高考物理一轮复习 专题二 相互作用课件.ppt

专题二相互作用 考点一常见的三种力 思维拓展 1 试画出下图中物体所受弹力的方向 答案 2 甲图中底面对m1的支持力fn 乙图中物体b与地面之间的摩擦力为ff m1 m2 g 0 正误辨识 1 接触面处有弹力一定有摩擦力 有摩擦力也一定有弹力 弹力与摩擦力的方向总垂直 2 受静摩擦力作用的物体一定静止 受滑动摩擦力作用的物体一定运动 答案 1 2 解题方略 1 三法 研判弹力的有无 弹力有无及方向的判断方法 2 弹力方向的判断方法 1 根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断 2 根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向 例1 如图所示 固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为 在斜杆下端固定有质量为m的小球 下列关于杆对球的作用力f的判断中 正确的是 思路分析 答案d 静摩擦力的有无及方向的判定方法 解题方略 1 假设法 2 状态法根据平衡条件 牛顿第二定律 判断静摩擦力的方向 3 牛顿第三定律法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 例2 如图所示 物体a b在力f作用下一起以相同速度沿f方向匀速运动 关于物体a所受的摩擦力 下列说法正确的是 a 甲 乙两图中物体a均受摩擦力 且方向均与f相同b 甲 乙两图中物体a均受摩擦力 且方向均与f相反c 甲 乙两图中物体a均不受摩擦力d 甲图中物体a不受摩擦力 乙图中物体a受摩擦力 方向和f相同 解析用假设法分析 甲图中 假设a受摩擦力 与a做匀速运动在水平方向合力为零不符 所以a不受摩擦力 乙图中 假设a不受摩擦力 a将相对b沿斜面向下运动 则知a受沿f方向的摩擦力 正确选项是d 答案d 特别提醒 1 受静摩擦力作用的物体不一定静止 受滑动摩擦力作用的物体不一定运动 2 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势 但不一定阻碍物体的运动 即摩擦力不一定是阻力 3 静摩擦力的作用点总是在两物体的接触面上且方向与接触面相切 与对应的弹力方向垂直 摩擦力大小的计算 解题方略 滑动摩擦力与静摩擦力的比较 例3 2013 广东理综 20 6分 多选 如图所示 物体p静止于固定的斜面上 p的上表面水平 现把物体q轻轻地叠放在p上 则 a p向下滑动b p静止不动c p所受的合外力增大d p与斜面间的静摩擦力增大 解析物体p静止于斜面上 则mpgsin mpgcos 把物体q轻轻地叠放在p上时 p q整体质量增大 相对斜面仍然满足 mp mq gsin mp mq gcos 故p静止不动 所受的合外力为零 选项a c错误 b正确 p所受的合外力为零 p与斜面间的静摩擦力增大为 mp mq gsin 选项d正确 答案bd 拓展探究 技巧秘诀摩擦力大小的计算三点注意 1 只有滑动摩擦力才能用公式f fn计算 其中fn表示正压力 不一定等于重力g 2 静摩擦力大小不能用f fn计算 只有当静摩擦力达到最大值时 其最大值一般可认为等于滑动摩擦力 即fm fn 3 静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定 其可能的取值范围是0 f fm 解题方略 摩擦力的 突变 问题分析 思路分析 1 当 q时 半球体受到滑动摩擦力作用 可用ff fn公式求解 3 q时 为最大静摩擦力 其大小等于滑动摩擦力 答案cd 动杆 和 定杆 活结 和 死结 问题 典例 如图所示 一根质量不计的横梁a端用铰链固定在墙壁上 b端用细绳悬挂在墙壁上的c点 使得横梁保持水平状态 已知细绳与竖直墙壁之间的夹角为60 当用另一段细绳在b点悬挂一个质量为m 6kg的重物时 求横梁对b点的弹力和绳bc的拉力各为多大 g取10m s2 错解 设横梁对b点的弹力为f1 根据平行四边形定则作f2 g的合力f3 则f1与f3为平衡力 两者大小相等 方向相反 如图甲所示 因为 f2bg 120 所以f1 f2 f3 g 60n 图甲图乙 错因分析 1 绳的拉力特点没有掌握好 认为两段细绳在b点相连 其拉力大小相等 所以绳bc的拉力f2等于重物的重力mg 2 横梁对b点的弹力方向可不沿杆bc 1 杆的弹力可以沿杆的方向 也可以不沿杆的方向 对于一端有铰链的轻杆 其提供的弹力方向一定是沿着轻杆的方向 对于一端 插入 墙壁或固定的轻杆 只能根据具体情况进行受力分析 根据平衡条件或牛顿第二定律来确定杆中的弹力的大小和方向 2 一根轻绳上各处的张力均相等 分析时关键要判断是否是一根轻绳 如对于 活结 结点可以自由移动 就属于一根绳子 对于 死结 即结点不可自由移动 结点两端就属于两根绳子 绳两端的拉力就不相等 1 合力的大小范围 1 两个共点力的合成 f1 f2 f合 f1 f2即两个力大小不变时 其合力随夹角的增大而减小 当两力反向时 合力最小 f合 f1 f2 当两力同向时 合力最大 f合 f1 f2 2 三个共点力的合成 三个力共线且同向时 其合力最大 f合 f1 f2 f3 任取两个力 求出其合力的范围 如果第三个力在这个范围之内 则三个力的合力最小值为零 如果第三个力不在这个范围内 则合力最小值等于最大的力减去另外两个力 考点二力的合成和分解共点力的平衡 2 几种特殊情况的共点力的合成 4 求解共点力的平衡问题的方法 思维拓展 1 作用于一个点的三个力 f1 3n f2 5n f3 7n 则它们的合力大小范围是 2 两分力大小一定时 合力的大小与两分力之间的夹角有什么关系 3 合力是否一定大于分力 答案 1 0 f合 15n 2 合力随两分力夹角的增大而减小 3 合力的大小可以大于分力 也可以等于分力 还可以小于分力 应用体验 1 请写出下图中各分力的大小 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 fcos fsin mgsin mgcos mgtan mgtan mgtan 2 处理共点力平衡问题有哪些常用方法 答案分解法 合成法 正交分解法 图解法 正弦定理法 相似三角形法 解题方略 1 合力一定 其中一个分力的方向一定 当两个分力垂直时 另一个分力最小 2 合力方向一定 其中一个分力的大小和方向一定时 当另一个分力与合力方向垂直时最小 力的合成中两类最小值问题的求解方法 例1 2016 武昌调研 将两个质量均为m的小球a b用细线相连后 再用细线悬挂于o点 如图所示 用力f拉小球b 使两个小球都处于静止状态 且细线oa与竖直方向的夹角保持 30 则f的最小值为 解析将a b看成一个整体受力分析可知 当力f与oa垂直时f最小 可知此时f 2mgsin mg b正确 答案b 技巧秘诀根据力的平衡条件作出力的矢量三角形 然后进行动态分析 确定极值 最后根据数学知识求解 解题方略 1 力的分解问题选取原则 1 选用哪一种方法进行力的分解要视情况而定 一般来说 当物体受到三个或三个以下的力时 常利用三角形法或按实际效果进行分解 若这三个力中 有两个力互相垂直 可选用正交分解法 2 当物体受到三个以上的力时 常用正交分解法 2 按实际效果分解力的一般思路 力的分解问题 答案c 解题方略 解决平衡问题的常用方法 例3 如图所示 光滑半球形容器固定在水平面上 o为球心 一质量为m的小滑块 在水平力f的作用下静止于p点 设滑块所受支持力为fn op与水平方向的夹角为 下列关系正确的是 答案a 技巧秘诀应用平衡条件解题的步骤 解题方略 1 基本思路化 动 为 静 静 中求 动 2 两种 典型方法 解决动态平衡问题的方法 例4 多选 如图所示 在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体a a的左端紧靠竖直墙 a与竖直墙之间放一光滑圆球b 已知a的圆半径为球b的半径的3倍 球b所受的重力为g 整个装置处于静止状态 设墙壁对b的压力为f1 a对b的支持力为f2 则若把a向右移动少许后 它们仍处于静止状态 则f1 f2的变化情况分别是 a f1减小b f1增大c f2增大d f2减小 思路二图解法先根据平衡条件和平行四边形定则画出如图乙所示的矢量三角形 在 角减小的过程中 从图中可直观地看出 f1 f2都会减小 故选项a d正确 答案ad 技巧秘诀解析法和图解法的解题步骤 1 解析法 选某一状态对物体进行受力分析 将物体受的力按实际效果分解或正交分解 列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式 根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 2 图解法 选某一状态对物体进行受力分析 根据平衡条件画出平行四边形或三角形 根据已知量的变化情况 画出平行四边形或三角形的边角变化 确定未知量大小 方向的变化 微专题摩擦自锁模型 2 摩擦角的应用 1 在水平面上 若给物体施加拉力f使之在水平面上滑动 则力跟水平方向的夹角为 跟f合垂直 时 拉力f最小 如图 c 2 当所加推力f与支持力fn反方向间的夹角 时 无论推力f多大 都不能推动物体在平面 斜面 上运动 这种现象称为摩擦自锁 如图 d e 3 有摩擦力参与的四力平衡问题可通过合成支持力fn和滑动摩擦力ff转化为三力平衡问题 然后根据力的平衡知识求解 模型一平面上的摩擦自锁 典例1 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 拖杆质量可以忽略 拖把头与地板之间的动摩擦因数为 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 则下列说法正确