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1、第二章 相 互 作 用2015 高考考向前瞻(1)本章主要考查共点力作用下物体的平衡条件的应用，平衡条件推论的应用；共点力作用下的平衡与牛顿运动定律、动能定理、功能关系相结合，与电场及磁场中的带电体的运动相结合，是高考命题的热点。(2)以生活中的实际问题为背景考查力学知识是今后高考命题的一大趋势。第 1 节弹力_摩擦力弹 力记一记1弹力(1)定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。(1)从近三年高考试题考点分布可以看出，高考对本章内容的考查重点有：弹力、摩擦力的分析与计算，共点力平衡的条件及应用，涉及的解题方法主要有力的合成法、正交分解法、整体法
2、和隔离法的应用等。(2)高考对本章内容主要以选择题形式考查，静摩擦力的分析、物体受力分析及平衡条件的应用是本章的常考内容。(2)产生条件：两物体相互接触；发生弹性形变。(3)方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。2胡克定律(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：Fkx。k 是弹簧的劲度系数，单位为牛/米；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。试一试1(2014清远质检)如图 211 所示，小车受到水平向右的弹力作用，与该弹力的有关说法中正确的是( )图 211A弹簧发生拉伸形变B弹簧发
3、生压缩形变C该弹力是小车形变引起的D该弹力的施力物体是小车解析：选 A 小车受到水平向右的弹力作用，弹簧发生拉伸形变，该弹力是弹簧形变引起的，该弹力的施力物体是弹簧，选项 A 正确，B、C、D 错误。摩擦力的大小和方向想一想(1)摩擦力的方向与物体的运动方向不相同就相反，这种说法对吗？(2)物体 m 沿水平面滑动时，受到的滑动摩擦力大小一定等于 mg 吗？(3)滑动摩擦力是不是一定阻碍物体的运动？提示：(1)摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同，也可以相反，还可以与物体的运动方向成任何角度，但一定与相对运动方向相反。(2)物体 m 沿水平面滑动时，对水平面的压力不一定为 mg，故大小也不一定为
4、 mg。(3)滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相同时，促使物体运动是动力，但滑动摩擦力一定阻碍物体间的相对运动。记一记1静摩擦力与滑动摩擦力静摩擦力滑动摩擦力名称项目 定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对滑动的物体间的摩擦力产生条件(1)接触面粗糙(2)接触处有弹力(3)两物体间有相对运动趋势(1)接触面粗糙(2)接触处有弹力(3)两物体间有相对运动大小、方向大小：0mg，方向可能沿杆向上思维流程 牛顿第二定律物体平衡条件解析 小车静止或匀速向右运动时，小球的加速度为零，合力为零，由平衡条件可得，杆对球的作用力竖直向上，大小为 Fmg，故 A、B 错误，C 正确；若小车向右匀加小球的运 动状态
5、小球所受 的合力速运动，小球的合力沿水平方向向右，由牛顿第二定律可得：Fymg，Fxma，Fmg，tan ，当 a 的取值合适时， 可以等于 ，故 D 正确。ma2mg2FxFyag答案 CD轻绳和轻杆弹力的分析技巧(1)轻绳中间没有打结时，轻绳上各处的张力大小都是一样的；如果轻绳打结，则以结点为界分成不同轻绳，不同轻绳上的张力大小可能是不一样的。(2)轻杆可分为固定轻杆和有固定转轴(或铰链连接)的轻杆。固定轻杆的弹力方向不一定沿杆，弹力方向应根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律分析判断；有固定转轴的轻杆只能起到“拉”或“推”的作用，杆上弹力方向一定沿杆。1.如图 214 所示，一重为
6、 10 N 的球固定在支杆 AB 的上端，用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为 7.5 N，则 AB 杆对球的作用力( )图 214A大小为 7.5 NB大小为 10 NC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：选 D 对小球进行受力分析可得，AB 杆对球的作用力与绳子的拉力的合力与小球重力等值反向，令 AB 杆对小球的作用力与水平方向夹角为 ，可得：tan ，53，故 D 项正确。GF拉43考点二Error!摩擦力方向的分析与判断 例 2 (2013上海高考)如图 215，质量 mAmB的两物体 A、B 叠放在一起，靠着竖直墙面。让它们由静止释
7、放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体 B 的受力示意图是( )图 215图 216 解析 选 A 两物体 A、B 叠放在一起，在沿粗糙墙面下落过程中，由于物体与竖直墙面之间没有压力，没有摩擦力，二者一起做自由落体运动，A、B 之间没有弹力作用，因而不存在摩擦力，物体 B 的受力示意图是 A 项。例 3 (2013江都一模)如图 217 所示，某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包，现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上，与传送带一起向上匀速运动，其间突遇故障，传送带减速直至停止。若上述匀速和减速过程中，麻袋包与传送带始终保持相对静止，下列说法正确的是( )图 217A匀速运动时，麻袋包只受重力与支持力作
8、用B匀速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上C减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下D减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上解析 选 B 传送带匀速运动时，麻袋包受力平衡，麻袋包除受重力、垂直斜面向上的支持力外，还要受沿斜面向上的摩擦力的作用，A 错误，B 正确。传送带向上减速运动时，麻袋包的加速度沿斜面向下，受到的摩擦力可能沿传送带向上、沿传送带向下或为零，C、D 错误。例 4 (2014江西九江外国语学校月考)如图 218 所示，截面为三角形的木块 a上放置一铁块 b，三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的竖直墙面上，现用竖直向上的作用力 F 推动木块与铁块一起向上匀速运动
9、，运动过程中铁块与木块始终保持相对静止，则下列说法正确的是( )图 218A木块 a 与铁块 b 间一定存在摩擦力B木块与竖直墙面间一定存在水平弹力C木块与竖直墙面间一定存在摩擦力D竖直向上的作用力 F 大小一定大于铁块与木块的重力之和解析 选 A 隔离铁块 b，因其匀速运动，故铁块 b 受重力、斜面对它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力，A 正确。将 a、b 看做一个整体，竖直方向：FGaGb，D 错误。a、b 整体水平方向不受力，故木块与竖直墙面间不存在水平弹力，没有弹力也就没有摩擦力，B、C 均错误。判断静摩擦力有无及方向的四种方法(1)假设法利用假设法判断的思维程序如下：(2
10、)反推法从研究物体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摩擦力所起的作用，从而判断静摩擦力的有无及方向。(3)状态法此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。(4)牛顿第三定律法此法的关键是抓住“力是物体间的相互作用” ，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方向。考点三Error!摩擦力大小的计算 例 5 (2014安徽师大摸底)如图 219 所示，物体 B 叠放在物体 A 上，A、B 的质量均为 m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同
11、速度沿倾角为 的固定斜面 C 匀速下滑，则( )图 219AA、B 间没有静摩擦力BA 受到 B 的静摩擦力方向沿斜面向上CA 受到斜面的滑动摩擦力大小为 2mgsin DA 与 B 间的动摩擦因数 tan 审题指导第一步：抓关键点关键点获取信息共同速度A、B 相对静止，其间可能有静摩擦力匀速下滑A、B 的合外力均为零第二步：找突破口要确定 A 与 B 之间、A 与斜面之间的摩擦力的大小和方向，只要分析 B 及 A、B 整体的受力情况，应用平衡条件列式求解即可得出。解析 选 C 它们以共同速度沿倾角为 的固定斜面 C 匀速下滑，A 受到斜面的滑动摩擦力大小为 2mgsin ，A 对 B 的摩擦
12、力等于 B 重力沿斜面方向的分力，选项 A 错误 C正确；由牛顿第三定律，A 受到 B 的静摩擦力方向沿斜面向下，选项 B 错误；A 与 B 间的摩擦力是静摩擦力，不能确定 A、B 之间的动摩擦因数 ，选项 D 错误。(1)滑动摩擦力的计算方法滑动摩擦力的大小用公式 FfFN计算。结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。(2)静摩擦力的计算方法最大静摩擦力 Ffmax的计算：最大静摩擦力 Ffmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来。比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即 FfmaxFN。一般静摩擦力的计算：一般静摩擦力 Ff的大
13、小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关，跟接触面间相互挤压的弹力 FN无直接关系，因此 Ff具有大小、方向的可变性。对具体问题要结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。(3)计算摩擦力大小的三点注意分清摩擦力的性质：静摩擦力或滑动摩擦力。应用滑动摩擦力的计算公式 FfFN时，注意动摩擦因数 ，其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关，FN为两接触面间的正压力，不一定等于物体的重力。滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小无关。2.如图 2110 所示，在光滑水平面上以水平恒力 F 拉动小车和木块，让它们一起做无相对滑动的加速运动，若
14、小车质量为 M，木块质量为 m，加速度大小为 a，木块和小车间的动摩擦因数为 。对于这个过程，某同学用了以下四个式子来表示木块受到的摩擦力的大小，下述表达式一定正确的是( )图 2110AFMa B(Mm)aCmg DMa解析：选 A 由牛顿第二定律得 F(Mm)a，对木块 m，则有 FfmaFMa，故A 正确，B 错误；因不知木块与小车间是否达到刚要滑动的临界状态，故 C 不一定正确；又因不知 M 与 m 是否相等，故 D 也不一定正确。轻杆、轻绳、轻弹簧都是忽略质量的理想模型，与这三个模型相关的问题在高中物理中有相当重要的地位，且涉及的情景综合性较强，物理过程复杂，能很好地考查学生的综合分
15、析能力，备受高考命题专家的青睐。三种模型轻杆 轻绳轻弹簧模型图示形变特点只能发生微小形变柔软，只能发生微小形变，各处张力大小相等即可伸长，也可压缩，各处弹力大小相等方向特点不一定沿杆，可以是任意方向只能沿绳，指向绳收缩的方向一定沿弹簧轴线，与形变方向相反作用效果特点可提供拉力、推力只能提供拉力可以提供拉力、推力模型特点大小突变可以发生突变可以发生突变一般不能发生突变特点典例 如图 2111 所示，水平轻杆的一端固定在墙上，轻绳与竖直方向的夹角为37，小球的重力为 12 N，轻绳的拉力为 10 N，水平轻弹簧的拉力为 9 N，求轻杆对小球的作用力。图 2111解析 本题考查轻绳、轻杆、轻弹簧中力的方向及大小的特点，解题时要结合题意及小球处于平衡状态的受力特点。以小球为研究对象，受力分析如图 2112 所示，小球受四个力的作用：重力、轻绳的拉力、轻弹簧的拉力、轻杆的作用力，其中轻杆的作用力的方向和大小不能确定，重力、弹簧的弹力二者的合力的大小为 F15 NG2F12设 F 与竖直方向夹角为 ，sin ，则 37F1F35即方向与竖直方向成 37角斜向下，这个力与轻绳的拉力恰好在同一条直线上。根据物体平衡的条件可知，轻杆对小球的作用力大小为 5 N，方向与竖直方向成 37角斜向上。图 2112答案 5 N 方向与竖直方向
