高考物理 研究物体间的相互作用复习课件2.ppt

1 形变 物体的形状或体积的改变 叫做形变有两个方面 形状的改变 体积的改变 2 弹力的方向 施力物体对受力物体弹力的方向与施力物体形变的方向相反 具体情况如下 压力或支持力的方向总是接触面而指向被压或被支持的物体 绳的拉力是绳对所拉物体的弹力 方向总是沿着绳而指向绳的方向 1 弹力 相互接触的物体由于而产生的力 形变 垂直于 发生形变 收缩 弹簧对所作用的物体的弹力方向与弹簧形变方向 两物体接触有三种情形 a 面与面接触b 点与面接触c 点与点接触 两物体接触产生弹性形变时 弹力的方向于接触面 或切面 且指向受力物体 与形变方向说明 轻杆既可产生拉力也能产生压力 且方向不一定沿杆 弹簧产生的拉力或压力沿弹簧轴线方向 相反 相反 垂直 3 弹力的大小 弹簧在弹性限度内遵循胡克定律 k是劲度系数 表示弹簧本身的一种属性 k仅与弹簧的材料 粗细 长度有关 而与运动状态 所处位置无关 其他物体的弹力应根据运动情况 利用平衡条件或动力学规律计算 注意 放在水平支持面上静止的物体 对水平支持面的压力等于物体的重力 但不能说就是物体的重力 因为压力与重力性质是不同的 支持面对被支持物的支持力的大小并不总是等于重力的大小 f kx 一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候 要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力 这种力叫做 1 滑动摩擦力的产生条件 相互接触的物体间有 两物体发生了 接触面 2 滑动摩擦力的方向 总跟接触面相切 并且跟物体的相对运动的方向相反 2 滑动摩擦力 滑动摩擦力 弹力存在 相对滑动 粗糙 3 滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力跟正压力成正比 也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比 公式 f fnf表示滑动摩擦力大小 fn表示正压力的大小 叫做动摩擦因数 两相对的互相的物体 由于存在而产生的阻碍相对运动趋势的力 1 静摩擦力的产生条件 a 相互接触的物体间有弹力存在 b 接触面粗糙 c 两物体有相对运动的趋势 2 静摩擦力的方向 总跟接触面相切 并总跟物体的相对运动趋势方向相反 3 静摩擦力 静止 接触 相对运动的趋势 3 静摩擦力的大小 两个物体之间静摩擦力的取值范围 其中fm为两个物体之间的最大静摩擦力 静摩擦力可以根据需要取上述范围中的任一值 与正压力无关 故静摩擦力的大小不能由公式直接计算 而应根据物体的实际运动情况 利用平衡条件或牛顿定律进行计算 0 f fm f fn 4 滑动摩擦力与静摩擦力的对比 下列各静止物体所受的弹力正确的是 各接触面均光滑见下图 1 弹力有无及方向的判断 解析 利用 档板 法 撤走c选项中的左斜板 撤走d选项中的n2对应触点 物体均不动 说明c d选项中n2不存在 a项中若撤走竖直 板 球沿斜面向下运动 说明n1存在 b选项中n1应垂直棒向上 选a 答案 a 假设法 分析物体间的弹力欲分析一物体的某一接触处是否有弹力作用 可先假设没有所接触的物体 看看被研究的物体有怎样的运动趋势 1 若被研究的物体倒向原接触物的一边 则两者之间有挤压的弹力 它们之间的弹力方向必与接触面 或接触点的切面 垂直 且指向受力物体的内部 2 若被研究的物体倒向远离接触物的一边 则两者之间只能产生拉伸的弹力 倘若仅是物体与细绳连接 它们之间的弹力方向必定沿绳指向各自的外部 3 若被研究的物体不动 则两者之间无弹力 如图2 1 1所示 a b两均匀直杆上端分别用细线悬挂于天花板上 下端搁置在水平地面上 处于静止状态 悬挂a杆的绳倾斜 悬挂b杆的绳恰好竖直 则关于两杆的受力情况 下列说法中正确的有 a a b杆都受三个力作用b a b杆都受四个力作用c a杆受三个力 b杆受四个力d a杆受四个力 b杆受三个力 答案 d 2008 合肥 如图2 1 2所示 将两个相同的条形磁铁吸在一起 置于水平桌面上 下面说法正确的是 a b对桌面的压力的大小等于a b的重力之和b a对b的压力大于a的重力c a对b的压力的大小等于a的重力d b对桌面的压力小于a b的重力之和 2 弹力大小的计算 解析 把条形磁铁a和b视为一个系统 在竖直方向上合外力为零 选项a对 d错 隔离a a受到三个力 即a的重力 b对a的支持力 方向向上 b对a的吸引力 方向向下 三个力的合力为零 支持力大于重力 a对b的压力大小等于b对a的支持力 大于a的重力 选项b对 c错 答案 ab 如图2 1 3所示 带斜面的小车在水平地面上 斜面倾角为 紧靠斜面有一质量为m的光滑球 试确定在下列状态下斜面对小球的弹力 1 小车向右匀速运动 2 小车向右以加速度a a gtan 做匀加速直线运动 3 小车向右以加速度a gtan 做匀加速直线运动 解析 1 用假设法分析 若球受到斜面的弹力 该弹力过接触点垂直斜面指向球心 则球将产生一个向右的加速度而不能处于平衡状态 因而小车匀速运动时 球只受到重力和水平车板的支持力 如图2 1 4 a 所示 当a gtan 时 n1 0 即水平车板对球无作用力 如图 c 所示 一质量为50kg的男孩在距离河流40m高的桥上做 蹦极跳 原长长度ab为14m的弹性绳一端缚着他的双脚 另一端则固定在桥上的a点 如图2 1 6 a 所示 然后男孩从桥面下坠直至贴近水面的最低点d 男孩的速率v跟下坠的距离h的变化关系如图2 1 6 b 所示 假定绳在整个运动过程中遵守胡克定律 不考虑空气阻力 男孩的大小和绳的质量 g取10m s2 求 1 当男孩在d点时 绳所储存的弹性势能 2 绳的劲度系数是多少 3 讨论男孩在ab bc和cd期间运动时作用于男孩的力的情况 解析 1 男孩在d点时速度为零 绳所储存的弹性势能等于男孩减少的重力势能 则ep mgh 50 10 40j 2 104j 2 男孩到c点时的速度最大 此时男孩的加速度为零 绳的拉力和男孩的重力大小相等 则mg kx 此时绳的伸长量为x 22m 14m 8m 解得绳的劲度系数为 3 由题图 b 可知 ab段是一条倾斜的直线 男孩仅受重力作用 bc段男孩受重力和绳的拉力作用 且重力大于拉力 cd段男孩受重力和绳的拉力作用 且重力小于拉力 答案 1 2 104j 2 62 5n m 3 见解析 判断下物体b是否受摩擦力作用 a和b相对静止 3 静摩擦力的有无及方向的判断 a 相对地面静止b 一起做匀速运动c 一起向右做匀加速直线运动d 一起向右做匀加速直线运动 解析 可用假设法判断 a b两种情况物体b都处于平衡状态 故b在水平方向上不受摩擦力 因为如果受摩擦力则b不能平衡 c中b如果不受摩擦力作用 则不能向右做匀加速直线运动 d中如果不存在摩擦力 则a物体不会一起向右做匀加速直线运动 故d情况b受到摩擦力作用 所以本题选c d 解法1 判定静摩擦力方向的依据是 静摩擦力的方向总是跟接触面相切 并且跟相对运动趋势的方向相反 步骤为 选研究对象 受静摩擦力作用的物体 选跟研究对象接触的物体为参考系 假设接触面光滑 找出研究对象相对参考系的速度方向 即相对运动趋势方向 静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反 解法2 根据物体的运动情况 利用平衡条件或牛顿第二定律判断 答案 cd 指明物体a在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向如图2 1 7 1 物体a静止于斜面上 如图甲所示 2 物体a受到水平拉力作用而仍静止在水平面上 如图乙所示 3 物体a放在车上 在刹车过程中a相对于车厢静止 如图丙所示 4 物体a在水平转台上 随转台一起匀速转动 如图丁所示 解析 运用假设法不难判断出图甲斜面上的物体有沿斜面向下滑动的趋势 所受的静摩擦力沿斜面向上 图乙中的物体a有向右滑动的趋势 所受静摩擦力沿水平面向左 判断静摩擦力方向 还可以根据共点力作用下物体的平衡条件或牛顿第二定律判断 图丙中 a物体随车一起向右减速运动 其加速度水平向左 故a物体所受静摩擦力水平向左 与加速度同向 图丁中 a物体随转台匀速转动 做匀速圆周运动 其加速度总指向圆心 则a受到的静摩擦力也总指向圆心 答案 1 沿斜面向上 2 水平向左 3 水平向左 4 总指向圆心 先假设接触面光滑 再分析在假设条件下物体是否发生相对滑动 然后分析在假设条件下物体是否发生相对滑动 若滑动 说明原来物体有相对运动趋势 且相对运动趋势与假设条件下的滑动方向相同 若不滑动 则说明原来物体就没有相对运动的趋势 2009 北京理综 18 如图2 1 8所示 将质量为m的滑块放在倾角为 的固定斜面上 滑块与斜面之间的动摩擦因数为 若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等 重力加速度为g 则 4 滑动摩擦力 图2 1 8 a 将滑块由静止释放 如果 tan 滑块将下滑b 给滑块沿斜面向下的初速度 如果 tan 滑块将减速下滑c 用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动 如果 tan 拉力大小应是2mgsin d 用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动 如果 tan 拉力大小应是mgsin 解析 由 tan 条件可知 mgcos mgsin 即滑动摩擦力等于重力沿斜面向下的分力 在沿斜面向上的拉力作用下滑块匀速上滑 滑块沿斜面方向合力为零 即拉力f拉 mgsin mgcos 2mgsin 答案 c 2006 浙江杭州质量检测 如图2 1 9所示 物体a b放在物体c上 水平力f作用于a 使a b c一起匀速运动 各接触面间的摩擦力的情况是 a a对c有向左的摩擦力b c对b有向左的摩擦力c 物体c受到三个摩擦力的作用d c对地有向右的摩擦力 解析 以a为研究对象 所受合外力为零 故c对a有向右的摩擦力 a对c有向左的摩擦力 选项a正确 对b 因其所受合外力为零 故b c间没有摩擦力 选项b错误 选a b c整体为研究对象 在f作用下向左匀速运动 所受合外力为零 故知地面对c有向右的摩擦力 c对地有向左的摩擦力 c受到a 地面给它的两个摩擦力的作用 选项c d均错误 答案为a 答案 a 例1 如图2 1 10所示 质量分别为m和m的两物体p和q叠放在倾角为 的斜面上 p q之间的动摩擦因数为 1 q与斜面间的动摩擦因数为 2 当它们从静止开始沿斜面滑下时 两物体始终保持相对静止 则物体p受到的摩擦力大小为 a 0b 1mgcos c 2mgcos d 1 2 mgcos 错解 根据公式f n和n mgcos 求得 p受到的摩擦力大小f 1mgcos