山东版物理高考总复习专题二相互作用（讲解练）教学讲练

考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引专题二 相互作用物理山东省专用物理山东省专用考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引考点考点清单清单考点一常见的三种力、力的合成与分解考点一常见的三种力、力的合成与分解一、常见的三种力1.力的概念(1)力是物体间的相互作用,力总是成对出现的,这一对力的性质相同,不接触的物体间也可以有力的作用,如重力、电磁力等。(2)力是矢量,其作用效果由大小、方向及作用点三个要素决定。力的作用效果是使物体产生形变或加速度。2.重力:由于地球的吸引而使物体受到的力。大小为G=mg;方向总是竖直向下。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引3.弹力(1)产生的条件:两物体相互接触;发生弹性形变。(2)常见弹力的方向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注意弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引(3)胡克定律:弹簧发生弹性形变时,弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。即F=kx。a.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。b.x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引静摩擦力滑动摩擦力定义两个具有相对运动趋势的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力两个具有相对运动的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动的力产生条件(必要条件)(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(仍保持相对静止)(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(1)静摩擦力为被动力,与正压力无关,满足0m2,如图所示,若三角形木块和两物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块()A.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向右B.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左C.有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能确定,因m1、m2、1、2的数值均未给出D.以上结论都不对考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引解析解法一(隔离法)把三角形木块隔离出来,它的两个斜面分别受到两物体对它的压力FN1、FN2,摩擦力F1、F2。由两物体的平衡条件和牛顿第三定律知,这四个力的大小分别为FN1=m1gcos1FN2=m2gcos2F1=m1gsin1F2=m2gsin2它们的水平分力的大小(如图所示)分别为FN1x=FN1sin1=m1gcos1sin1FN2x=FN2sin2=m2gcos2sin2考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引F1x=F1cos1=m1gcos1sin1F2x=F2cos2=m2gcos2sin2其中FN1x=F1x,FN2x=F2x,即它们的水平分力互相平衡,木块在水平方向无滑动趋势,因此不受水平面的摩擦力作用。解法二(整体法)由于三角形木块和斜面上的两物体都静止,可以把它们看成一个整体,受力如图所示。设三角形木块质量为M,则竖直方向受到重力(m1+m2+M)g和支持力FN作用处于平衡状态,水平方向无滑动趋势,因此不受水平面的摩擦力作用。答案D考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引应用二解答动态平衡问题常用的方法应用二解答动态平衡问题常用的方法1.图解法所谓动态平衡问题,是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态。利用图解法解决此类问题的基本方法:对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析,依据某一参量的变化,在同一图中作出物体在若干平衡状态下的受力图(力的平行四边形或三角形),再由动态的力的平行四边形或三角形各边长度变化及角度变化,确定力的大小及方向的变化情况。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引例2如图所示,用OA、OB两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间,开始时OB绳水平。现保持O点位置不变,改变OB绳长使绳末端由B点缓慢上移至B点,此时OB与OA之间的夹角90。设此过程中OA、OB的拉力分别为FOA、FOB,下列说法正确的是()A.FOA逐渐增大B.FOA逐渐减小C.FOB逐渐增大D.FOB逐渐减小考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引解析以结点O为研究对象,受力如图所示,根据平衡条件知,两绳的拉力的合力与重力大小相等、方向相反,作出OB绳在三个位置时力的合成图如图,由图看出,FOA逐渐减小,FOB先减小后增大,当=90时,FOB最小,选项B正确。答案B考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引2.解析法对研究对象进行受力分析,画出受力示意图,再根据物体的平衡条件列式求解,得到因变量与自变量的一般函数表达式,最后根据自变量的变化确定因变量的变化。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引例3如图所示,与水平方向成角的推力F作用在物块上,随着逐渐减小直到水平的过程中,物块始终沿水平面做匀速直线运动。关于物块受到的外力,下列判断正确的是()A.推力F先增大后减小B.推力F一直减小C.物块受到的摩擦力先减小后增大D.物块受到的摩擦力一直不变考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引解析对物块受力分析,建立如图所示的坐标系。由平衡条件得,Fcos-Ff=0,FN-(mg+Fsin)=0,又Ff=FN,联立可得F=,可见,当减小时,F一直减小,摩擦力Ff=FN=(mg+Fsin),可知,当、F减小时,Ff一直减小。综上所述,只有B正确。答案B考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引3.相似三角形法如果在对力利用平行四边形定则(或三角形定则)运算的过程中,力三角形与几何三角形相似,则可根据相似三角形对应边成比例等性质求解。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引例4光滑半球面上的小球被一通过定滑轮的绳用力F由底端缓慢拉到顶端的过程中,试分析绳的拉力F及半球面对小球的支持力FN的大小变化情况(如图甲所示)。甲乙解题导引考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引解析如图乙所示,作出小球的受力示意图,注意支持力FN总与半球面垂直,从图中可得到相似三角形。设半球面半径为R,定滑轮到半球面的距离为h,定滑轮左侧绳长为L,根据三角形相似得=,=由以上两式得绳的拉力F=mg,半球面对小球的支持力FN=mg。由于在拉动过程中h、R不变,L变小,故F减小、FN不变。答案见解析考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引4.假设法某种物理现象变化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态。平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要被破坏而尚未被破坏的状态。解决平衡物体的临界问题时可用假设法。运用假设法解题的基本步骤:明确研究对象;画出受力示意图;假设可发生的临界现象;列出满足所发生的临界现象的平衡方程求解。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引例5如图所示,小球的质量为2kg,两根轻细绳AB和AC的一端连接在竖直墙上,另一端系于小球上。在小球上另施加一个方向与水平线成=60角的拉力F,若要使绳都能伸直,求拉力F的大小范围。(g取10m/s2)考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引解析设AB绳的张力为F1,AC绳的张力为F2,对小球受力分析如图所示,根据平衡条件得:Fsin60+F1sin30=mg+F2sin30Fcos60=F1cos30+F2cos30当F较小时,绳AC中张力F2=0,即F和F1的合力与重力mg平衡,解得:F=10N,当F较大时,绳AB中张力F1=0,即F和F2的合力与重力mg平衡解得:F=20N故拉力F的大小范围为10NF20N。答案10NF20N考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引应用三平衡中的临界与极值问题应用三平衡中的临界与极值问题1.临界问题当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述。2.极值问题关于平衡状态的物体的极值问题,一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题。3.解决极值问题和临界问题的方法(1)极限法:首先要正确地进行受力分析和变化过程分析,找出平衡的临界点和极值点;临界条件必须在变化中去寻找,不能停留在一个状态来研究临界问题,而要把某个物理量推向极端,即极大和极小。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引(2)数学分析法:通过对问题的分析,依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数图像),用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)。(3)物理分析方法:根据物体的平衡条件,作出力的矢量图,通过对物理过程的分析,利用平行四边形定则进行动态分析,确定最大值与最小值。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引例6如图所示,质量为m的物体放在一固定斜面上,当斜面倾角为30时恰能沿斜面匀速下滑。对物体施加一大小为F、方向水平向右的恒力,物体可沿斜面匀速向上滑行。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角0时,不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,试求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)这一临界角0的大小。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引解析(1)如图甲所示,未施加力F时,对物体受力分析,由平衡条件得甲mgsin30=mgcos30解得=tan30=。(2)设斜面倾角为时,受力情况如图乙所示,由平衡条件得:乙考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引Fcos=mgsin+FfFN=mgcos+FsinFf=FN解得F=当cos-sin=0,即tan=时,F,即“不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行”,此时,临界角0=60。答案(2)60考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引创新点生活情景中静力学模型的建构创新点生活情景中静力学模型的建构在日常生活情景中,经常遇到看似简单、实际复杂的静力学问题,解决这类问题时,需要从复杂的实际情景中,选取合适的研究对象,将实际问题中的对象和过程转化成物理模型。要求根据问题需要,在实际情境中从物理的视角提取信息、分析问题,与典型的物理模型建立联系,综合运用多种方法和工具得到问题答案。创新思维创新思维考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引例拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图)。设拖把头的质量为m,拖杆质量可忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数,重力加速度为g。某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为。(1)若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小。(2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为。已知存在一临界角0,若0,则不管沿拖杆方向的推力多大,都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tan0。考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引解析(1)设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把,将推拖把的力沿竖直和水平方向分解,按平衡条件有Fcos+mg=NFsin=f式中N和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力。由摩擦力公式有f=N联立式得F=mg(2)若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动,应有FsinN这时,式仍满足,联立式解得考点清单知能拓展实践探究创新思维栏目索引sin-cos现考查使上式成立的角的取值范围。注意到上式右边总是大于零,且当F无限大时极限为零,有sin-cos0使上式成立的角满足0,这里0是题中所定义的临界角,即当0时,不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把。临界角的正切为tan0=答案(1)(2)