高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题02相互作用含解析62

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1、1 专题专题 0202 相互作用相互作用 第一部分名师综述第一部分名师综述 相互作用是整个高中物理力学的解题基础，很多类型题都需要受力分析，然后根据力的合成与分解、共点力平衡来解题，其中对重力、弹力、摩擦力的考查方式大多以选择题的形式出现，每个小题中一般包含几个概念。对受力分析考查的命题方式一般是涉及多力平衡问题，可以用力的合成与分解求解，也可以根据平衡条件求解，考查方式一般以选择题形式出现，特别是平衡类连接体问题题设情景可能更加新颖。第二部分知识背一背第二部分知识背一背 一、力的概念及三种常见的力一、力的概念及三种常见的力（一）力力 力的基本特征：物质性相互性矢量性独立性同时性：物体间的相互

2、作用总是同时产生，同时变化，同时消失.力可以用一条带箭头的线段表示，线段的长度表示力的大小，箭头的方向表示力的方向，箭头（或者箭尾）画在力的作用点上，线段所在的直线叫做力的作用线 力的示意图和力的图示是有区别的，力的图示要求严格画出力的大小和方向，在相同标度下线段的长度表示力的大小，而力的示意图着重力的方向的画法，不要求作出力的大小（二）、重力（二）、重力（1）重力是非接触力（2）重力的施力物体是地球（3）物体所受到的重力与物体所处的运动状态以及是否受到其他力无关（4）重力不一定等于地球的吸引力，地球对物体的吸引力一部分充当自转的向心力，一部分为重力（5）重力随维度的升高而增大（6）重力随离地

3、面的高度的增加而增大 4.重心：重心是一个等效作用点，它可以在物体上，也可以不在物体上，比如质量分布均与的球壳，其重心在球心，并不在壳体上（三）、弹力（三）、弹力 1.弹力产生的条件：一物体间必须接触，二接触处发生形变（一般指弹性形变）2.常见理想模型中弹力比较：类别 轻绳 轻杆 轻弹簧 特征 轻、软、不可伸长，即绳中各处的张力大小相等 轻，不可伸长，亦不可压缩 轻，既可被拉伸，也可被压缩，弹簧中各处弹力均相等 2 产生力的 方 向 及 特点 只能产生拉力，不能产生压力，拉力的方向沿绳子收缩的方向 既能产生压力，又能产生拉力，弹力方向不一定沿杆的方向 既能产生压力，又能产生拉力，力的方向沿弹簧

4、轴线 大小计算 运用平衡方程或牛顿第二定律求解 运用平衡方程或牛顿第二定律求解 除运用平衡方程或牛顿第二定律外，还可应用胡克定律Fkx求解 变化情况 弹力可以发生突变 弹力只能渐变（四）摩擦力（四）摩擦力 1.两种摩擦力的比较 摩擦力 定义 产生条件 大小、方向 静摩擦力 两个有相对运动趋势（仍保持静止）的物体间的摩擦力 接触面粗糙 接触处有弹力 两物体间有相对运动趋势 大小：m0FF摩摩 方向：与受力物体相对运动趋势的方向相反 滑动摩擦力 两个有相对运动的物体间的摩擦力 接触面粗糙 接触处有弹力 两物体间有相对运动 大小：NFF 方向：与受力物体相对运动的方向相反 2.静摩擦力 其大小、方向

5、都跟产生相对运动趋势的外力密切相关，但跟接触面相互挤压力无直接关系.因而静摩擦力具有大小、方向的可变性，变化性强是它的特点，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，若为平衡状态，静摩擦力将由平衡条件建立方程求解；若为非平衡状态，可由动力学规律建立方程求解.最大静摩擦力是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力，它的数值与成正比，在不变的情况下，滑动摩擦力略小于，而静摩擦力可在间变化.二、力的合成与分解二、力的合成与分解 1.合力的大小范围(1)两个力合力大小的范围.(2)三个力或三个以上的力的合力范围在一定条件下可以是 2.正交分解法 把一个力分解为互相垂直的两个分力，特别是物体受多个力作用时

6、，把物体受到的各力都分解到互相垂直NFmFNFNFmFm0F1212|FFFFF120|nFFFF 3 的两个方向上去，然后分别求每个方向上力的代数和，把复杂的矢量运算转化为互相垂直方向上的简单的代数运算.其方法如下.(1)正确选择直角坐标系，通过选择各力的作用线交点为坐标原点，直角坐标系的选择应使尽量多的力在坐标轴上.(2)正交分解各力，即分别将各力投影在坐标轴上，然后求各力在x轴和y轴上的分力的合力和：(3)合力大小.合力的方向与x夹轴角为 三、共点力平衡三、共点力平衡 1.共点力作用下物体的平衡条件 物体所受合外力为零，即.若采用正交分解法求解平衡问题，则平衡条件应为.2.求解平衡问题的

7、一般步骤(1)选对象：根据题目要求，选取某平衡体(整体或局部)作为研究对象.(2)画受力图：对研究对象作受力分析，并按各个力的方向画出隔离体受力图.(3)建坐标：选取合适的方向建立直角坐标系.(4)列方程求解：根据平衡条件，列出合力为零的相应方程，然后求解，对结果进行必要的讨论.3.平衡物体的动态问题(1)动态平衡：指通过控制某些物理量使物体的状态发生缓慢变化，在这个过程中物体始终处于一系列平衡状态中.(2)动态平衡特征：一般为三力作用，其中一个力的大小和方向均不变化，一个力的大小变化而方向不变，另一个力的大小和方向均变化.4 平衡物体的临界问题(1)平衡物体的临界状态：物体的平衡状态将要变化

8、的状态.(2)临界条件：涉及物体临界状态的问题，解决时一定要注意“恰好出现”或“恰好不出现”等临界条件.5.极值问题 平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题 第三部分技能第三部分技能+方法方法 一、一、受力分析要注意的问题一、受力分析要注意的问题 受力分析就是指把指定物体(研究对象)在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来，并画出受力图.受力分析时要注意以下五个问题：(1)研究对象的受力图，通常只画出根据性质命名的力，不要把按效果分解的力或合成的力分析进去.受力.xFyF123123xxxxyyyyFFFFFFFF，22xyFFFyxFarctanF0F 00 xyFF，4

9、 图完成后再进行力的合成和分解，以免造成混乱.(2)区分内力和外力：对几个物体组成的系统进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把其中的某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要画在受力图上.(3)防止“添力”：找出各力的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在.(4)防止“漏力”：严格按照重力、弹力、摩擦力、其他力的步骤进行分析是防止“漏力”的有效办法.(5)受力分析还要密切注意物体的运动状态，运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力的有无及方向.二、正交分解法二、正交分解法 正交分解法：将一个力(矢量)分解成互相垂直的两个分力(分矢量)，即在直角坐标系中将一个力

10、(矢量)沿着两轴方向分解，如图F分解成Fx和Fy，它们之间的关系为：FxFcos FyFsin F tan 正交分解法是研究矢量常见而有用的方法，应用时要明确两点：(1)x轴、y轴的方位可以任意选择，不会影响研究的结果，但若方位选择得合理，则解题较为方便；(2)正交分解后，Fx在y轴上无作用效果，Fy在x轴上无作用效果，因此Fx和Fy不能再分解.三、力的图解法三、力的图解法 用矢量三角形定则分析最小力的规律：(1)当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时，另一个分力F2的最小条件是：两个分力垂直，如图甲.最小的F2Fsin.(2)当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时，另一个分力

11、F2最小的条件是：所求分力F2与合力F垂直，如图乙.最小的F2F1sin.(3)当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时，另一个分力F2最小的条件是：已知大小的分力F1与合力F同方向.最小的F2|FF1|.四、弹力问题的解决方法四、弹力问题的解决方法 1.弹力是否存在的判断方法：假设法假设法、替换法替换法：、状态法状态法 2.弹力方向的判断方法：弹力方向与物体形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，一下举几个典型粒子的弹力方22yxFFxyFF5 向 3.弹力大小的求法（1）根据胡克定律求解（2）根据力的平衡和牛顿第二定律求解 五、如何判断静摩擦力的方向和有关摩擦力大小的计算五、如

12、何判断静摩擦力的方向和有关摩擦力大小的计算 1.假设法：2.状态法：3.利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断.此法的关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力.注意注意：滑动摩擦力的方向与物体间的相对运动的方向相反.因此，判断摩擦力方向时一定明确“相对”的含义，“相对”既不是“对地”，也不是“对观察者”.“相对”的是跟它接触的物体，所以滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相反，也可能相同，也可能与物体运动方向成一定的夹角 4.摩擦力大小的计算（1）.滑动摩擦力由公式计算.最关键的是对相互挤压力的分析，它跟研究物体

13、在垂直于接触面方向的受力密切相关.（3）.静摩擦力 其大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关，但跟接触面相互挤压力无直接关系.因而静摩擦力具有大小、方向的可变性，变化性强是它的特点，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，若为平衡状态，静摩擦力将由平衡条件建立方程求解；若为非平衡状态，可由动力学规律建立方程求解.最大静摩擦力是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力，它的数值与成正比，在不变的情况下，滑动摩擦力略小于，而静摩擦力可在间变化.六、共点力平衡规律六、共点力平衡规律（一）共点力平衡问题的几种解法 1.力的合成、分解法：对于三力平衡，一般根据“任意两个力的合力与第三个力等大反向”

14、的关系，借助NFFNFNFmFNFNFmFm0F6 三角函数、相似三角形等手段求解；或将某一个力分解到另外两个力的反方向上，得到的这两个分力必与另外两个力等大、反向；对于多个力的平衡，利用先分解再合成的正交分解法.2.相似三角形法：相似三角形法，通常寻找的是一个矢量三角形与一个结构(几何)三角形相似，这一方法仅能处理三力平衡问题.3.正弦定理法：三力平衡时，三个力可以构成一封闭三角形，若由题设条件寻找到角度关系，则可用正弦定理列式求解.4.正交分解法：将各力分别分解到x轴上和y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件，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轴选择时，尽可能

15、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.（三）、平衡物体动态问题分析方法 解动态问题的关键是抓住不变量，依据不变的量来确定其他量的变化规律，常用的分析方法有解析法和图解法.解析法的基本程序是：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变物理量与自变物理量的一般函数关系式，然后根据自变量的变化情况及变化区间确定应变物理量的变化情况.图解法的基本程序是：对研究对象的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(一般为某一角)，在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图(力的平形四边形或三角形)，再由动态的力的平行四边形或三角形的边的长度变化及角度变化

16、确定某些力的大小及方向的变化情况.（四）、物体平衡中的临界和极值问题 1.临界问题 物理系统由于某些原因而发生突变(从一种物理现象转变为另一种物理现象，或从一种物理过程转入到另一物理过程的状态)时所处的状态，叫临界状态.临界状态也可理解为“恰好出现”和“恰好不出现”某种现象的状态.平衡物体的临界问题的求解方法一般是采用假设推理法，即先假设怎样，然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解.解决这类问题关键是要注意“恰好出现”或“恰好不出现”.2.极值问题 极值是指平衡问题中某些物理量变化时出现最大值或最小值.第四部分基础练第四部分基础练+测测 一、单选题 1一端装有定滑轮的粗糙斜面体放在地面上，A、B两物体通过细绳连接，并处于静止状态，不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦，如图所示现用水平力F作用于物体B上，缓慢拉开一小角度，此过程中斜面体与物体A仍然静止则下列说法正确的是 00yxFF7 A在缓慢拉开B的过程中，水平力F不变 B物体A所受细绳的拉力一定变大 C物体A所受斜面体的摩擦力一定变大 D物体A所受斜面体的作用力的合力一定变大【答案】B【解析】【分析】先对物体 B 分析，根据共点力平衡条件