产生的。（2）大小:_____________________①地球对物体的吸引力是万有引力。而重力是地球对物体万有引力的一个分力，另一分力提供物体随地球转动所需要的向心力，即=+FmgF万向。2=cosFmR向(为纬度角)，↑F向↓mg↑赤道位置=0时，2=+mFmgR万两极附近90时，=Fmg万当忽略自转影响时，2=GMmFmgR万,2GMgR（3）方向：_____________________，赤道、两极附近，重力方向指向球心。（4）重心：是物体各部分所受重力等效的作用点。①重心不一定在物体上。②与物体的几何形状及质量分布有关。形状规则的均质物体的重心在其几何中心上。③确定重心的方法：悬挂法，对称法。3.弹力（1）产生原因：发生弹性形变的物体有恢复原状的趋势。（2）产生条件：____________________，____________________。（3）弹力的方向：与物体形变方向相反。①支持面的弹力方向：与接触面垂直，分别指向被支持被压物体。例1.如图1所示，若球体静止，画出各球体所受到的弹力绳的拉力的方向：_______________________________________。杆的弹力方向：不一定沿杆方向，若轻杆只有两个端点受力，则轻杆两端对物体的弹力方向一定沿杆。否则根据平衡或牛顿运动定律分析。例2.如图2所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的弹力F的判断中，正确的是()A．小车静止时，F＝mgcosθ，方向沿杆向上B．小车静止时，F＝mgcosθ，方向垂直杆向上C．小车向右以加速度a运动时，一定有F＝mg/sinθD．小车向右以加速度a运动时，F＝(ma)2＋(mg)2，方向斜向右上方，与竖直方向夹角满足tanα＝ag（4）弹力的大小①没有明显形变的物体，其弹力大小由受力情况及运动情况共同决定，解题时可用平衡条件，牛顿第二定律，动能定理求解。例3.如图3所示，电灯的重力GN10，AO绳与顶板间的夹角为45，BO绳水平，则AO绳所受的拉力F1是多少？BO绳所受的拉力F2是多少？图1图2图3k1k2m2m1图5例4.如图4所示，ABC是光滑轨道，其中AB是水平的，BC是与AB相切的位于竖直平面内的半圆轨道，半径R=0.4m。质量m=0.5kg的小球以一定的速度从水平轨道冲向半圆轨道，经最高点C水平飞出，落在AB轨道上，距B点的距离s=1.6m。g取10m/s2，求：（1）小球经过C点时的速度大小；（2）小球经过C点时对轨道的压力大小；②有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，其弹力大小由胡克定律计算弹性限度内F=KxK为劲度系数，由弹簧本身性质决定，与弹簧弹力及型变量无关。轻质弹簧中弹力大小处处相等。轻质弹簧弹力大小看弹簧一端受力情况。解弹簧类问题时注意原长位置、平衡位置的分析例5.如图5所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上，整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧。在这过程中上、下木块移动的距离分别是多少？4.摩擦力（1）定义：当一物体在另一物体表面上有______________或______________时，受到另一物体阻碍它_____________或______________的力叫摩擦力。（2）产生原因BACR图4图6①②③（3）滑动摩擦力①方向：a.“相对”指产生摩擦力的两物体而言。b.可以与运动方向相同（动力），可以与运动方向相反（阻力），但一定与相对运动方向相反。②大小：a.f与接触面积无关。b.为动摩擦因数，由接触面性质决定。c.N为正压力，可求支持力，N与垂直接触面的力及物体运动情况有关。例6.如图6所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后()A．M静止在传送带上B．M可能沿斜面向上运动C．M受到的摩擦力不变D．M下滑的速度不变例7.如图7所示,在倾角θ=30°的粗糙斜面上放一物体,重力为G,现在用与斜面底边平行的力F=G/2推物体,物体恰能在斜面上斜向下匀速直线运动,则物体与斜面之间的动摩擦因数是多少?(4)静摩擦力①方向：a.可产生于静止物体间，也可产生于运动物体间，但这两物体必须是相对静止。b.可以为动力，也可以为阻力。例8.如图8所示，指明物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向.（1）物体A静止于斜面上,如图甲所示.（2）物体A受到水平拉力F作用而仍静止在水平面上,如图乙所示.（3）物体A放在车上,在刹车过程中A相对于车厢静止,如图丙所示.（4）物体A在水平转台上,随转台一起匀速转动,如图丁所示.图7图8图9例9.如图9所示用一水平力F将两铁块A和B紧压在竖直墙上而静止，如图所示，对此，下列说法中正确的是（）A．铁块B受A给它的摩擦力方向可能向上，也可能向下B．铁块B肯定受墙给它的竖直向上的摩擦力C．铁块A肯定对BD．B受墙的摩擦力方向可能向上，也可能向下②大小：静摩擦力f的大小是在0与最大静摩擦力fmax之间的某个值，即0＜f≤fmax。a.fmax=Nsb.静摩擦力跟产生相对运动趋势的外力有关，故具有大小方向可变的特点。通常根据二力平衡及牛顿运动定律判断静摩擦力的大小。例10.如图10中甲所示，A、B两物体叠放在光滑水平面上，对B物体施加一水平变力F，F－t关系图象如图乙所示．两物体在变力F作用下由静止开始运动，且始终相对静止，则()A．t时刻，两物体之间的摩擦力最大B．t时刻，两物体的速度方向开始改变C．t～2t时间内，两物体之间的摩擦力逐渐增大D．0～2t时间内，物体A所受的摩擦力方向始终与变力F的方向相同例11.如图11所示，重80N的物体A放在倾角为30°的粗糙斜面上，有一根原长为10cm，劲度系数为1000N/m的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物体A后，弹簧长度缩短为8cm，现用一测力计沿斜面向上拉物体，若滑块与斜面间最大静摩擦力为25N，当弹簧的长度仍为8cm时，图10F图12图13图11测力计读数可能为()A．10NB．20NC．40ND．60N5.受力分析(1)明确研究对象，是一个物体还是多个物体组成的整体。(2)按顺序分析：已知力、场力、弹力、摩擦力。(3)不分析效果力，如向心力、回复力。(4)不分析合力与分力。例12.如图12所示，在倾斜的天花板上用力F压住一木块，使它处于静止状态，则关于木块的受力情况，下列说法正确的是（）A．可能只受三个力的作用B．可能只受两个力的作用C．必定受四个力的作用D．以上说法都不对例13.如图13所示，小车M在恒力作用下，沿水平地面做直线运动，由此可判定（）A．若地面光滑，则小车一定受三个力作用B．若地面粗糙，则小车可能受三个力作用C．若小车做匀速运动，则小车一定受三个力作用D．若小车做加速运动，则小车可能受三个力作用6.力的合成与分解(1)力的合成①定义：如果一个力______________跟几个力共同作用的效果相同，这一个力叫那几个力的_____，那几个力叫这个力的_______。合力与分力是力效果上的一种等效替代关系。②力的合成：求几个力的合力的过程。③平行四边形定则：求互成角度的两共点力F1、F2的合力，可以用表示F1、F2的有向线段为_______作平行四边形，这两个邻边之间所夹得对角线就表示合力的_______和_______。图14F合=cos2212221FFFFa.为F1与F2的夹角b.当=0o时，F合=当=900时，F合=当=1800时，F合=c.取值范围：21FF合FF1+F2④三角形定则：可把互成角度的共点力F1、F2的线段首尾顺次连接，再把F1、F2的另外两端连接起来，则此线段就表示合力的大小和方向。例14.有两个互成角度的共点力，夹角为θ，它们的合力的大小随θ的变化关系如图所示。那么，这两个力的大小分别是（）A.3N、4NB.2N、5NC.1N、6ND.3.5N、3.5N(2)力的分解：求一个力的分力的过程①按定解条件分解a.已知合力和两分力F1、F2的方向，求F1、F2大小（唯一解）b.已知合力和一个分力F1的大小、方向，求F2（唯一解）c.已知合力和两分力F1、F2的大小，求F1、F2方向一组解或两组解d.已知合力F，一个分力F1方向，另一分力F2大小，求F1大小，F2方向当F2=Fsin一组解图15图16当FF2Fsin两组解当F2F一组解例15.如图15所示，用轻绳把一个小球悬挂在O点，用力拉小球使悬线偏离竖直方300，小球处于平衡，力F与竖直方向成θ角，如图，要使F取最小值，角θ应为（）A．300B.600C.900D.00②按效果分解例16.如图16所示，球质量为m，放在倾角为的斜面上静止，各接触面光滑，求球对挡板和斜面的压力。③正交分解：把各力沿互相垂直的方向分解例题16若要用正交分解法也可以7.共点力平衡（1）共点力：物体同时受几个力的作用，如果这几个力都作用于物体的或者它们的作用线交于，这几个力叫共点力。（2）平衡状态：一个物体在共点力作用下，如果保持或运动，则该物体处于平衡状态。（3）平衡条件：物体所受合外力．其数学表达式为：F合＝或Fx合=Fy合=，其中Fx合为物体在x轴方向上所受的合外力，Fy合为物体在y轴方向上所受的合外力。（4）平衡条件的推论①物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中的一个力与余下的力的合力等大反向.②物体在同一平面内的三个互不平行的力的作用下处于平衡状态时，这三个力必为共点力。③物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，这三个力的有向线段必构成θFm图17PQF图18图19封闭三角形，即表示这三个力的矢量首尾相接，恰能组成一个封闭三角形。（5）力的平衡：作用在物体上的几个力的合力为零，这种情形叫做；若物体受到两个力的作用处于平衡状态，则这两个力；若物体受到三个力的作用处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力。（6）方法①正交分解法a.三力以上b.力尽可能在xy轴上c.尽可能分解已知力d.0,0