浙江省2021高考物理一轮复习 专题二 相互作用课件

考点一常见的三种力、受力分析考点清单考点基础一、重力1.产生:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。2.大小:G=mg,与物体的运动状态无关,与物体所在的纬度、高度有关。3.方向:竖直向下。4.作用点:重心。5.测量:可以用弹簧测力计,测量时物体必须处于平衡状态。弹力弹力的方向轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向弹簧两端的弹力沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向面(或点)与面(或点)接触垂直于接触面(或切面),指向受力物体杆的弹力可能沿杆,也可能不沿杆,应具体情况具体分析二、弹力1.产生条件:物体直接接触;有弹性形变。2.弹力的方向:与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。常见弹力及其方向:3.弹力的大小——胡克定律(1)内容:实验表明,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,即F=kx。k称为弹簧的劲度系数,单位是N/m。一般来说,k越大,弹簧越“硬”;k越小,弹簧越“软”。k的大小与弹簧的粗细、长度、材料、匝数等因素有关。(2)弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x图像表示,如图所示。 三、摩擦力1.摩擦力产生的条件:直接接触并发生形变、粗糙接触面之间存在相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力)。所以有摩擦力的两物体之间必有弹力,而反之则未必。2.静摩擦力:静摩擦力随着外力的增大而增大,大小可在0~Fmax之间变化。一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿运动定律来计算它的大小。静摩擦力的方向与物体间相对运动趋势的方向相反。3.滑动摩擦力:大小Ff=μFN,方向与物体间相对运动的方向相反。考向突破考向一弹力弹力有无的判断对于形变明显的情况可由形变直接判断,形变不明显的情况通常用下面三种方法判断。(1)“假设法”分析物体间的弹力欲分析一物体和另一物体的接触处是否有弹力作用,可先假设没有所接触的物体,看看被研究的物体有怎样的运动趋势。a.若被研究的物体倒向原接触物体的一边,则两者之间有挤压的弹力,它们之间的弹力方向必与接触面(或接触点的切面)垂直,且指向受力物体的内部。b.若被研究的物体倒向远离接触物的一边,则两者间只可能产生拉伸的弹力,倘若仅是物体与细绳连接,它们之间的弹力方向必定沿绳指向各自的外部。c.若被研究的物体不动,则两者之间无弹力。(2)“替换法”分析物体间的弹力用细绳替换装置中的杆,看能不能维持原来的力学状态,如果能维持,则说明这个杆提供的是拉力。否则,提供的是支持力。(3)根据“物体的运动状态”分析弹力由运动状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依据物体的运动状态,由平衡条件(或牛顿第二定律)列方程,求解物体间的弹力。例1如图所示各种情况下,a、b两者之间一定有弹力的是(a、b接触面光滑) () 解析假设A中a、b间有弹力,则两球将向两边运动,与题矛盾,故a、b间无弹力,A错误。若B中两球间无弹力,则两球都将向下摆动,与题矛盾,说明a、b间有弹力,故B正确。假设C中a、b间有弹力,则a受力不平衡,故a、b间无弹力,C错误。假设D中b对a球有弹力,方向必定水平向右,则a球受力不平衡,a不可能处于静止状态,与题矛盾,故a、b间一定没有弹力,D错误。故选B。答案B考向二摩擦力1.滑动摩擦力与静摩擦力的比较2.静摩擦力有无及方向的判定静摩擦力发生在两个相互挤压且有相对运动趋势的物体间,但相对运动趋势不如相对运动直观,具有很强的隐蔽性。所以静摩擦力有无及方向的判定较困难,为此常用下面两种方法判定。(1)假设法:即先假定没有静摩擦力的作用,看相对静止的物体间能否发生相对运动。若能,则有静摩擦力,方向与相对运动方向相反;若不能,则没有静摩擦力。(2)反推法:从物体表现出的运动状态反推它必须具有的条件,分析组成条件的相关因素中静摩擦力所起的作用,就容易判断静摩擦力的方向了。例2(2018浙江温州九校联考,6)如图所示,物体A和B的质量分别为mA、mB且相对静止,它们以共同的速度沿斜面匀速下滑,重力加速度为g,则 ()A.B受到的静摩擦力方向沿斜面向上B.B受到的静摩擦力的大小为mBgsinθC.B受到的滑动摩擦力的大小为(mA+mB)gsinθD.取走A物体后,B物体将匀加速下滑解析CA、B两物体组成的系统受力如图所示。由共点力平衡条件得f=(mA+mB)gsinθN=(mA+mB)gcosθ且f=μN,则μ=tanθ因为A、B以共同速度匀速下滑可知B受到斜面对其的滑动摩擦力大小为(mA+mB)gsinθ,故A、B错误,C正确;μ=tanθ,当取走A物体后,B物体受到的滑动摩擦力fB=μmBgcosθ=mBgsinθ,仍将匀速下滑,故D错误。答案C考向三受力分析1.受力分析的一般程序从力的概念判断寻找对应的施力物体从力的性质判断寻找产生的原因从力的效果判断寻找是否发生形变或改变物体的运动状态(即是否产生了加速度)从力的相互性判断从反作用力的角度去寻找2.受力分析的角度和依据例3(2018浙江东阳中学月考)如图所示,物体A置于水平地面上,力F竖直向下作用于物体B上,A、B保持静止,则物体A的受力个数为 ()A.3B.4C.5D.6解析对A、B整体进行受力分析,整体受重力、地面对A的弹力、推力F,三力平衡,所以A与地面之间没有摩擦。再对A进行受力分析,受重力、地面的支持力、B对A的压力和B对A沿接触面向下的静摩擦力,所以A受四个力作用。故B正确。答案B考点二力的合成与分解、共点力平衡考点基础一、力的合成与分解1.力的合成(1)遵循的规律:力的合成遵循矢量运算的规律,即遵循平行四边形定则。(2)二力的合成:两个共点力F1和F2的大小均不变,它们之间的夹角为θ,其合力的大小为F合,当夹角θ变化时,合力的取值范围是|F1-F2|≤F合≤F1+F2。当两个分力F1和F2大小相等,且它们之间的夹角θ=120°时,合力大小等于每个分力的大小,合力的方向沿两个分力夹角的角平分线。2.力的分解(1)遵循的规律:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循矢量运算的规律,即遵循平行四边形定则。(2)分解原则:分解某个力时,一般要根据这个力产生的实际效果进行分解。(3)力的正交分解:将一个力分解为两个相互垂直的分力的方法称为力的正交分解法。二、共点力的平衡1.一个物体在共点力作用下,如果保持静止或匀速直线运动状态,则该物体处于平衡状态。2.平衡条件:物体所受合外力为零。其数学表达式为:F合=0或Fx合=0、Fy合=0。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。3.若物体受到两个力的作用处于平衡状态,则这两个力等值反向;三个或三个以上的共点力作用下物体处于平衡状态,某一个力(或其中几个力的合力)跟其余力的合力等值反向。物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡状态,则这三个力必为同一平面内的共点力,且表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭三角形。考向突破考向一力的合成共点力合成的方法(1)作图法:作出几个共点力的图示,按照平行四边形定则作出表示合力的有向线段的方法。(2)计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求出合力,是解题的常用方法。例1(2018浙江宁波期末,9)如图是某物体受到同一平面内三个共点力作用的四种情形的力的图示(坐标纸中每格边长表示大小为1N的力),则下列对该物体所受合力大小的描述中正确的是 () A.甲图中物体所受的合力大小等于4NB.乙图中物体所受的合力大小等于5NC.丙图中物体所受的合力大小等于0D.丁图中物体所受的合力大小等于6N解析甲图中合力大小为5N,故A错误;乙图中合力为5N,故B正确;丙图中合力为6N,故C错误;丁图中合力为0,故D错误。答案B考向二力的分解1.力的分解的唯一性的讨论力分解时有解或无解,关键是看代表合力的对角线与给定的代表分力的有向线段是否能构成平行四边形(或三角形)。若可以构成平行四边形(或三角形),说明合力可以分解成给定的分力,即有解。如果不能构成平行四边形(或三角形),说明该合力不能按给定的力分解,即无解。具体情况有以下几种:已知条件示意图解的情况已知两个分力的方向 有唯一解 已知两个分力的大小 有两解或无解或唯一解(当F|F1-F2|或FF1+F2时无解;当F=|F1-F2|或F=F1+F2时两分力在同一直线上,有唯一解;当F1+F2F时有两解,如图) 已知一个分力的大小和方向 有唯一解 已知条件示意图解的情况已知一个分力的大小及另一个分力的方向 (1)当F1=Fsinθ时有唯一解,如图(a)。(2)当FF1Fsinθ时,有两解,如图(b)。(3)当F1≥F时,有唯一解,如图(c)。(4)当F1Fsinθ时,无解,如图(d) 已知条件示意图解的情况2.力的分解的常用方法(1)实际效果法力的分解既具有多样性,又具有唯一性,在没有条件限定的情况下可以任意分解,但在实际情况下,应按力的实际作用效果进行分解。重力常见的分解情景如下: 质量为m的物体静止在斜面上,其重力产生两个效果:一是使物体沿斜面下滑,相当于分力F2的作用;二是使物体压紧斜面,相当于分力F1的作用F2=mgsinα,F1=mgcosα 质量为m的光滑小球被竖直挡板挡住静止于斜面上时,其重力产生两个效果:一是使球压紧挡板,相当于分力F1的作用;二是使球压紧斜面,相当于分力F2的作用F1=mgtanα,F2= mgαcos 质量为m的光滑小球被悬挂靠在竖直墙壁上,其重力产生两个效果:一是使球压紧竖直墙壁,相当于分力F1的作用;二是使球拉紧悬线,相当于分力F2的作用F1=mgtanα,F2=  A、B两点位于同一水平面上,质量为m的物体被a、b两线拉住,其重力产生两个效果:一是拉紧a线,相当于分力F2的作用;二是拉紧b线,相当于分力F1的作用F1=F2=  mgαcos12mgαsin 质量为m的物体被支架悬挂而静止,其重力产生两个效果:一是拉伸AB,相当于分力F1的作用;二是压缩BC,相当于分力F2的作用F1=mgtanα,F2=mg/cosα(2)正交分解法①这是一种很有用的方法,分解是为了求合力,尤其适用于物体受多个力的情况。物体受到F1、F2、F3、…,求合力F时,可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解,F1分解为F1x和F1y、F2分解为F2x和F2y、F3分解为F3x和F3y、…,则x轴上的合力Fx=F1x+F2x+F3x+…,y轴上的合力Fy=F1y+F2y+F3y+…。合力F= ,设合力与x轴夹角为θ,则tanθ= 。②正交分解时建立坐标轴的原则a.在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则;b.在动力学中,以平行于加速度方向的直线和垂直于加速度方向的直线为坐标轴建立坐标系,这样牛顿第二定律表达式变为22xyFFyxFF 或 ;c.尽量不分解未知力。0yxFFma0xyFFma例2(2018浙江东阳中学月考)图中物体的质量m=30kg,细绳一端与物体相连,另一端绕过光滑的轻质定滑轮,当人用100N的力斜向下拉绳子时,滑轮两侧细绳与水平方向的夹角均为30°,物体在水平面上保持静止,滑轮上端的悬绳竖直(取g=10m/s2)。求:(1)物体对地面的压力大小;(2)物体受到的摩擦力大小;(3)滑轮上方竖直悬绳对滑轮的拉力大小。解析(1)(2)如图所示,对物体受力分析并由正交分解法得: Fsin30°+FN=mg ①Fcos30°=Ff ②由①②式得FN=mg-Fsin30°=300N-100N×0.5=250N,Ff=50 N由牛顿第三定律得物体对地面的压力大小为FN'=FN=250N3(3)如图对滑轮受力分析有,FT=2Fcos60,解得FT=100N答案(1)250N(2)50 N(3)100N3试题分析分析物体的受力情况,运用正交分解法求解地面对物体的弹力大小和摩擦力大小,滑轮两侧绳子的拉力大小相等,与水平方向的夹角相同,由力的合成法求解滑轮上方竖直悬绳对滑轮的拉力大小。方法技巧方法1隔离法与整体法——交叉运用1.隔离法:为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法。运用隔离