高考物理一轮复习课件 第2单元相互作用课件 （广东专版）.ppt

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方向 重心以及重力与万有引力的关系的理解 对弹力的大小与方向的理解 尤其是涉及绳 杆 弹簧模型的具体问题 对摩擦力的大小 方向以及摩擦力的产生条件的理解 尤其是在平衡问题中静摩擦力变化的问题 第二单元 使用建议 2 加强方法教学 解决物体的平衡问题涉及很多的方法 其中有些方法还可以拓展到牛顿运动定律等章节 对于正交分解法 图解法 整体法和隔离法等要重点讲解 不仅要让学生掌握求解的方法 更要让学生理解这些方法的适用条件 2 课时安排 本单元建议安排9课时 第6讲 第8讲 第10讲 第11讲 单元训练各1课时 第7讲 第9讲各2课时 第6讲 力重力弹力 第6讲力重力弹力 第6讲 编读互动 1 本讲要求知道力的概念 理解弹力产生的条件 掌握判断弹力是否存在的方法 会确定弹力的方向 知道胡克定律并能熟练运用胡克定律求解弹簧的弹力大小 了解四种基本相互作用 弹力的概念 弹力的方向判断是本讲的重点和难点 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 在系统复习力的基本概念和基本性质的基础上 结合力的三要素系统复习重力和弹力 第6讲 编读互动 2 通过例1及变式题重点考查对重力 重心概念的理解 同时考查重力与万有引力的区别和联系 3 通过例2及变式题重点考查弹力有无及其方向的判断方法 4 通过例3及变式题重点考查弹力的计算方法 第6讲 考点自主梳理 知识点一力1 概念 力是 的作用 2 作用 使物体发生形变或改变物体的 即产生加速度 3 性质 1 物质性 力不能脱离物体而独立存在 一个力要对应两个物体 一是 一是 2 相互性 物体间的作用力是一对相互作用力 相等 相反 作用在一条直线上 物体对物体 运动状态 施力物体 受力物体 大小 方向 第6讲 考点自主梳理 3 共存性 物体间的相互作用总是同时 同时变化 同时消失 4 矢量性 力是矢量 既有大小又有方向 力的运算遵循 定则 5 独立性 某个力的 与其他力是否存在毫无关系 只由该力的三要素决定 4 分类 1 按力的性质分 弹力 摩擦力 电磁力 分子力 核力等 2 按力的效果分 支持力 拉力 浮力 向心力 回复力 动力 阻力等 产生 平行四边形 作用效果 重力 压力 第6讲 考点自主梳理 3 按研究对象分 和 4 按作用形式分 和 5 表示 力可用力的图示或力的示意图表示 其中力的图示指用与力的大小成一定比例的有向线段表示力的 知识点二重力1 定义 由于地球 而使物体受到的力 2 大小 与物体的质量成 即g mg 3 方向 4 重心 重力宏观作用效果的 作用点 内力 外力 接触力 非接触力 大小 方向 作用点 吸引 正比 竖直向下 等效 第6讲 考点自主梳理 知识点三弹力1 定义 发生 的物体由于要恢复原状而使物体受到的力 2 产生条件 两物体相互接触且发生了 3 方向 沿 恢复原状的方向 4 大小 在弹簧的弹性限度内 弹簧的弹力大小与形变量成 即f kx 其中k表示弹簧的劲度系数 反映弹簧的性质 其他弹力的大小随着形变量增大而 弹性形变 弹性形变 施力物体 正比 增大 第6讲 考点自主梳理 知识点四基本相互作用1 四种基本相互作用 相互作用 相互作用 强相互作用和弱相互作用 2 重力属于引力相互作用 弹力 摩擦力 电场力 磁场力等本质上是 作用的不同表现 引力 电磁 电磁相互 第6讲 考向互动探究 探究考向一对重力 重心概念的理解和应用1 重力和万有引力的区别与联系 1 重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力 但不能认为重力就是地球对物体的万有引力 地球对物体的万有引力的一个分力是重力 另一个分力是物体随地球自转的向心力 如图6 1所示 第6讲 考向互动探究 2 物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力大小不同 方向垂直地轴 此原因导致同一物体在地球上不同纬度的重力的大小略有变化 由于不同高度与地心的距离不同 同一物体在不同高度受到的万有引力不同 这是导致同一物体在不同高度的重力的大小略有变化的原因 一般情况下 可不考虑地球的自转效果和所在高度差别 近似地认为重力等于万有引力 3 重力的方向竖直向下 垂直于水平面 不受其他作用力的影响 与物体的运动状态也没有关系 除赤道平面和两极点外 重力的方向不指向地心 而万有引力的方向永远指向地心 第6讲 考向互动探究 2 对重心的理解 1 重心是一个理想模型 是为了研究重力对物体的宏观作用效果而引入的等效作用点 2 重心可能在物体上 也可能不在物体上 质量均匀分布且形状规则的物体的重心在其几何中心上 3 可通过悬挂法确定物体重心 第6讲 考向互动探究 例1 2011 太原模拟 下列说法正确的是 a 形状规则的物体的重心一定在物体的几何中心上b 物体的重心一定在其内部c 地球对物体的吸引力就是物体的重力d 物体的重力是由于地球对物体的吸引而产生的 d 第6讲 考向互动探究 解析 形状规则的物体 只有当质量分布均匀时 其重心才在物体的几何中心上 因此选项a错误 对于一个给定的物体 其质量分布与形状都是确定的 但其重心不一定在物体的内部 因此选项b错误 地球对物体的吸引力产生了物体的重力 但由于物体随地球自转 需要向心力 因此物体的重力等于地球对物体的吸引力与物体随地球自转所需的向心力的矢量差 因此c错误 d正确 第6讲 考向互动探究 点评 关于重力和重心问题的分析要注意以下几点 要把握重力的概念 产生原因及其三要素 重力的方向是竖直向下 而不是垂直向下 对于质量分布发生变化的研究对象 其重心也对应发生变化 如下面的变式题 第6讲 考向互动探究 变式题病人在医院里输液时 液体从玻璃瓶中滴下 在液体不断滴下的过程中 玻璃瓶连同瓶中的液体共同的重心将 a 一直下降b 一直上升c 先下降后上升d 先上升后下降 c 第6讲 考向互动探究 解析 重心位置与物体的质量分布有关系 液体越来越少 重心下降 当液体滴完时 重心又回到装满液体时的位置 选项c正确 第6讲 考向互动探究 第6讲 考向互动探究 3 根据物体的运动状态判断 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 弹力方向的判断方法 1 根据物体产生形变的方向判断 物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反 与受力物体形变方向相同 接触面间的弹力与接触面垂直 2 根据物体的运动状态判断 由运动状态分析弹力 即物体的受力必须与物体的运动状态相一致 依据物体的运动状态 由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程即可确定弹力方向 第6讲 考向互动探究 3 常见的几种弹力的方向特点 1 弹簧的弹力 与弹簧中心轴线重合 指向弹簧恢复原状的方向 2 轻绳的弹力 沿绳指向绳收缩的方向 3 接触面间的弹力 垂直于接触面指向受力的物体 4 杆对物体的弹力 可能沿着杆 也可能不沿着杆 4 理想模型中的弹力比较 1 轻绳 质量不计 松软 不可伸长的绳 绳中各处的张力大小相等 轻绳对物体只能产生拉力 不能产生压力 物体的运动状态改变的瞬间 拉力可以发生突变 第6讲 考向互动探究 2 轻杆 质量不计 不可伸长和压缩的杆 轻杆既能对物体产生压力 又能产生拉力 弹力方向不一定沿杆的方向 物体的运动状态改变的瞬间 拉力可以发生突变 3 轻弹簧 质量不计 既可被拉伸 也可被压缩 弹簧中各处弹力均相等 轻弹簧对物体既能产生压力 又能产生拉力 力的方向沿弹簧轴线 力的大小可应用胡克定律f kx求解 物体的运动状态改变时 弹力只能逐渐改变 在状态改变的瞬间 弹力大小不变 第6讲 考向互动探究 例2 2012 嘉兴摸底 如图6 2所示 倾角为30 重为80n的斜面体静止在水平面上 一根弹性轻杆一端垂直固定在斜面体上 杆的另一端固定一个重为2n的小球 小球处于静止状态时 下列说法正确的是 a 斜面体有向左运动的趋势b 地面对斜面体的支持力为80nc 小球对弹性轻杆的作用力为2n 方向竖直向下d 弹性轻杆对小球的作用力为2n 方向垂直斜面向上 c 第6讲 考向互动探究 方法点拨 对于弹力方向的确定 一定要分清情景类型及相关结论和规律 详见上面弹力方向的判定方法 尤其注意要结合物体运动状态分析 如本题中无论是整体还是小球个体均处于平衡状态 则易得其弹力大小及方向 其中假设法是此类问题中应用最多的方法 如下面的变式题 第6讲 考向互动探究 解析 把小球 杆和斜面体作为整体受力分析可知 仅受重力和地面的支持力 且二力平衡 故选项a b错误 对小球受力分析知 只受竖直向下的重力和杆给的竖直向上的弹力 杆对小球的力不一定沿杆 故选项c正确 d错误 第6讲 考向互动探究 变式题如图6 3所示 a b两物体均处于静止状态 判断a b间是否一定有弹力 a c d图无弹力 b图有弹力 第6讲 考向互动探究 解析 在a选项图示中 a b间如果存在弹力 则b给a的弹力水平向左 则a将向左侧加速运动 显然与题设要求不符 故a选项中的a b间无弹力作用 同理对于c选项 也可假设a b间存在弹力 则b不可能处于静止状态 从而判断出a b间没有弹力 同理 对于d选项 也可以假设a b间有弹力 则a对b的弹力将垂直于斜面向上 因此 b的合外力不为零 即b不可能处于静止状态 对于b选项 假设b对a没有弹力 则a所受的合外力不为零 不可能静止 故a b间一定存在弹力 第6讲 考向互动探究 探究考向三关于弹力的计算1 弹力大小的计算方法 1 在弹性限度内 弹簧 橡皮筋 的弹力可根据胡克定律计算 2 弹力是被动力 其大小与物体所受的其他力的作用以及物体的运动状态有关 微小形变产生的弹力和明显形变产生的弹力均可通过分析物体的受力情况和运动状态 利用平衡条件或牛顿运动定律求解 第6讲 考向互动探究 2 弹力大小的变化受弹力作用的物体运动状态发生变化的瞬间 明显形变 弹簧 橡皮筋 产生的弹力瞬间不变 微小形变产生的弹力可发生突变 第6讲 考向互动探究 例3 2012 丹东模拟 如图6 4所示 小车上固定着一根弯成 角的曲杆 杆的另一端固定着一个质量为m的小球 试分析下列情况下杆对小球的弹力的大小和方向 1 小车静止 2 小车以加速度a水平向右运动 第6讲 考向互动探究 解析 1 小车静止时 据平衡条件可知 杆对小球产生的弹力方向竖直向上 且大小等于小球的重力mg 2 选小球为研究对象 小车以加速度a向右运动时 小球所受重力和杆的弹力的合力一定水平向右 此时 弹力f的方向一定指向右上方 只有这样 才能保证小球在竖直方向上保持平衡 且在水平方向上具有向右的加速度 假设小球所受弹力方向与竖直方向的夹角为 根据牛顿第二定律有fsin mafcos mg 第6讲 考向互动探究 点评 通过本题可以看到 杆对物体的弹力是由物体的运动状态 如静止 匀速运动或加速运动 和受其他力的情况决定的 即杆对物体产生的弹力方向不一定沿杆所在直线 涉及弹力的计算问题一般从以下两个基本途径入手 1 一般物体之间的弹力要利用平衡条件或牛顿第二定律来计算 2 弹簧的弹力由胡克定律 f kx 计算 如下面的变式题 第6讲 考向互动探究 c 第6讲 考向互动探究 第6讲 备用习题 1 关于重力 下列说法正确的是 a 只有静止的物体才受重力b 重力的大小等于地球对物体的万有引力的大小c 绕地球运转的人造地球卫星不受重力作用d 重力的方向一定竖直向下 d 第6讲 备用习题 解析 一切物体都受重力作用 选项a c错误 重力是由万有引力而产生的 其大小不一定等于万有引力 选项b错误 重力的方向一定竖直向下 选项d正确 备选理由 考查重力的本质及三要素 第6讲 备用习题 2 台球以速度v0与球桌边框成 角撞击o点 反弹后速度为v1 方向与球桌边框夹角仍为 如图所示 ob垂直于桌边 则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是 a 可能沿oa方向b 一定沿ob方向c 可能沿oc方向d 可能沿od方向 b 第6讲 备用习题 解析 b台球与球桌边框碰撞时 受到边框的弹力作用 弹力的方向应与边框垂直 即沿ob方向 故选项b正确 备选理由 考查实际情景中弹力的方向 让学生透过现象看本质 第6讲 备用习题 3 如图所示 两木块的质量分别为m1和m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2 上面的木块压在上面的弹簧上 但不拴接 整个系统处于平衡状态 现缓慢地向上提上面的木块 直到它刚离开上面的弹簧 求这个过程中下面木块移动的距离 第6讲 备用习题 备选理由 本题考查双弹簧问题 第7讲 摩擦力 第7讲摩擦力 第7讲 编读互动 1 本讲重点复习静摩擦力和滑动摩擦力产生的条件 方向及大小计算 要求学生知道产生摩擦力的条件 会判断摩擦力的有无 并能确定摩擦力的种类及方向 会结合物体的运动状态根据共点力的平衡条件 或牛顿运动定律 求解静摩擦力的大小与方向 静摩擦力的大小 方向与物体受到的其他力以及物体的运动状态有关 学生在这个考点上存在各种错误的认识 在讲解时要充分使用例题和变式题帮助学生突破这一难点 第7讲 编读互动 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 由学生先分析滑动摩擦力产生的条件 方向及大小的计算 然后类比研究静摩擦力产生的条件 方向及大小的确定 2 通过例1及变式题掌握滑动摩擦力的分析和计算 3 通过例2及变式题研究静摩擦力的分析和计算 4 通过例3及变式题探究涉及摩擦力的综合问题 第7讲 考点自主梳理 知识点一滑动摩擦力1 定义 一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时 所受到的阻碍物体 的力 2 产生条件 1 两物体相互 挤压 2 物体间的接触面 3 两物体间发生 3 大小 跟正压力fn成正比 即f n 表示两物体间的 4 方向 与接触面平行 并且跟物体相对接触面的滑动方向 相对滑动 接触 粗糙 相对滑动 动摩擦因数 相反 第7讲 考点自主梳理 知识点二静摩擦力1 定义 两个相互接触 相对静止的物体由于有相对运动的趋势而在物体接触处产生的 物体之间相对运动的力 2 产生条件 1 两物体相互接触 2 物体间接触面 3 两物体相对静止但有 的趋势 3 大小 在零至 之间变化 一般情况下近似认为最大静摩擦力等于相同正压力下的滑动摩擦力 4 方向 总是跟接触面 并且跟物体相对运动趋势的方向相反 阻碍 挤压 粗糙 相对运动 最大静摩擦力 相切 第7讲 考向互动探究 探究考向一滑动摩擦力的分析和计算在确定摩擦力的大小之前 首先分析物体所处的运动状态 明确摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 1 滑动摩擦力的大小滑动摩擦力由公式f n直接计算 n为两接触面间的正压力 此正压力不一定等于物体重力 滑动摩擦力的大小也可根据物体的运动状态应用共点力的平衡条件或牛顿第二定律求解 第7讲 考向互动探究 2 滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向总与物体间的相对运动方向相反 判断滑动摩擦力的方向时一定要明确 相对 的含义是指相对跟它接触的物体 所以滑动摩擦力的方向可能与物体实际运动 对地运动 方向相反 也可能与实际运动方向相同 也可能与物体实际运动方向成一定的夹角 第7讲 考向互动探究 d 第7讲 考向互动探究 解析 由于f1和f2的合力是恒力 物体由静止开始运动 必沿f1和f2的合力方向做直线运动 滑动摩擦力的方向必沿f1和f2的合力的反方向 滑动摩擦力的大小为f n 又因为fn mg 故f mg 点评 物体间滑动摩擦力的大小只决定于物体间的正压力和动摩擦因数 与接触面积 物体运动状态等无关 所以本题中物体受到的滑动摩擦力大小为 mg 第7讲 考向互动探究 ac 第7讲 考向互动探究 解析 对m1 m2和轻弹簧组成的系统受力分析 如图所示 由平衡条件知 水平方向f fcos 竖直方向 n fsin m1g m2g 由以上两式得 f fcos n m1g m2g fsin 正确选项为a c 第7讲 考向互动探究 第7讲 考向互动探究 在一般情况下 可近似认为物体受到的最大静摩擦力等于物体受到的滑动摩擦力 注意 静摩擦力的大小跟接触面间的相互压力fn无直接关系 但物体受到的最大静摩擦力与物体之间的正压力成正比 2 静摩擦力大小要依据物体的运动状态进行计算 如果物体处于平衡状态 可根据物体的平衡条件求解静摩擦力 如果物体处于非平衡状态 可根据牛顿第二定律求解静摩擦力 2 静摩擦力的方向静摩擦力的方向与接触面相切 与物体间的相对运动趋势的方向相反 即与受力物体相对施力物体的运动方向相反 常用静摩擦力方向的判断方法主要有 第7讲 考向互动探究 1 假设法 假设接触面光滑 看物体间能否发生相对运动 若能发生相对运动 则该相对运动方向就为原来静止时两物体间相对运动趋势的方向 若不能发生相对运动 则说明物体间无相对运动趋势 2 根据 物体的运动状态 来判定 即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确定合力 然后通过受力分析确定静摩擦力的大小和方向 3 利用牛顿第三定律来判定 根据作用力与反作用力的特征 可先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向 再根据牛顿第三定律确定另一物体所受静摩擦力方向 第7讲 考向互动探究 例2 2011 山东卷 双选 如图7 3所示 将两相同的木块a b置于粗糙的水平地面上 中间用一轻弹簧连接 两侧用细绳系于墙壁 开始时a b均静止 弹簧处于伸长状态 两细绳均有拉力 a所受摩擦力fa 0 b所受摩擦力fb 0 现将右侧细绳剪断 则剪断瞬间 a fa大小不变b fa方向改变c fb仍然为零d fb方向向右 ad 第7讲 考向互动探究 方法点拨 本题涉及静摩擦力特征和弹簧弹力特征 剪断右侧细绳瞬间 物体b没有位移 则弹簧的形变程度不变 弹簧弹力不变 故物体a所受的摩擦力不变 在此问的分析中不宜采用假设法 而应采用直接判断法 第7讲 考向互动探究 解析 将右侧绳子剪断的瞬间 弹簧的长度不发生变化 对a来说 还处于平衡状态 摩擦力的大小和方向都不发生变化 a项正确 b项错误 对b来说 这时有向左运动的趋势 所以摩擦力不为零 方向向右 c项错误 d项正确 第7讲 考向互动探究 变式题 2012 宝鸡摸底 木块a b分别重50n和70n 它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0 2 认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力 与a b相连接的轻弹簧被压缩了5cm 系统置于水平地面上静止不动 已知弹簧的劲度系数为100n m 用f 7n的水平力作用在木块a上 如图7 4所示 力f作用后 a 木块a所受的摩擦力大小是10nb 木块a所受的摩擦力大小是2nc 弹簧的弹力是10nd 木块b所受的摩擦力大小为12n b 第7讲 考向互动探究 解析 木块a b分别受弹簧的弹力大小为f kx 5n 则用f 7n的水平力作用在木块a上后 a受水平向左的静摩擦力大小为2n 选项a c错误 选项b正确 木块b水平方向上只受弹簧的弹力和地面的静摩擦力 二者等大反向 即木块b受静摩擦力大小为5n 选项d错误 第7讲 考向互动探究 探究考向三涉及摩擦力的综合问题分析1 摩擦力和弹力的关系 1 弹力 弹力产生于直接接触并发生弹性形变的物体之间 弹力的大小与物体弹性形变的程度有关 对弹簧或橡皮筋 有f kx 2 摩擦力 摩擦力产生于直接接触 相互挤压并发生相对运动或有相对运动趋势的物体之间 滑动摩擦力的大小f n 静摩擦力的大小由其他外力和物体运动状态决定 3 弹力是摩擦力产生的必要条件之一 如果物体之间存在摩擦力 则必存在弹力 压力 支持力 且摩擦力的方向和弹力 压力 支持力 方向互相垂直 第7讲 考向互动探究 2 摩擦力的突变摩擦力突变发生的原因具有多样性 可能是物体的受力情况发生变化 可能是物体的运动状态发生变化 也可能是物体间的相对运动形式发生了变化 因此要全面分析物体的受力情况和运动状态 抓住摩擦力突变的原因 才能正确地处理此类问题 第7讲 考向互动探究 例3如图7 5所示 一质量不计的弹簧原长为10cm 一端固定于质量m 2kg的物体上 另一端施一水平拉力f 若物体与水平面间的动摩擦因数为0 2 当弹簧拉长至12cm时 物体恰好匀速运动 弹簧的劲度系数为多大 若将弹簧拉长至11cm时 物体所受到的摩擦力为多大 若将弹簧拉长至13cm时 物体所受的摩擦力为多大 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 g取10m s2 200n m2n4n 第7讲 考向互动探究 第7讲 考向互动探究 点评 在本题中 根据 物体间的最大静摩擦力近似等于物体间的滑动摩擦力 可以迅速判断物体在不同拉力条件下的运动状态 从而确定物体所受摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 然后依据平衡条件或牛顿第二定律求解 第7讲 考向互动探究 变式题 2011 江苏卷 如图7 6所示 倾角为 的等腰三角形斜面固定在水平面上 一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧 绸带与斜面间无摩擦 现将质量分别为m m m m 的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上 两物块与绸带间的动摩擦因数相等 且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 在 角取不同值的情况下 下列说法正确的有 a 两物块所受摩擦力的大小总是相等b 两物块不可能同时相对绸带静止c m不可能相对绸带发生滑动d m不可能相对斜面向上滑动 ac 第7讲 考向互动探究 第7讲 备用习题 1 双选 关于摩擦力 下列说法正确的是 a 摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同b 摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反c 运动的物体可以受静摩擦力作用 静止的物体也可以受滑动摩擦力作用d 静摩擦力可以是动力 也可以是阻力 滑动摩擦力一定是阻力 ac 第7讲 备用习题 解析 无论是静摩擦力还是滑动摩擦力 都是既可以作动力 又可以作阻力 选项a c正确 b d错误 备选理由 考查摩擦力的性质 使学生加深对 摩擦力既可以作动力 又可以作阻力 的理解 消除学生的错误认识 第7讲 备用习题 2 如图所示 物体a b在力f作用下一起以相同速度沿f方向做匀速运动 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a均受摩擦力 且方向均与f相同b 甲 乙两图中a均受摩擦力 且方向均与f相反c 甲 乙两图中a均不受摩擦力d 甲图中a不受摩擦力 乙图中a受摩擦力 方向与f相同 d 第7讲 备用习题 解析 用假设法分析 甲图中 假设a受摩擦力 其合力不为零 与a做匀速运动不符 所以a不受摩擦力 乙图中 假设a不受摩擦力 a将相对于b沿斜面向下运动 故而a受沿斜面向上的摩擦力 故选项d正确 备选理由 假设分析法是判断静摩擦力是否存在的最常用 最简单的方法 特别应注意 当物体所处环境及所受其他力发生变化时 静摩擦力的大小 方向也可能发生变化 第7讲 备用习题 3 双选 如图所示 c是水平地面 a b是两块长方体物块 f是作用在物块b上沿水平方向的力 物体a和b以相同的速度做匀速直线运动 由此可知 a b间的动摩擦因数 1和b c间的动摩擦因数 2有可能是 a 1 0 2 0b 1 0 2 0c 1 0 2 0d 1 0 2 0 bd 第7讲 备用习题 解析 物体a和b以相同的速度做匀速直线运动 说明a b之间没有相对运动 对a分析知 a所受的摩擦力为0 但a b之间究竟是光滑还是粗糙不能根据题设条件判断 故两种情况都有可能 所以选项b d正确 备用理由 考查对连接体之间是有摩擦力的判断方法 第8讲 力的合成与分解 第8讲力的合成与分解 第8讲 编读互动 1 力的合成与分解常与实际问题相联系 例如与交通运输 体育竞技等结合 考查合力和分力的关系 通过本讲的复习要求学生理解力的合成与分解 合力与分力的概念 理解合力大小与分力夹角间的关系 能根据平行四边形定则熟练选用合成法 分解法及正交分解法求解合力或分力 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 先根据力的作用效果的等效性引入合力和分力的概念 然后再逐一研究力的合成与分解 第8讲 编读互动 2 通过例1及变式题考查学生对力的合成与分解基本方法 规律的掌握情况 3 通过例2及变式题考查学生对力的合成与分解规律的实际应用能力 4 通过例3及变式题训练学生对正交分解法的灵活应用能力 第8讲 考点自主梳理 知识点一力的合成1 力的合成 求几个力的 的过程 1 合力既可能大于也可能小于或等于某一 2 合力的效果与其所有分力 相同 2 运算法则 力的合成遵循 定则 3 讨论 1 两个大小一定的力f1 f2的合力的取值范围是 f1 f2 f 合力 分力 共同作用的效果 平行四边形 f1 f2 第8讲 考点自主梳理 2 两个大小一定的力f1 f2的合力的大小随它们的夹角的增大而 3 一条直线上的两个力的合成 在规定了正方向后 可利用 法直接运算 知识点二力的分解1 力的分解 求一个力的 的过程 1 力的分解是力的合成的 2 力的分解方法有两种 一是按照力的 进行分解 二是正交分解法 即将力按相互垂直的两个方向分解 2 运算法则 力的分解遵循 定则 减小 代数 分力 逆过程 实际效果 平行四边形 第8讲 考向互动探究 第8讲 考向互动探究 2 当两个分力大小相等 夹角为120 时 力的合成如图8 2所示 对角线将平行四边形分为两个等边三角形 故合力的大小与分力相等 合力f与分力f1夹角为60 第8讲 考向互动探究 由以上分析可知 两分力保持大小不变时 其合力随夹角的增大而减小 当两分力反向时 合力最小 为 f1 f2 当两分力同向时 合力最大 为f1 f2 即合力范围为 f1 f2 f f1 f2 第8讲 考向互动探究 例1如图8 3所示 有5个力作用于同一点o 表示这5个力的有向线段恰好构成一个正六边形的两邻边和三条对角线 已知f3 10n 则这5个力的合力大小为 a 0b 20nc 30nd 40n c 第8讲 考向互动探究 解析 方法1 先将f1 f4合成 作出平行四边形 其对角线与f3重合 同理 f2 f5的合力也与f3重合 所以这5个力的合力为30n 方法2 将f1 f2 f4 f5沿f3方向和垂直f3方向正交分解 分解到垂直f3方向的各分量相互抵消 可求得合力为30n 点评 对多个力的合成问题 方法是先将其中的两个力合成 再将它们的合力与第三个力合成 以此法合成下去 直到所有的力全部合成为止 有时候还要利用一些既有规律 如大小相等的两个力互成120 其合力大小等于分力大小 方向沿两分力所夹角的平分线 使复杂的问题简单化 第8讲 考向互动探究 变式题 双选 如图8 4所示是两个共点力的合力f跟两个分力的夹角 的关系图象 下面的分析中正确的是 a 两个分力分别是6n和4nb 两个分力分别是6n和8nc f的取值范围是2n f 10nd f的取值范围是2n f 14n bd 第8讲 考向互动探究 第8讲 考向互动探究 探究考向二力的分解问题1 力的分解力的分解是合成的逆过程 实际力的分解过程是按照力的实际效果进行的 必须根据题意分析力的作用效果 确定分力的方向 然后再根据平行四边形定则进行分解 2 力的分解中的多解问题 第8讲 考向互动探究 第8讲 考向互动探究 第8讲 考向互动探究 例2如图8 5所示 光滑斜面的倾角为 有两个相同的小球 分别用光滑挡板a b挡住 挡板a沿竖直方向 挡板b垂直于斜面 则a b两挡板受到小球压力的大小之比为 斜面受到1 2两个小球压力大小之比为 第8讲 考向互动探究 第8讲 考向互动探究 点评 分析本题需要注意以下两点 1 弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直 2 力产生的作用效果是进行力的分解的重要依据 根据作用效果先判断分力的方向 再用平行四边形定则分解 第8讲 考向互动探究 变式题已知一个力f的大小为10n 将这个力分解为两个分力 其中一个分力与f成30 角 另一个分力的大小为6n 则这种分解 a 有无数解b 有两组解c 有唯一解d 无解 b 第8讲 考向互动探究 解析 设其中一个分力f1的方向已知 如图所示 另一分力f2的最小值为f2min fsin30 5n 而题设条件是f2 6n 以6n大小为半径 以f的末端为圆心作一个圆 圆与f1有两个交点 所以这种分解有两组解 第8讲 考向互动探究 第8讲 考向互动探究 2 正交分解法正交分解法是矢量运算的常用方法 适用于物体受多个作用力的情况 其基本步骤如下 1 选取正方向 正交的两个方向可以任意选取 不会影响研究的结果 但如果选择合理 则解题较为方便 选取正交方向的一般原则 使尽量多的矢量落在坐标轴上 平行和垂直于接触面 平行和垂直于运动方向 2 分别将各力沿正交的两个方向 x轴和y轴 分解 如图8 7所示 3 求各力在x轴和y轴上的分力的合力fx和fy 则有 fx f1x f2x f3x fy f1y f2y f3y 第8讲 考向互动探究 4 讨论 如果物体处于平衡状态 则fx 0 fy 0 如果物体在x轴方向做匀加速直线运动 则fx ma fy 0 如果物体在y轴方向做匀加速直线运动 则fx 0 fy ma 第8讲 考向互动探究 注意 1 正交分解的过程是将力先分解后合成 分解的目的是为了合成 选取正交的两个方向是正交分解法解题的关键 2 按力的作用效果分解力是必须遵循的原则 而力的正交分解法是在力的计算过程中所采用的一种处理方法 不需要考虑各个实际力的效果 第8讲 考向互动探究 例3 2010 课标全国卷 如图8 8所示 一物块置于水平地面上 当用与水平方向成60 角的力f1拉物块时 物块做匀速直线运动 当改用与水平方向成30 角的力f2推物块时 物块仍做匀速直线运动 若f1和f2的大小相等 则物块与地面之间的动摩擦因数为 b 第8讲 考向互动探究 方法点拨 应用正交分解法解题时 关键要选择好坐标 一般选择的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上 第8讲 考向互动探究 变式题如图8 9所示 物体o质量m 10kg 用一轻绳悬挂在水平轻杆bc的c端 c点由细绳ac系在竖直墙上 b端用铰链固定 已知 acb 30 试求出轻绳ac和轻杆bc各受多大的作用力 200n100n 第8讲 考向互动探究 第8讲 备用习题 1 2011 江苏卷如图所示 石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块 侧面与竖直方向的夹角为 重力加速度为g 若接触面间的摩擦力忽略不计 则石块侧面所受弹力的大小为 a 第8讲 备用习题 备选理由 考查力的合成和分解在实际问题中的应用 提高学生理论联系实际的能力 第8讲 备用习题 2 2011 巢湖一检 如图所示 水平地面上的物体在与水平方向成 角的恒定推力f作用下保持静止 下列说法正确的是 a 地面受到的摩擦力大小是fsin b 地面受到的摩擦力大小是fcos c 地面受到的压力大小是fsin d 地面受到的压力大小是mg b 第8讲 备用习题 解析 将f沿水平方向和竖直方向分解 两个分力的大小为fx fcos fy fsin fx与地面对物体的摩擦力平衡 而fy使地面受到的压力增加fsin 故b对 a c d错 备选理由 考查力的分解及力的平衡知识 第8讲 备用习题 d 第8讲 备用习题 备选理由 考查物体在三个力作用下的平衡问题 第9讲 物体的平衡 一 第9讲物体的平衡 一 第9讲 编读互动 1 物体受力分析和共点力平衡是整个物理学的基础 也是高考命题的热点 在对力的基本概念 力的合成与分解等基础知识复习的基础上 根据物体的运动状态和共点力的平衡条件 灵活地对物体进行受力分析和处理 是本单元的重点 在复习时要使学生掌握物体的平衡条件 还要重点研究几种典型题型的解题方法 第9讲 编读互动 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1及变式题研究受力分析的基本方法 2 通过例2及变式题让学生掌握三力平衡的基本应用 3 通过例3及变式题让学生掌握用矢量三角形分析三力平衡问题 4 通过例4及变式题让学生掌握三力动态平衡问题 第9讲 考点自主梳理 知识点一受力分析的步骤1 确定研究对象 并把 与周围环境隔离 2 按顺序分析研究对象的受力情况 可按照 弹力 摩擦力 其他场力的顺序 3 画出研究对象的受力图 标明各力的符号 需要合成或分解时 必须画出相应的 4 定性检验受力分析的准确性 根据画出的受力图 分析物体能否处于题目中给定的 研究对象 重力 平行四边形 运动状态 第9讲 考点自主梳理 知识点二共点力作用下物体的平衡1 平衡状态 是指 状态 物体处于平衡状态的特征是物体的加速度为 2 平衡条件 作用在物体上的 静止或匀速直线运动 零 合力为零 第9讲 考向互动探究 第9讲 考向互动探究 3 如果不能确定某力 如支持力 静摩擦力 是否存在 可通过假设法判定 4 对受力分析结果进行检验 基本方法是看物体的受力情况是否与物体的运动状态相一致 注意 在受力分析的基础上 画出物体的受力示意图 标明力的作用点 方向及力的符号 作用点一般标注在物体的重心 当只研究物体的平动而忽略物体的转动时 物体受到的各个力应画成共点力 力的作用点可平移到物体的重心 第9讲 考向互动探究 例12010 安徽卷l形木板p 上表面光滑 放在固定斜面上 轻质弹簧一端固定在木板上 另一端与置于木板上表面的滑块q相连 如图9 1所示 若p q一起沿斜面匀速下滑 不计空气阻力 则木板p的受力个数为 a 3b 4c 5d 6 c 第9讲 考向互动探究 解析 设木板p质量为m 滑块q质量为m 则把p q及弹簧作为一个整体进行受力分析 如图甲所示 由受力平衡有 m m gsin f 然后隔离p进行受力分析 如图乙所示 其中n1为斜面对p的支持力 n2为q对p的压力 mg为p的重力 f为斜面对p的摩擦力 f为弹簧对p的弹力 未知 由受力平衡有f f mgsin 由于f m m gsin 则f mgsin 0 故弹簧弹力存在 p受力个数为5个 第9讲 考向互动探究 点评 受力分析的方法可以归纳为 一重 力 二弹 力 三摩擦 再其它的力 要注意各个力产生的条件 有些力的分析是要从产生条件和平衡条件分析才能得出的 第9讲 考向互动探究 变式题如图9 2所示 物体a靠在竖直墙面上 在力f作用下 a b保持静止 物体b的受力个数为 a 2b 3c 4d 5 c 第9讲 考向互动探究 解析 按顺序来分析受力 物体b必然受重力gb a对b的弹力nab 力f 由平衡条件知 物体b必受一个斜向下的摩擦力fab 其受力情况如图所示 第9讲 考向互动探究 探究考向二三力平衡问题三力平衡问题是最为常见的平衡问题 在对平衡问题独立考查的试题中 以三力平衡问题居多 解三力平衡问题的第一步就是对物体进行受力分析 第二步就是利用平衡条件解题 即三个力中的任意两个力的合力必然与第三个力的大小相等而方向相反 第9讲 考向互动探究 例2用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中 如图9 3所示 已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30 和60 则ac绳和bc绳中的拉力分别为 a 第9讲 考向互动探究 第9讲 考向互动探究 点评 解决三力平衡问题的一般思路是 先分析物体受力 再利用平衡条件求解 注意其中任意两个力的合力必与第三个力等值反向 第9讲 考向互动探究 变式题如图9 4所示 清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中 工人及其装备的总重量为g 悬绳与竖直墙壁的夹角为 悬绳对工人的拉力大小为f1 墙壁对工人的弹力大小为f2 则 b 第9讲 考向互动探究 第9讲 考向互动探究 探究考向三用矢量三角形分析三力问题当一个物体受三个力而平衡时 将这三个力首尾相接 必然构成一个闭合的矢量三角形 第9讲 考向互动探究 例3如图9 5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n op与水平方向的夹角为 下列关系正确的是 a 第9讲 考向互动探究 第9讲 考向互动探究 点评 利用矢量三角形分析三力平衡的思路是 先画出物体的受力示意图 再将三个力平行移动 使三个力首尾相接构成闭合的矢量三角形 再结合几何知识即可方便地解答此类平衡问题 第9讲 考向互动探究 变式题国家大剧院外部呈椭球形 假设国家大剧院的屋顶为半球形 一保洁人员为执行保洁任务 必须在半球形屋顶上向上缓慢爬行 如图9 6所示 他在向上爬的过程中 a 屋顶对他的支持力不变b 屋顶对他的支持力变大c 屋顶对他的摩擦力不变d 屋顶对他的摩擦力变大 b 第9讲 考向互动探究 解析 人在屋顶上爬行时受到三个力 如图甲所示 将这三个力构成一个闭合三角形 如图乙所示 由几何关系可看出 f gsin n gcos 当人向上爬行时 减小 则f减小 n增大 故b项正确 第9讲 考向互动探究 探究考向四三力动态平衡问题三力平衡的动态问题是指一个物体受三个力作用而缓慢移动 或者从一种平衡状态变化为另一种平衡状态 在这类问题中 缓慢的意思可以理解为每个状态都能视为平衡状态 都可以运用平衡条件来处理 第9讲 考向互动探究 例4如图9 7所示 在一个半圆环上用两根细线悬挂一个重为g的物体 设法使oa线固定不动 将ob线从竖直位置沿半圆环缓缓移到水平位置ob 则oa与ob线中受到的拉力fa fb的变化情况是 a fa fb都增大b fa增大 fb减小c fa增大 fb先增大后减小d fa增大 fb先减小后增大 d 第9讲 考向互动探究 解析 取结点o为研究对象 oc绳对o点拉力f g o点受三个力作用 如图甲所示 将三个力平移 构成矢量三角形如图乙所示 当ob线从竖直位置沿半圆环缓缓移到水平位置ob 时 ob绳对o点的拉力方向依为图乙中的ob 1 2 3 ob 其大小变化为先减小后增大 而fa逐渐增大 第9讲 考向互动探究 点评 本题利用矢量三角形的知识分析动态平衡问题 这种方法的优点是可以通过几何图形直观地看出力的大小变化 第9讲 考向互动探究 变式题在倾角为 的光滑斜面上 用一光滑的竖直挡板挡住一小球 如图9 8所示 设球对斜面的压力为n1 球对挡板的压力为n2 当挡板绕o点逆时针转动使其与斜面间的夹角逐渐增大时 a n1不变 n2增大b n1不变 n2减小c n1增大 n2先增大后减小d n1减小 n2先减小后增大 d 第9讲 考向互动探究 解析 设斜面对球的支持力为n1 挡板对球的支持力为n2 据作用力与反作用力的关系得 n1 n1 n2 n2 球的受力如图甲所示 将三个力构成一个矢量三角形 如图乙所示 由图可以看出 当挡板绕o点逆时针转动时 n1 减小 n2 先减小后增大 第9讲 备用习题 1 2011 广东卷如图所示的水平面上 橡皮绳一端固定 另一端连接两根弹簧 连接点p在f1 f2和f3三力作用下保持静止 下列判断正确的是 a f1 f2 f3b f3 f1 f2c f2 f3 f1d f3 f2 f1 b 第9讲 备用习题 解析 b结点p在f1 f2 f3三个力作用下处于平衡状态 将三个力平移围成矢量三角形 如图所示 由各边在矢量三角形中的位置 f3为斜边 f1为较长直角边 f2为较短直角边 可得b选项正确 备选理由 考查物体平衡和力的合成 同时巩固三力平衡的推论 物体受三力平衡 则三个作用力可以首尾相连构建一个封闭三角形 第9讲 备用习题 2 如图所示 小球a和b的质量均为m 长度相同的四根细线分别连接在两球间 球与水平天花板上p点以及与竖直墙上的q点之间 它们均被拉直 且p b间细线恰好处于竖直方向 两小球均处于静止状态 则q a间水平细线对球的拉力大小为 c 第9讲 备用习题 备选理由 考查隔离法分析物体的受力情况 以及物体平衡条件的应用 第9讲 备用习题 3 如图所示是给墙壁刷涂料用的 涂料滚 示意图 使用时 用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动 把涂料均匀地粉刷到墙上 撑竿的重力和墙壁的摩擦均不计 且撑竿足够长 粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓上推涂料滚 设该过程中撑竿对涂料滚的推力为f1 涂料滚对墙壁的压力为f2 则 a f1增大 f2减小b f1增大 f2增大c f1减小 f2减小d f1减小 f2增大 c 第9讲 备用习题 第9讲 备用习题 备选理由 本题利用矢量三角形解决动态平衡问题 通过练习使学生达到掌握这种方法的目的 第10讲 物体的平衡 二 第10讲物体的平衡 二 第10讲 编读互动 1 平衡问题是高中物理常见的力学问题 该问题对学生的分析推理能力和数学应用能力都有较高的要求 也是学习高中物理的难点之一 在上一讲中 我们重点研究了物体平衡的条件以及正交分解法的应用 通过本讲的复习使学生掌握如何应用整体法与隔离法处理连接体问题 动态平衡问题的求解思路和处理方法 临界以及极值问题的处理方法 第10讲 编读互动 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1及变式题掌握利用正交分解法处理多力平衡问题的方法 2 通过例2及变式题掌握隔离法与整体法的应用 3 通过例3及变式题使学生掌握复杂平衡问题的处理方法 第10讲 考点自主梳理 知识点一整体法和平衡法当一个问题中出现两个或两个以上的物体时 如果这几个物体的 相同 或者几个物体做匀速直线运动或静止 则可以把这几个物体视为一个整体 分析整体受力 进而研究其他问题 这种方法叫做 在分析某一个物体受力时 我们常常把这个物体同周围的环境 开来 分析其他物体对其产生的作用力 这种方法叫做 加速度 整体法 隔离 隔离法 第10讲 考点自主梳理