2016年高考物理人教版一轮复习第二章相互作用全章+小结练

考点内容要求考纲解读形变、弹性、胡克定律Ⅰ1.高考着重考查的知识点有：力的合成与分解、弹力、摩擦力概念及其在各种形态下的表现形式．对受力分析的考查涵盖了高中物理的所有考试热点问题．此外，基础概念与实际联系也是当前高考命题的一个趋势．2．考试命题特点：这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是与牛顿运动定律、功和能、电磁学的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ矢量和标量Ⅰ力的合成与分解Ⅱ共点力的平衡Ⅱ实验：探究弹力和弹簧伸长的关系实验：验证力的平行四边形定则说明：处理物体在粗糙面上的问题，只限于已知相对运动趋势或已知运动方向的情况第1课时重力弹力摩擦力考纲解读1.掌握重力的大小、方向及重心的概念.2.掌握弹力的有无、方向的判断及大小的计算的基本方法.3.掌握胡克定律.4.会判断摩擦力的大小和方向.5.会计算摩擦力的大小．考点一弹力的分析与计算1．弹力有无的判断(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力．此方法多用来判断形变较明显的情况．(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力．(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在．(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态．2．弹力方向的判断(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断．(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向．3．弹力大小计算的三种方法：(1)根据力的平衡条件进行求解．(2)根据牛顿第二定律进行求解．(3)根据胡克定律进行求解．①内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F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，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定．x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度．例1如图1所示，一重为10N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5N，则AB杆对球的作用力()图1A．大小为7.5NB．大小为10NC．方向与水平方向成53°角斜向右下方D．方向与水平方向成53°角斜向左上方解析对小球进行受力分析可得，AB杆对球的作用力F和绳的拉力的合力与小球的重力等大、反向，可得F方向斜向左上方，令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为α，可得：tanα＝GF拉＝43，α＝53°，F＝Gsin53°＝12.5N，故只有D项正确．答案D递进题组1．[弹力的有无及方向判断]如图2所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等，盒子沿倾角为α的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是()图2A．无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力B．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力C．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力D．盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力答案A解析先以盒子和小球组成的系统整体为研究对象，无论上滑还是下滑，用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为a＝gsinα，方向沿斜面向下；小球的加速度大小也是a＝gsinα，方向沿斜面向下，小球沿斜面向下的重力分力大小恰好等于所需的合外力，因此小球不需要盒子的左、右侧面提供弹力，故选项A正确．2．[弹力大小的计算]如图3所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点，设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ，下列关系正确的是()图3A．F＝mgtanθB．F＝mgtanθC．FN＝mgtanθD．FN＝mgtanθ答案A解析对滑块进行受力分析如图，滑块受到重力mg、支持力FN、水平推力F三个力作用．由共点力的平衡条件知，F与mg的合力F′与FN等大、反向．由几何关系可知F、mg和合力F′构成直角三角形，解直角三角形可求得：F＝mgtanθ，FN＝F′＝mgsinθ.所以正确选项为A.3．[含弹簧类弹力的分析与计算]三个质量均为1kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接，如图4所示，其中a放在光滑水平桌面上．开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止状态．现用水平力F缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，g取10m/s2.该过程p弹簧的左端向左移动的距离是()图4A．4cmB．6cmC．8cmD．10cm答案C解析“缓慢地拉动”说明系统始终处于平衡状态，该过程中p弹簧的左端向左移动的距离等于两个弹簧长度变化量之和；最初，p弹簧处于原长，而q弹簧受到竖直向下的压力FN1＝mbg＝1×10N＝10N，所以其压缩量为x1＝FN1k＝2cm；最终c木块刚好离开水平地面，q弹簧受到竖直向下的拉力FN2＝mcg＝1×10N＝10N，其伸长量为x2＝FN2k＝2cm，拉力F＝(mb＋mc)g＝2×10N＝20N，p弹簧的伸长量为x3＝Fk＝4cm，所以p弹簧的左端向左移动的距离x＝x1＋x2＋x3＝8cm.“弹簧类”模型问题中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有如下四个特性：(1)弹力遵循胡克定律F＝kx，其中x是弹簧的形变量．(2)轻：即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零．(3)弹簧既能受到拉力作用，也能受到压力作用(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能受到拉力作用，不能受到压力作用．(4)由于弹簧和橡皮绳受到力的作用时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变．但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们产生的弹力立即消失．考点二滑轮模型与死结模型问题1．死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张力不一定相等．2．注意：轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向．例2如图5所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10kg的物体，∠ACB＝30°，g取10m/s2，求：图5(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)横梁BC对C端的支持力的大小及方向．解析物体M处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的轻绳拉力大小等于物体的重力，取C点为研究对象，进行受力分析，如图所示．(1)图中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力大小为：FAC＝FCD＝Mg＝10×10N＝100N(2)由几何关系得：FC＝FAC＝Mg＝100N方向和水平方向成30°角斜向右上方答案(1)100N(2)100N方向与水平方向成30°角斜向右上方拓展题组4．[滑轮模型]如图6所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕过滑轮，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端挂一重物，BO与竖直方向夹角θ＝45°，系统保持平衡．若保持滑轮的位置不变，改变夹角θ的大小，则滑轮受到木杆作用力大小变化情况是()图6A．只有角θ变小，作用力才变大B．只有角θ变大，作用力才变大C．不论角θ变大或变小，作用力都是变大D．不论角θ变大或变小，作用力都不变答案D解析滑轮受到的木杆的作用力等于两绳的合力，而两绳的拉力都等于重物的重力，木杆的作用力大小为2mg，方向为与竖直方向成45°角斜向左上方，与θ角无关．5．[死结模型]若例2中横梁BC换为水平轻杆，且B端用铰链固定在竖直墙上，如图7所示，轻绳AD拴接在C端，求：(计算结果保留三位有效数字)图7(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)轻杆BC对C端的支持力．答案(1)200N(2)173N，方向水平向右解析对结点C受力分析如图：根据平衡方程FAC·sin30°＝MgFAC·cos30°＝FBC得：FAC＝2Mg＝200NFBC＝Mg·cot30°≈173N方向水平向右分析绳或杆的弹力时应重点关注的问题(1)中间没有打结的轻绳上各处的张力大小都是一样的；如果绳子打结，则以结点为界，不同位置上的张力大小可能是不一样的．(2)杆可分为固定杆和活动杆，固定杆的弹力方向不一定沿杆，弹力方向视具体情况而定，活动杆只能起到“拉”和“推”的作用，弹力方向一定沿杆的方向．考点三摩擦力的分析与计算1．静摩擦力(1)有无及其方向的判定方法①假设法：假设法有两种，一种是假设接触面光滑，不存在摩擦力，看所研究物体是否改变原来的运动状态．另一种是假设摩擦力存在，看所研究物体是否改变原来的运动状态．②状态法：静摩擦力的大小与方向具有可变性．明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向．③牛顿第三定律法：此法的关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向．(2)大小的计算①物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断其大小．②物体有加速度时，若只有静摩擦力，则Ff＝ma.若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力．2．滑动摩擦力(1)方向：与相对运动的方向相反，但与物体运动的方向不一定相反．(2)计算：滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，应用此公式时要注意以下几点：①μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力．②滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关．例3如图8所示，人重600N，木块A重400N，人与木块、木块与水平面间的动摩擦因数均为0.2.现人用水平力拉轻绳，使他与木块一起向右做匀速直线运动，滑轮摩擦不计，求：图8(1)人对轻绳的拉力大小；(2)人脚对A的摩擦力的大小和方向．甲解析设绳的拉力为FT，木块与地面间的摩擦力为FfA.(1)取人和木块组成的系统为研究对象，并对其进行受力分析，如图甲所示，由题意可知FfA＝μ(mA＋m人)g＝200N.由于系统处于平衡状态，故2FT＝FfA所以FT＝100N.(2)取人为研究对象，对其进行受力分析，如图乙所示．乙由于人处于平衡状态，故FT＝Ff人＝100N由于人与木块A处于相对静止状态，故人与木块A之间的摩擦力为静摩擦力．由牛顿第三定律可知人脚对木块A的摩擦力方向水平向右，大小为100N.答案(1)100N(2)100N方向水平向右递进题组6．[静摩擦力的分析]如图9所示，用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的墙上，A、B两物体均处于静止状态，下列判断正确的是()图9A．B物体对A物体的静摩擦力方向向下B．F增大时，A和墙之间的摩擦力也增大C．若B的重力大于A的重力，则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力D．不论A、B的重力哪个大，B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力答案AD解析将A、B视为整体，可以看出A物体受到墙的摩擦力方向竖直向上．对B受力分析可知B受到的摩擦力方向向上，由牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向向下，A正确；由于A、B两物体受到的重力不变，根据平衡条件可知B错误；A和墙之间的摩擦力与A、B两物体的重力等大、反向，故C错误，D正确．7．[摩擦力的分析与计算]如图10所示，固定在水平地面上的物体P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮，一端系有质量为m＝4kg的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ＝60°，绳的另一端水平连接物块3，三个物块重均为50N，作用在物块2的水平力F＝20N，整个系统处于平衡状态，取g＝10m/s2，则以下正确的是()图10A．1和2之间的摩擦力是20NB．2和3之间的摩擦力是20NC．3与桌面间的摩擦力为20ND．物块3受6个力作用答案B解析对小球受力分析可知，绳的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向的分力，由几何关系可知绳的拉力等于20N