2013年高考物理二轮典型例题讲解(知识点归纳+例题)专题2相互作用与牛顿运动定律课件

专题二相互作用与牛顿运动定律重要知识重温长效热点例证专题特色讲堂对点随堂小练试考素能特训影像考纲滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ形变、弹性、胡克定律Ⅰ矢量和标量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ共点力的平衡Ⅱ牛顿运动定律、牛顿定律的应用Ⅱ超重和失重Ⅰ知点网面力是物理学的基础，其中重力、弹力、摩擦力是高考常考内容，而对摩擦力、胡克定律的命题几率更高．主要涉及弹簧类问题、摩擦力等，有时也与动力学、电磁学相结合，通过连接体、叠加体等形式进行考查．力的合成与分解、摩擦力的概念及变化规律是复习重点．牛顿定律是历年高考重点考查的内容之一．对这部分内容的考查非常灵活，其中用整体法和隔离法处理问题，牛顿第二定律与静力学、运动学的综合问题，物体的平衡条件等都是高考热点；对牛顿第一、第三定律的考查经常以选择题或融合到计算题中的形式呈现．另外，牛顿运动定律在实际中的应用很多，如弹簧问题、传送带问题、传感器问题、超重失重问题、同步卫星问题等等，应用非常广泛．感谢江西特级教师陈东胜对本栏目的鼎力支持重要知识重温夯实基础让你得心应手(对应学生用书P007)(一)力的合成与分解1．运算法则平行四边形定则或三角形定则．2．常用方法合成法、分解法、正交分解法．3．合力与分力的关系等效替代关系．两个力的合力的大小范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.(二)共点力的平衡1．平衡状态静止或匀速直线运动状态．2．平衡条件F合＝0或Fx＝0Fy＝03．共点力平衡条件的几条重要推论(1)若干力作用于物体使物体平衡，则其中任意一个力必与其余的力的合力等大、反向．(2)三个力作用于物体使物体平衡，若三个力彼此不平行，则这三个力必共点(作用线交于同一点)．(3)三个互不平行的力作用于物体使物体平衡，则这三个力首尾顺次相接时必构成封闭的三角形．(三)牛顿运动定律1．牛顿第一定律指出了一切物体都具有惯性，即保持原来运动状态不变的特性．2．牛顿第二定律(1)意义：明确了力是使物体产生加速度的原因．(2)表达式：F合＝ma或Fx＝maxFy＝may3．牛顿第三定律指出了相互作用的物体间，作用力与反作用力的关系，即等大反向、作用在一条直线上．(1)牛顿第一定律描述的是理想状态下物体的运动规律，而不是牛顿第二定律在F＝0时的特例．(2)力与加速度的关系具有瞬时性、同体性、矢量性和独立性．(3)牛顿第三定律描述的一对作用力与反作用力的关系总是成立，并且具有相互依存性．应与一对平衡力严格区分开．(四)超重与失重(1)物体具有向上的加速度(或具有向上的加速度分量)时，处于超重状态；(2)物体具有向下的加速度(或具有向下的加速度分量)时，处于失重状态．物体发生超重或失重现象时与物体速度的大小和方向无关，而且物体本身的重力并不发生变化．在地球表面附近物体本身的重力始终是G＝mg.长效热点例证细研热点让你有的放矢(对应学生用书P008)典题必研[例1](2012·太原模拟)如图所示，在斜面上，木块A与B的接触面是水平的，绳子呈水平状态、两木块均保持静止．则关于木块A和木块B可能的受力个数分别为()常考点一摩擦力、弹力、受力分析命题指数：★★★★A．2个和4个B．3个和4个C．4个和4个D．4个和5个[解析](1)若绳子的拉力为零，以A、B整体为研究对象，确定B和斜面之间一定有静摩擦力．A、B的受力图如图，所以选项A正确．(2)若绳子上有拉力，对A、B分别画受力图可知，A受到重力、B对A的支持力、绳子的拉力和B对A的摩擦力而平衡，B受到重力、A对B的压力、斜面对B的支持力和A对B的摩擦力，斜面对B的摩擦力可有可无，所以选项C、D正确．[答案]ACD通法必会1.研究对象的选取方法整体法和隔离法．2．受力分析应掌握三个原则(1)对物体进行受力分析时，要养成按一定顺序进行受力分析的习惯，其目的在于避免“丢力”．一般按照“重力→已知外力→弹力→摩擦力→其他力”的顺序进行受力分析．(2)善于变换研究对象如果题目中给出的物体不止一个，在分析物体受力情况时，往往不能直接判断它与接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力，这时可以采用隔离法(或整体法)，先分析其他物体(或整体)的受力情况，再分析被研究物体的受力情况．(3)结合运动状态及时修正由于弹力和摩擦力都是被动力，它们的方向和大小与物体的运动状态有密切的关系，所以分析物体的受力情况时，除了根据力产生的条件判断外，还必须根据物体的运动状态，结合牛顿第二定律及时进行修正.冲关必试1.2012·浙江理综，14如图所示，与水平面夹角为30°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()A．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[解析]物体重力在斜面方向上的分力：Gx＝mgsin30°＝4.9N，由此可推断f＝0，即A正确，B错误．物体重力在垂直斜面方向上的分力：Gy＝mgcos30°＝4.93N，方向垂直斜面向下，故C、D均错误．[答案]A典题必研[例2]如图a所示，轻绳AD跨过固定的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，∠ACB＝30°；图b中轻杆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与水平方向也成30°，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求：常考点二力的合成与分解、共点力的平衡命题指数：★★★★(1)轻绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力．cd[解析]题图a和b中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如图c和d所示，根据平衡规律可求解．(1)图c中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体，物体处于平衡状态，轻绳AC段的拉力FTAC＝FTCD＝M1g图d中由于FTEGsin30°＝M2g，得FTEG＝2M2g.所以FTACFTEG＝M12M2.(2)图c中，根据平衡规律，由拉密原理可得FTACsin60°＝FTCDsin60°＝FNCsin60°，故FNC＝FTAC＝M1g，方向和水平方向成30°，指向右上方．(3)图d中，根据平衡方程有FTEGsin30°＝M2g，FTEGcos30°＝FNG，所以FNG＝M2gcot30°＝3M2g，方向水平向右.通法必会解平衡问题常用的方法1．正交分解法将各力分别分解到x轴和y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件：Fx合＝0，Fy合＝0.多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡．值得注意的是：对x、y方向选择时，尽可能使落在x、y轴上的力多；被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力．2．力的合成法物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向，可利用力的平行四边形定则，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解．3．图解法在动态平衡时，物体受三个力的作用处于平衡状态，其中一个力的大小、方向都不变，这个力往往是重力，第二个力方向不变，第三个力方向变化时，分析第二、三两个力的大小变化情况．这类题目用图解法更简单、直观.冲关必试2.2012·山东理综，17如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止．Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大小．若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O1、O2始终等高，则()A．Ff变小B．Ff不变C．FN变小D．FN变大[解析]系统处于平衡状态，以整体为研究对象，在竖直方向：2Ff＝(2m＋M)g，Ff＝2m＋M2g，与两板间距离无关，B正确；以点O为研究对象，受力如图，挡板间的距离稍许增大后，硬杆OO1、OO2之间的夹角θ变大，F＝Mg2cosθ2＝Mg2cosθ2变大，又FN＝Fsinθ2变大，则木块与挡板间正压力FN变大，D正确．[答案]BD典题必研[例3]2012·济南诊测有五个质量均为m的相同木块，并列地放在水平地面上，如图所示，已知木块与地面间的动摩擦因数为μ，当木块1受到水平向右的作用力F＝10mg时，5个木块同时向右做匀加速运动，求：常考点三牛顿运动定律的应用命题指数：★★★★(1)木块匀加速运动的加速度；(2)第2块木块所受的合力；(3)第4块木块受到第3块木块作用力的大小．[解](1)选5个木块组成的系统为研究对象，设每一木块所受的滑动摩擦力为Fμ，则系统所受外力的合力是F合＝F－5Fμ＝F－5μmg5个木块的质量是5m，由牛顿第二定律得：F－5μmg＝5ma故系统的加速度是a＝F－5μmg5m＝(2－μ)g.(2)选择第2个木块为研究对象，由牛顿第二定律可直接求得F2合＝ma＝2mg－μmg.(3)选择第4、5两块木块组成的系统为研究对象，水平受力如图所示，由牛顿第二定律得：F34－2Fμ＝2ma故第4块木块受到第3块木块的作用力为：F34＝2Fμ＋2ma＝2μmg＋2m(2g－μg)＝4mg.通法必会(1)求解连接体问题的常用思维方法——整体法和隔离法(2)牛顿第二定律的瞬时性牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，力是产生加速度的原因，力的瞬时变化将导致加速度的瞬时变化，加速度的变化不需要时间的积累，这与速度的变化具有不同的特性．加速度和力同时存在、同时变化、同时消失．(3)牛顿第二定律的矢量性F合＝ma是一个矢量式，加速度a和F合方向保持一致.冲关必试3.如图所示，两个质量分别为m1＝2kg、m2＝3kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接．两个大小分别为F1＝30N、F2＝20N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则()A．弹簧秤的示数是26NB．弹簧秤的示数是50NC．在突然撤去F2的瞬间，m1的加速度大小为5m/s2D．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为13m/s2[解析]首先以整体为研究对象，根据牛顿第二定律，求出整体的加速度大小为a＝F1－F2m1＋m2＝2m/s2，再以m1为研究对象，F1－T＝m1a，解得T＝26N，故选项A正确、B错误．在突然撤去F2的瞬间，弹簧的弹力不发生变化，选项C错误．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为13m/s2，选项D正确．[答案]AD典题必研常考点四牛顿第二定律的综合运用命题指数：★★★★[例4]如图所示，重力为500N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N的物体，绳与水平方向成60°角，人与地面间的动摩擦因数为μ＝0.5.若不计滑轮与绳的摩擦，求若要人站在地面上不动，则人向上拉物体的最大加速度是多大？(g＝10m/s2)[解]对物体受力分析，如图甲所示，由牛顿第二定律得：F－G物＝ma.人静止在地面上，所受合力为零．对人进行受力分析如图乙所示(四个力：G，FN，Ff，F)，建立直角坐标系后将F分解，水平分力Fx＝Fcos60°＝F2；竖直分力Fy＝Fsin60°＝32F.在x轴上Fx与Ff二力平衡，所以最大静摩擦力Ff＝μFN＝μ(G－Fy)＝Fx＝12F，联立以上几式可得F＝268N此时物体向上运动的加速度最大，由F－G物＝ma解得amax＝3.4m/s2.通法必会1.综合应用牛顿定律首先是抓好过程中的受力分析，然后沿加速度方向列牛顿第二定律方程而垂直加速度方向列平衡方程．2.要有意识的去找临界条件．如脱离的临界为弹力等于零，而滑与不滑的临界为摩擦力恰好达到最大静摩擦.冲关必试4.2012·浙江理综，23为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”，如图所示．在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”，“A鱼”竖直下潜hA后速度减为零，