（浙江专用）2020版高考物理一轮复习 专题二 相互作用教师用书（PDF，含解析）

专题二相互作用真题多维细目表真题涉分考点常见的三种力、受力分析力的合成与分解、共点力的平衡题型难度设题情境思想方法试题结构素养要素２０１９浙江４月，１１３共点力平衡单选中绳环套杆数学建模选项并列科学推理２０１８浙江１１月，１１３摩擦力单选难沙堆体积数学建模选项互斥科学推理２０１７浙江１１月，５３共点力平衡单选中四球立体平衡平衡法两项并列科学推理２０１７浙江４月，７３弹力、摩擦力单选易货车倾斜卸货基本概念两项并列科学推理２０１７浙江４月，１０３共点力平衡单选中倒立的人平衡法两项并列科学推理２０１６浙江１０月，３３受力分析单选易空中排球基本概念选项互斥科学推理２０１６浙江１０月，１３３共点力平衡单选中悬挂带电小球平衡法两项并列科学推理２０１６浙江４月，２３受力分析单选易空中飞镖基本概念选项互斥科学推理２０１５浙江１０月，１３３摩擦力单选易Ｆｆ－Ｆ图像基本概念选项互斥科学推理总计卷均分３．３８５题／８卷４题／８卷选择易／中占比３．３８％考频常见考法命题规律与探究本专题主要考查相互作用的基本概念和共点力平衡，主要涉及重力、弹力、摩擦力的基本性质以及共点力平衡相关知识。主要体现在以下几方面：（１）对物体的受力分析；（２）对摩擦力的基本概念及应用考查较多，包括滑动摩擦力与静摩擦力；（３）本专题考查一定的数学分析能力，比如共点力平衡方程、立体思维等。命题变化与趋势２０２０年高考，在此专题的考查难度预计会提升，加强考查学生的模型建构能力以及学生对共点力平衡的理解。更注重考查物理观念中的相互作用观念以及弹力、摩擦力和共点力平衡相关联的科学推理能力。专题二　相互作用９　　　　对应学生用书起始页码Ｐ１７考点一常见的三种力、受力分析　　常见的三种力１．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①　有关　。（３）方向：②　竖直向下　。（４）作用点：③　重心　。（５）测量：可以用④　弹簧测力计　，测量时物体必须处于平衡状态。２．弹力（１）产生条件：物体⑤　直接接触　；有⑥　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。（３）弹力的大小———胡克定律ａ．内容：实验表明，弹簧发生⑦　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。ｂ．弹力与弹簧伸长量的关系可用Ｆ－ｘ图像表示，如图所示。３．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⑧　相对运动　（滑动摩擦力）或⑨　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，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＝⑩　μＦＮ　，方向与物体间相对运动的方向相反。　　一、弹力的分析和计算１．弹力有无的判断“三法”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，则两物体间不存在弹力；若运动状态改变，则两物体间一定有弹力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　　２．弹力方向的确定３．弹力大小的计算方法（１）对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，在弹性限度内弹力的大小可以由胡克定律Ｆ＝ｋｘ计算。（２）对于发生难以观察的微小形变的物体，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体的平衡条件或牛顿第二定律来确定弹力大小。二、摩擦力的分析和计算１．静摩擦力的有无及方向的判定静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，而相对运动趋势不如相对运动直观，它具有很强的隐蔽性，所以静摩擦力的方向判定较困难。为此常用下面几种方法：假设法假定没有摩擦力（即光滑），分析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，则没有静摩擦力运动状态法根据物体的运动状态利用平衡条件或牛顿第二定律判断：此方法关键是先确定物体的运动状态（静止或加速），再利用平衡条件或牛顿第二定律列式计算，确定静摩擦力存在与否及静摩擦力的方向。如图中汽车启动时，放在车厢中的物体，受到车厢向前的静摩擦力作用才产生了加速度反作用法利用牛顿第三定律（即作用力与反作用力的关系）来判断，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再确定另一物体受到的静摩擦力的方向　　注意　摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同也可能相反，还可能成一夹角或垂直，即摩擦力可能是动力也可能是阻力。２．摩擦力的计算􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１０　　　５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）三、受力分析１．受力分析的一般程序明确研究对象即确定受力分析的物体，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体的组合→隔离物体分析↓将研究对象从周围物体中隔离出来，进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用→画出受力示意图↓边分析边将力一一画在受力示意图上，并准确标出各力的方向→检查受力分析是否有误↓检查画出的每一个力能否找出它的施力物体，检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态，避免发生漏力、多力或错力的情况→２．受力分析的角度和依据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　　长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图所示，木板由水平位置缓慢向上转动（即木板与地面的夹角α变大），另一端不动，则木块受到的摩擦力Ｆｆ随角度α的变化图像是选项图中的（　　）解析　（１）木板由水平位置刚开始运动时，α＝０，Ｆｆ静＝０。（２）从木板开始转动到木块与木板发生相对滑动前：木块所受的是静摩擦力。由于木板缓慢转动，可认为木块处于动态平衡状态，受力分析如图所示。由平衡条件可知，静摩擦力大小等于木块重力沿木板向下的分力：Ｆｆ静＝ｍｇｓｉｎα。因此，静摩擦力随α的增大而增大，满足正弦规律变化。（３）木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时，木块此时所受的静摩擦力为最大静摩擦力Ｆｆｍ。α继续增大，木块将开始滑动，静摩擦力变为滑动摩擦力，且满足：Ｆｆｍ＞Ｆｆ滑。（４）木块相对于木板开始滑动后，Ｆｆ滑＝μｍｇｃｏｓα，此时，滑动摩擦力随α的增大而减小，满足余弦规律变化。（５）最后，α＝π２，Ｆｆ滑＝０综上分析可知选项Ｃ正确。答案　Ｃ１．（２０１８浙江嘉兴一中期中）体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示。下列关于斜台给足球的弹力方向的说法正确的是（　　）Ａ．沿ｖ１的方向Ｂ．先沿ｖ１的方向后沿ｖ２的方向Ｃ．沿ｖ２的方向Ｄ．垂直于斜台斜向左上方１．答案　Ｄ　斜台对足球的弹力方向垂直于斜台，并且指向足球，所以斜台对足球的弹力的方向为垂直斜台斜向左上方，故Ｄ正确。２．（２０１８浙江富阳二中月考）一弹簧测力计更换弹簧后不能直接在原来的刻度上读数，经测试发现，不挂重物时，示数为２Ｎ，在弹性限度内挂１００Ｎ的重物时，示数为９２Ｎ，则当挂上某重物且示数为２０Ｎ时，所挂重物的实际重为（　　）Ａ．１６．２ＮＢ．１８ＮＣ．２０ＮＤ．２２．２Ｎ２．答案　Ｃ　弹簧测力计不挂重物时，示数为２Ｎ，弹性限度内挂１００Ｎ重物时，示数为９２Ｎ，则弹簧测力计挂１００Ｎ重物，弹簧伸长了９２－２＝９０个刻度，弹簧测力计每个刻度表示的力为１００９０Ｎ＝１０９Ｎ，当弹簧测力计示数为２０Ｎ时，弹簧伸长了２０－２＝１８个刻度，所以，此时所挂的重物重１８×１０９Ｎ＝２０Ｎ，Ｃ正确。３．如图所示，质量为１ｋｇ的物体与地面间的动摩擦因数μ＝０．２，从ｔ＝０开始以初速度ｖ０沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力Ｆ＝１Ｎ的作用，ｇ取１０ｍ／ｓ２，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ｆｆ随时间变化的图像是（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　　）３．答案　Ａ　从ｔ＝０开始物体以一定初速度ｖ０向右滑行时，物体受到水平向左的滑动摩擦力，Ｆｆ１＝－μＦＮ＝－μｍｇ＝－２Ｎ；物体的最大静摩擦力Ｆｆｍ＝μｍｇ＝２Ｎ，由于Ｆ＜Ｆｆｍ，所以当物体的速度减小到零时，物体将停止运动，受到水平向右的静摩擦力，由平衡条件得物体受到的静摩擦力为Ｆｆ２＝Ｆ＝１Ｎ，故选项Ａ正确。考点二力的合成与分解　共点力的平衡􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题二　相互作用１１　　　　　一、力的合成　　合力可能大于每一个分力，也可能小于每一个分力，还可能大于一个分力而小于另一个分力。　　（１）合力的公式：若两个力Ｆ１、Ｆ２的夹角为θ，如图所示，合力的大小可由余弦定理得到：Ｆ＝Ｆ２１＋Ｆ２２＋２Ｆ１Ｆ２ｃｏｓθｔａｎα＝Ｆ２ｓｉｎθＦ１＋Ｆ２ｃｏｓθ。（２）等大的两个共点力合成时的三个特殊值：夹角θ＝６０°时，Ｆ合＝３Ｆ１＝３Ｆ２，如图（ａ）。夹角θ＝９０°时，Ｆ合＝２Ｆ１＝２Ｆ２，如图（ｂ）。夹角θ＝１２０°时，Ｆ合＝Ｆ１＝Ｆ２，如图（ｃ）。（３）三个共点力的合力范围：首先要看这三个力的大小是否符合三角形的性质（ａ＋ｂ＞ｃ，｜ａ－ｂ｜＜ｃ），若有这样的性质，则合力范围为：０≤Ｆ≤Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３，若不符合三角形的性质，则合力最小值为｜Ｆ１－（Ｆ２＋Ｆ３）｜，其中Ｆ１为最大力。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①　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Ｆ＞Ｆ１＋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＋Ｆ２＞Ｆ时有两解，如下图）续表已知条件示意图解的情况已知一个分力的大小和方向　　有唯一解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Ｆ＞Ｆ１＞Ｆｓｉｎθ时，有两解，如图（ｂ）。（３）当Ｆ１≥Ｆ时，有唯一解，如图（ｃ）。（４）当Ｆ１＜Ｆｓｉｎθ时，无解，如图（ｄ）　　２．力的实际效果分解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＝ｍｇ／ｃｏｓα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＝ｍｇ／ｃｏｓαＡ、Ｂ两点位于同一水平面上，质量为ｍ的物体被ａ、ｂ两细线拉住，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