【得分宝典】高中物理 专题一第3章 相互作用

用心 爱心 专心1 得分宝典之高中物理专题一第得分宝典之高中物理专题一第 3 3 章章 相互作用相互作用 概述概述 本章涉及的知识点有力的图示 力的示意图 重力 重心 弹力 胡克定律 静摩擦 力 滑动摩擦力 力的合成与分解 平行四边形定则 受力分析 涉及的实验有探究弹力 和弹簧伸长量的关系 验证力的平行四边形定则 在高考考纲中 属于 级要求的知识点 有滑动摩擦力 动摩擦因数 静摩擦力 形变 弹性 胡克定律 属于 级要求的知识点 有力的合成与分解 高考的重点和热点是弹力 静摩擦力 滑动摩擦力 力的合成与分解 受力分析 常见的考题是斜面上的单物体 两物体 涉及弹簧的平衡问题等 题型多以选 择题借助平衡问题对本章知识命题 有时也与动力学综合命题考查 预测以后考查的重点 和热点 题型不会发生变化 仍以斜面上的物体问题 涉及弹簧的问题为主 考查受力分 析 摩擦力 力的计算等 近几年 单独命题的省份对本章的两个实验有考查 还有可能 出现在今后的高考力学实验小题中 要引起适当关注 知识梳理知识梳理 力 力 施力物体 受力物体 力的三要素 力的表示 力的图示 力的示意图 力的测量 测力计 分类 性质分 重力方向竖直向下 大小 G mg 弹力 1 产生条件 直接接触 接触面 上发生形变 2 方向 与形变的方向相反 摩 擦 力 1 产生条件 直接接触 发生形变 有相对运动或相对运动趋势 接 触面粗糙 2 方向 与相对运动方向或相对运 动趋势方向相反 3 大小 滑动摩擦力 F FN 静 摩擦力 0 F Fm 效 果 分 动力 拉 力 压力 合力等 力的 合成 与分 解 力的 合成 1 合成法则 平行四边形定则 2 合力范围 1212 FFFFF 力的 分解 1 分解法则 平行四边形定则 2 分解法则 效果分解 正交分解 知识点一知识点一 重力重力 基本相互作用基本相互作用 弹力弹力 摩擦力摩擦力 考纲解读考纲解读 用心 爱心 专心2 考纲内容要求名师解读 静摩擦 滑动摩擦 动摩擦因数 形变 弹性 胡克定律 矢量和标量 实验 探究弹簧的弹力和伸 长的关系 1 滑动摩擦 静摩擦 胡克定律 重力是高中物 理的基础和重点 贯穿整个力学及电磁学中 是高 考的热点 2 胡克定律单独考查以选择题出现 重力 弹力 摩擦力多为以选择题综合考查 常常是以连接体为 背景 以计算题命题时 多是结合动力学 电磁场 一同考查 难度在中等左右 3 动摩擦因数较少单独考查 常常以计算题或实 验题结合动力学或功能来考查 4 5 探究弹簧的弹力和伸长的关系 以填空题形式 出现 考查实验步骤 读数 数据处理等 基础巩固基础巩固 1 1 力的性质 1 物质性 力不能离开 单独存在 2 相互性 力的作用是 的 3 矢量性 力是 既有大小也有方向 4 独立性 一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其他力作用 2 2 力的效果 1 使受力的物体的 发生改变 2 使受力的物体的 发生改变 3 3 力的分类 1 按 命名的力 如重力 弹力 摩擦力 电场力 安培力 洛伦兹力等 2 按 命名的力 如拉力 压力 支持力 动力 阻力 浮力 向心力等 3 按研究对象分类 内力和 4 4 四种基本相互作用 万有引力作用 相互作用 相互作用 相互作用 5 重力是由于 而产生的 但地球对物体的吸引力 等于重力 重力 重力在数值上等于 时物体对水平支持面G 的压力或者对竖直悬绳的拉力 重力的方向是 或垂直于水平面向下 6 6 物体各部分受到的重力作用集中于一点 这一点叫物体的 物体的重 心与物体的 和 都有关系 质量均匀分布 形状规则的物体 其 重心在物体的 上 物体的重心 在物体上 如木工师傅用的 拐尺 它的重心就在拐尺的外边 7 7 弹力产生条件 1 两物体 2 物体间发生 两个条件缺一不可 绳的拉力指向绳 的方向 8 8 在弹性限度内 弹簧的弹力与形变量的大小成 弹力的公式是 9 9 用心 爱心 专心3 滑动摩擦力静摩擦力 产生条件 1 接触面粗糙 2 物体间有 3 物体间 1 接触面 2 物体间有压力 3 物体间 有 趋势 方向沿接触面 与 方向相反 沿接触面 与 趋势方向相反 大小 0 ffm FF 效果总是阻碍物体间的 总是阻碍物体间的 自我校对 1 1 1 物体 2 相互 3 矢量 4 无关 2 2 1 形状 2 运动状态 3 3 1 性质 2 效果 3 外力 4 4 电磁 强 弱 5 5 地球对物体的吸引 不一定 静止 竖直向下mg 6 6 重心 形状 质量分布 几何中心 不一定 7 7 1 直接接触 2 弹性形变 收缩 8 8 正比 Fkx 9 9 压力 相对滑动 相对运动 粗糙 相对静止 滑动 相对运动 相对运动 相对运动趋势 fN FF 实验探究实验探究 1 1 2 2 3 3 拓展实验 练一练 用心 爱心 专心4 1 为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小 你认为 方案更合理 2 若A和B的重力分别为 10 0N 和 20 0N 当A被拉动时 弹簧测力计 a 的示数 为 6 0N b 的示数为 11 0N c 的示数为 4 0N 则A B间的动摩擦因数为 力是成对出现的 用绳子拉物体时 物体同时也拉绳子 请思考 1 绳子的拉力方向可以与绳子不在一条直线上吗 2 绳子的拉力是绳子形变还是被拉物体的形变产生的 重点突破重点突破 一 直击考点 考点一考点一 弹力是否存在的判断弹力是否存在的判断 弹力是接触力 常以选择题形式考查是否存在弹力 或者通过选择题形式考查受力的 个数 直接接触且发生形变是弹力产生的条件 对于有形变但没有直接接触的物体之间是没 有弹力的 形变不明显的情况 是否存在弹力用 假设法 判断 即假设研究对象与其接 Fb Fc 甲 乙 B A A B a b c 大木块 小木块 弹簧测力计 直角平面 天平 砝码 用心 爱心 专心5 触的物体解除接触 若研究对象的运动状态不变 则此处不存在弹力 若运动状态改变 则此处一定存在弹力 装置中杆是拉力还是支持力的判断用替换法 用细绳替换装置中的杆 看能不能维持 原来的力学状态 如果杆换成绳 物体的状态不变 即杆对物体是拉力 如果杆换成绳 物体的状态改变 即杆对物体是推力 支持力 考点二考点二 弹力方向弹力方向 弹力方向一般通过选择题来考查 以计算题出现时 一般结合平衡条件或牛顿第二定 律来考查弹力的大小 弹力的方向与使物体发生形变的外力方向相反 弹力的作用点总是作用在使其发生形 变的物体上 即弹力作用在弹力的受力物体上 具体的弹力方向对照 6 种情况进行分析 1 轻绳对物体的弹力方向 沿绳指向绳收缩的方向 2 两物体相接触的部分都为平面时 弹力方向垂直于接触面指向受力的物体 3 一物体的点与另一物体的平面 或曲面 相接触时 弹力的方向过接触点 垂直 于平面 或曲面的切平面 且指向受力物体 如图 1 3 2 中的 A 点 4 球面与平面相接触时 弹力的方向过接触点和球心 垂直于平面且指向受力物体 5 两个球面相接触时 若有弹力 弹力的方向在两球心的连线上且指向受力物体 6 轻杆的弹力方向可以沿杆的方向 也可以不沿杆的方向 象图 1 3 2 中 A B 两点的弹力方向 例例 2 2 原创 如图 1 3 4 所示 楔形木块静置于水平粗糙地 面上 斜面与竖直墙之间放置一表面光滑的铁球 斜面倾角为 球的半径为R 球与斜面接触点为A 与竖直墙的接触点为 B 球心 是 O 球能处于静止状态 A 竖直墙对铁球没有弹力 B 斜面对铁球的弹力竖直向上 C 竖直墙对铁球的弹力过 B 点从 B 点指向 点 D 斜面对铁球的弹力过 点从 点指向 O 点 解析 如果没有竖直墙 球要下滑 故竖直墙对球有弹力 作用 因为是球与平面接触 弹力方向过接触点并通过球心 故选项 C 正确 同理分析 斜面对球的作用力过 点从 指向 O 选项 D 正确 答案 CD FA FB O A B 图 1 3 2 图 1 3 4 B 用心 爱心 专心6 点评 1 球面与平面相接触的问题较为常见 要清楚 这种情况的弹力的方向过 接触点和球心 垂直于平面且指向受力物体 2 本题竖直墙对铁球是否存在弹力 是先 用假设法来判断 然后才确定弹力的方向 考点三考点三 弹簧的弹力弹簧的弹力 弹簧的弹力常是通过与一个物体或两个物体连接以选择题形式出现 不仅考查胡克定 律 还常同时考查平衡条件及牛顿第二定律等 当以计算题出现时 多为与平衡条件 动 力学知识结合 难度中等 弹簧既可以对物体施加拉力 也可以施加支持力 弹簧的弹力可以根据受力分析和物 体的平衡条件或牛顿第二定律计算 也可以根据胡克定律计算 在弹性限度内 弹簧弹力 的大小与形变量之间的关系符合胡克定律 其表达式是 不是弹簧原长 也不是Fkx x 弹簧实际长度 而是弹簧的形变量 形变量等于弹簧实际长度与原长之差 的绝对值 弹簧的弹力不能瞬间突变 要变化需要一个过程 例例 3 3 一根大弹簧内套一根小弹簧 大弹簧比小弹簧长 0 2 m 它们 的一端平齐并固定在地面上 另一端自由 如图 1 3 5 所示 当压缩此组 合弹簧时 测得力与压缩距离之间的关系图线如图 1 3 6 所示 求这两根 弹簧的劲度系数 解析 设大弹簧和小弹簧的劲度系数分别为 由图 1 3 6 可 1 k 2 k 考点四考点四 探究弹力与形变量的实验探究弹力与形变量的实验 探究弹力与形变量的实验 以选择题出现时多是考查注意事项 以实验填空题出现时 多为考查实验步骤 读数 数据处理等 探索弹力与弹簧伸长的定量关系的装置如图 1 3 7 所示 弹簧受到拉力会伸长 平衡 时弹簧产生的弹力和外力大小相等 这样弹力的大小可以通过测定外 力的大小而得出 可以用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力 弹簧的 伸长量可用直尺测出 多测几组弹力与对应的弹簧伸长量F 的数据 用列表作图的方法探索出弹力与弹簧伸长的定量 0 xll 关系 图 1 3 5 图 1 3 7 用心 爱心 专心7 实验注意 1 每次增减砝码测有关长度时 均需保证弹簧及砝码不上下振动而处于静止状态 否则 弹簧弹力将可能与砝码重力不相等 2 建立平面直角坐标系时 两轴上单位长度所代表的量值要适当 不可过大 也不 可过小 3 描线的原则是 尽量使各点落在描画出的线上 少数点分布于线两侧 描出的线 不应是折线 而应是平滑的曲线 例例 4 4 某同学在做研究弹力和弹簧伸长的关系的实验中 设计了如图 1 3 8 所示的 实验装置 所用的钩码每只的质量都是 30 g 他先测出不挂钩码时弹簧 的自然长度 再将 5 个钩码逐个挂在弹簧的下端 每次都测出相应的弹 簧总长度 将数据填在了下面的表中 弹力始终未超过弹性限度 1 试根据这些实验数据计算弹力的大小填入表格内 并在图 1 3 9 给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的关系 图线 2 写出弹簧弹力与弹簧长 度之间的关系式 3 说明图线跟坐标轴交点的物理意义 钩码质量 g 0306090120150 弹簧总长 cm 6 0 0 7 1 5 8 3 4 9 4 8 10 6 4 11 7 9 弹力大小 N F N 1 6 1 2 0 8 0 4 0 L 10 2m 5 6 8 10 12 图 1 3 9 图 1 3 8 用心 爱心 专心8 考点五考点五 静摩擦力方向静摩擦力方向 静摩擦力的方向是考查的重点 常以选择题出现 有时还涉及连结体问题 静摩擦力的方向总跟接触面相切 并且跟物体相对运动趋势的方向相反 确定 静摩擦力的方向时 要先确定相对运动趋势的方向 确定相对运动趋势方向时 要以跟它 接触的物体为参考系 确定运动趋势的方向一般用假设法 即假设接触面光滑 分析物体 的相对运动方向 这个相对运动的方向就是相对运动趋势的方向 静摩擦力方向可能与运动方向相同 其为动力 也可能与运动方向相反 其为阻力 例例 5 5 指明物体 A 在以下三种情况下所受的静摩擦力的方向 1 物体 A 静止于斜面 如图 a 所示 2 物体 A 受到水平拉力 F 作用而仍静止在水平面上 如图 b 所示 3 A 始终相对车静止 一同向右加速运动 如图 c 所示 a b A F c 图 1 3 11 用心 爱心 专心9 点评 确定相对运动趋势的方向时 一定要选跟物体直接接触的物体作为参考系 然后 应用假设法确定相对运动的方向 进而确定相对运动趋势的方向 考点六考点六 静摩擦力静摩擦力的的大小大小 考查静摩擦力的大小 高考题型有选择题和计算题两种 单独考查静摩擦力的大小较 少 多结合平衡条件 牛顿第二定律 连结体等一并考查 静摩擦力没有计算公式 但有一个最大值 静摩擦力在零和最大静摩擦力 max FF 之间 即 max F max 0FF 静摩擦力大小有两种计算方法 一是根据平衡知识 二是根据牛顿 运动定律 例例 6 6 在图 1 3 12 中 如果使拉力不断增加 分别等于F 且知道当拉力等于时 物体 A 刚好开始运动 请求 A3N 4N 6N 6N 受到的静摩擦力和最大静摩擦力的大小 解析 A 在水平面上受两个力的作用 向右的拉力 向左的静摩擦力 根据二F f F 力平衡的知识 物体静止时 静摩擦力的大小等于拉力的大小 因此 本题 A 静止时受到 的静摩擦力分别是 3N 4N 本题的最大静摩擦力等于刚好使物体 A 运动时的外力 F 的值 即最大静摩擦力 max 6NF 滑动摩擦力的方向总跟物体的相对运动的方向相反 滑动摩擦力的方向与物体相对运动的 方向相反 有两层含义 一是可能与物体运动的方向相反 二是可能与物体运动的方向相 同 图 1 3 12 用心 爱心 专心10 例例 7 7 图 1 3 13 传送带 的上部水平 长为L 以速度向右匀速运动 0 v 今有一质量为m的物块以不同的速度滑上皮带左端 试分析以下情况物块受v 到的摩擦力的情况 1 2 3 4 0v 0 vv 0 vv 0 vv 解析 先分析是否有相对运动 如果速度相同就没有相 对运动 有相对 运动 时 确定相对运动方向 滑动摩擦力方 向与这个运动方 向相 反 1 时 因 物块相对传送带向左运动 故物块受到的滑动摩擦0v 0 vv 力的方向向右 2 时 物块相对传送带向左运动 物块受到向右的滑动摩擦力开始 0 vv 加速 3 时 物块与传送带保持相对静止 无相对运动 不受摩擦力 0 vv 4 时 物块相对传送带向右运动 物块受到向左的滑动摩擦力开始 0 vv 减速 答案 1 有向右的滑动摩擦力 2 有向右的滑动摩擦力 3 没有摩擦力 4 有向左的滑动摩擦力 点评 确定物体相对运动的方向时 是以跟它直接接触的物体为参考物 不一定是 以地球为参考物 考点八考点八 滑动摩擦力滑动摩擦力的的计算计算 滑动摩擦力的计算 题型有选择题和计算题两种 结合受力分析 平衡条件 运动学 动力学等时 多以计算题命题 难度中等 滑动摩擦力用计算大小 其中 是压力 不一定等于物体的重力 的 N FF N F N F 大小一般通过列垂直支持面方向的方程获取 是动摩擦因数 没有单位 值与接触面 的材料及粗糙程度有关 例例 8 8 原创 将一个质量为的物体置于粗糙水平m 地面上 按图 3 1 13 所示不同的做法 在力的作用下F 运动 设地面与物体各接触面的动摩擦因数相等 图乙 图丙中的力与水平方向的夹角为 计算物体三种情况F 下受到的摩擦力的大小 图 3 1 12 图 3 1 13 用心 爱心 专心11 二 走出误区二 走出误区 误区一误区一 混淆力的示意图和力的图示混淆力的示意图和力的图示 力的图示必须选定标度 用多长的线段表示多大的力 用有向线段表示出力的大小 方向和作用点 力的示意图不需要选定标度 只要表示出作用点和力的方向即可 例例 1 1 已知图 1 中 A B 两物体的重力分别为 30N 和 20N 且都 静止不动 试在图上分别画出它们所受重力的示意图 错解 选 0 5cm 长的线段表示 10N 的力 则 20N 用 1cm 长的线段 表示 30N 的力用 1 5cm 的线段表示 作出的两物体的重力示意图如 图 1 1 所示 原因 没有真正分清力的示意图和力的图示的区别 把二者混为一谈 正解 本题中 A B 两物体所受 重力的示意图如图 1 2 所示 原因 画力的示意图时 首先要 明确研究对象 即确定力的作用点 然后找出物体所受力的方向 最后从 作用点画出一个有向线段表示出力的 方向即可 误区二误区二 误误把个体的重心当成整体的重心把个体的重心当成整体的重心 重心位置与物体的形状和质量分布有关 重心不一定在物体上 个体的重心不一定与 整体的重心重合 两者重心的变化也不一定同步 例例 2 2 如图 2 所示 一个空心均匀球壳里面注满水 球的正下方有一个小孔 在水 由小孔慢慢流出的过程中 空心球壳和水的共同重心将会 A 一直下降 B 一直上升 C 先升高后降低 D 先降低后升高 错解 A 原因 水由小孔慢慢流出的过程中 水的重心逐渐降低 故本题选项 A 10N 图 1 1 GG 图 1 2 图 1 图 2 用心 爱心 专心12 正确 本题把水的重心当成了整体的重心 没有全面考虑水流完时 重心又回到球壳的球 心上这一特殊情况 正解 D 原因 重心的位置跟物体的形状和质量分布有关 当注满水时 重心必在球心 随着 水的流出 重心慢慢下降 当水流出一定量时 重心又慢慢上升 直至水流完时 重心又 回到球心 故球壳和水的共同重心将先降低后升高 选项 D 正确 误区三误区三 误误认为接触就有弹力认为接触就有弹力 接触分为实接触和虚接触 实接触发生形变产生弹力 虚接触不发生形变不产生弹力 实 虚接触不易区分时 可以用假设法来判断是否存在弹力 误区四误区四 误误认为静摩擦力认为静摩擦力的的方向与运动方向必共线方向与运动方向必共线 静摩擦力的方向可能与运动方向相同 也可能与运动方向相反 还可能与运动方向成 某一夹角 例例 4 4 下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中 正确的是 A 静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反 B 静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同 C 静摩擦力的方向可能与物体的运动方向垂直 D 静摩擦力的方向一定与物体的运动方向在一条直线运动 错解 D 原因 静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反 相对运动趋势的方向一定与物体 的运动方向在一条直线上 故选项 D 正确 其它项错误 正解 C 原因 静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反 至于它与运动方向的关系却有多 种情况 例如 加速运动的传送带上 相对传送带静止的物体 受到传送带的静摩擦力便 与物体运动的方向相同 相对传送带运动的物体 传送带受到物体的静摩擦力便与传送带 运动的方向相反 又如图 4 所示的 A B 两板夹着一个质量为的物体处于静止 则 A Bm 分别对物体有向上的静摩擦力和作用 且 由此 1f F 2f F 1 2ff FFmg Ff1Ff2 mg A B 图 4 用心 爱心 专心13 可知 静止的物体受到的静摩擦力不一定为零 若图 4 的整体一同水平向左匀速运动 物 体受到的静摩擦力与静止时还是相同 但此时静摩擦力的方向与物体运动方向垂直 若匀 速向右上方 或左下方 运动 则静摩擦力方向与物体运动方向成锐角 或钝角 因此摩 擦力的方向不一定与运动方向在一条直线上 由这两个事例 可知选项 A B D 均错误 选项 C 正确 巩固复习巩固复习 1 1 在 探索弹力和弹簧伸长的关系 实验中 以下说法正确的是 A 弹簧被拉伸时 不能超出它的弹性限度 B 用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力 应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C 用直尺测量弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D 用几个不同的弹簧 分别测出几组拉力与伸长量 得出拉力与伸长量之比相等 2 2 下面关于力的说法中正确的有 A 力的作用离不开施力物体 但可以没有受力物体 B 有的物体自己就有力 这个力不是另外的物体施加的 C 力是物体与物体间的相互作用 D 没有施力物体和受力物体 力照样存在 3 3 下列说法正确的是 A 物体受到的重力 就作用在重心上 其余部分不受重力 B 重力的大小可用弹簧秤称出 物体对弹簧秤的拉力或压力 就是物体受到的重力 C 在同一地方 质量大的物体受到的重力一定比质量小的物体受到的重力大 D 具有规则几何形状的物体的重心 不一定在其几何中心 4 4 下列说法正确的是 A 木块放在桌面上受到一个向上的弹力 这是由于木块发生微小形变而产生的 B 拿一根细竹杆拨动水中的木头 木头受到竹杆的弹力 这是由于木头发生形变而产 生的 C 绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向 D 挂在电线下面的电灯受到向上的拉力 是因为电线发生微小的形变而产生的 5 5 关于静摩擦力的说法 下列正确的是 A 静摩擦力的方向是与物体的相对运动趋势的方向相反 B 静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反 C 静摩擦力的大小可以用公式直接计算 N FF D 正压力越大 静摩擦力越大 6 6 关于滑动摩擦力 下列说法正确的是 A 压力越大 滑动摩擦力越大 B 压力不变 动摩擦因数不变 接触面积越大 滑动摩擦力越大 C 压力不变 动摩擦因数不变 速度越大 滑动摩擦力越大 D 动摩擦因数不变 压力越大 滑动摩擦力越大 7 7 一只弹簧秤的刻度线均匀 在弹簧的弹性限度内测量力 零点未调整 不挂重物时 读数为 2 N 挂 100 N 的重物时 读数为 92 N 当读数为 20 N 时 所挂重物的重力为 用心 爱心 专心14 A 16 N B 18 N C 20 N D 22 N 8 8 在 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 某同学根据 实验测出的弹簧所受拉力 F 和弹簧总长度 L 的数据 绘出如图 1 所 示图像 由图可知该弹簧 1 原长为 m 2 所受拉力和伸长量的比值为 N m 9 9 1 画出图 2 图 3 中 A 球受到的支持力或弹力方向 2 请在图 4 中画出杆和球所受的弹力 3 3 CD 提示 物体的各部分都受到重力 把物体的重力视为作用在重心上是一种等效方法 选项 A 错误 用弹簧秤测重力时 物体只有在静止或匀速运动时 物体对弹簧秤的拉力或 压力才等于重力 选项 B 错误 同一地方 根据可知 质量大的物体的重力必定Gmg 大 选项 C 正确 只有质量分布均匀 形状规则的物体 其重心才在几何中心上 选项 D 正确 4 4 CD 提示 绳只能发生拉伸形变 故绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收 缩的方向 选项 C 正确 弹力是由弹力的施力物体形变产生的 木块受到的弹力是该力的 施力物体桌面形变产生的 选项 A 错误 同理 选项 B 错误 选项 D 正确 5 5 A 提示 静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势的方向相反 选项 A 正确 选项 B 错误 静摩擦力没有计算公式 选项 错误 正压力越大 如果没有相对运动趋势 静摩 擦力也是零 故选项 D 错误 6 6 D 提示 滑动摩擦力与接触面积大小无关 与速度大小无关 与压力和动摩擦因数 有关 压力越大 如果光滑 滑动摩擦力是零 7 7 C 提示 挂 100 N 重物时 弹力大小为 92 N 2 N 90N 弹力和弹簧伸长成正比 图 1 图 2图 3 图 4 用心 爱心 专心15 弹力为 20 N 2 N 18 N 时 对应重物的重力为 20N 8 8 1 0 20 2 100 提示 1 图像与 L 轴的交点表示弹簧的原长 从图上读出20 cm 0 20 m 0 L 2 拉力与弹簧的伸长量成正比 比值大小等于图像的斜率 可解得 0 100N m F k LL 3 球挤压墙壁且拉紧绳子 所以墙对球的弹力与墙面垂直 绳子对球的弹力沿绳子的 方向向上 如图丙所示 提高训练提高训练 1010 一物块在水平力拉动下 沿静止的水平传送带由 A 端运动到 B 端 如图 5 甲所m 示 这时所受摩擦力的大小为 现开动 1 F 机器让传送带向左匀速运动 再次将同样 的物块由传送带的左端匀速拉到右端 m 这时所受摩擦力的大小为 如图乙所示 2 F 则 的大小关系满足 1 F 2 F A B C D 上述三种情况都有可能 12 FF 12 FF 12 FF 1111 运动员双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速滑下时 他所受到的摩擦力分别为 和 那么下列说法正确的是 1 F 2 F A 是滑动摩擦力 方向向上 是滑动摩擦力 方向向下 1 F 2 F 12 FF 图 5 用心 爱心 专心16 B 是滑动摩擦力 方向向下 是滑动摩擦力 方向向上 1 F 2 F 12 FF C 是静摩擦力 方向向上 是滑动摩擦力 方向向上 1 F 2 F 12 FF D 是静摩擦力 方向向上 是滑动摩擦力 方向向下 1 F 2 F 12 FF 1212 A B C 三个物体通过细线和光滑的滑轮相连 处于静止状态 如图 6 甲所示 C 是一箱砂子 砂子和箱的重力都等于 G 动滑轮的质量不计 现打开箱子下端开口 使砂 子均匀流出 经过时间 t0砂子流完 则图乙中能表示在此过程中桌面对物体 B 的摩擦力 f 随时间变化的关系图象是 1313 2011 江苏 某同学在探究摩擦力的实验中采取了如图 7 所示的操作 将一个长 方体木块放在水平桌面上 然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力F 并用另外一 个传感器对木块的运动状态进行监测 表 1 是她记录的实验数据 木块的重力为 10 00N 重力加速度g 9 80m s2 根据表格中的数据回答下列问题 答案保留 3 位有效数字 1 木块与桌面间的最大静摩擦力 fm F一定不小于 N 2 木块与桌面间的动摩擦因数 3 木块匀加速运动时受到的摩擦力 f F N 1414 改编 木块 A B 分别重 50 N 和 60 N 它们 与水平地面之间的动摩擦因数均为 0 25 夹在 A B 之 间的轻弹簧被压缩了 2 弹簧的劲度系数为 400N m 系统置于水平地面上静止不动 现用 F 1 N 的水平拉力 作用在木块 B 上 如图 8 所示 用力 F 作用后 木块 B 所受摩擦力大小是 N 木块 A 所受摩擦力大小是 N 1515 某实验小组用如图 9 所示的装置测量弹簧的劲度系数k 当挂在弹簧下端的砝码 处于静止状态时 测出弹簧受到的拉力F与对应的弹簧长度L 弹簧始终在弹性限度内 实验次数运动状态水平拉力 F N 1静止3 62 2静止4 00 3匀速4 01 4匀加速5 01 5匀加速5 49 F 图 7 图 8 用心 爱心 专心17 列表记录如下 因为逐差法常用于处理自变量 等间距变化的数据组 所以小组一成员用逐差法处理数据 具体如下 将表中第三列相邻 的两项求差 得出弹簧伸长量 L Li Li 1 每个 L都是与相同的拉力 F 0 49N 相对应的伸长量 求出 L的平均值 cm 1 47cm L L2 L1 L3 L2 L6 L5 5 L6 L1 5 67 55 60 20 5 故该弹簧的劲度系数为k 0 333N cm 0 49N 1 47cm 该成员在实验数据处理中存在的问题是 请你用逐差法处理表格中的数据 尽量精确计算出弹簧的劲度系数k N cm 结果保留三位有效数字 1616 某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系 并测弹簧的劲度系数k 做法是先 将待测弹簧的一端固定在铁架台上 然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧 并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上 当弹簧自然下垂时 指针指示的刻度数值记作 L0 弹簧下端挂一个 50g 的砝码时 指针指示的刻度数值记作L1 弹簧下端挂两个 50g 的 砝码时 指针指示的刻度数值记作L2 挂七个 50g 的砝码时 指针指示的刻度数值 记作 L7 1 下表记录的是该同学已测出的 6 个值 其中有两个数值在记录时有误 它们的代 表符号分别是 和 测量记录表 代表符号 L0L1L2L3L4L5L6L7 刻度数值 cm 1 703 405 108 6010 312 1 2 实验中 L3和 L7两个值还没有测定 请你根据图 10 将这两个测量值填入记录表 中 3 为充分利用测量数据 该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差 分别计算 出了三个差值 d1 L4 L0 6 90 cm d2 L5 L1 6 90 cm d3 L6 L2 7 00 cm 请你给 出第 4 个差值 d4 cm 实验次数 i Fi N Li cm 10 4960 20 20 9861 60 31 4763 05 41 9664 65 52 4566 10 62 9467 55 图 9 图 10 用心 爱心 专心18 4 根据以上差值 可以求出每增加 50g 砝码的弹簧平均伸长量 用L L d1 d2 d3 d4表示的式子为 代入数据解得 cm L L 5 计算弹簧的劲度系数k N m g取 9 8m s2 1717 如图 11 所示 皮带传动中 两轮的 1 O 轴固定 当主动轮逆时针转动时 不打滑的皮带 2 O 1 O 也使从动轮逆时针转动 试确定二轮边缘上 A 点和 2 O B 点所受摩擦力的方向 1818 如图 12 所示 水平面上有一重 40N 的物体 受到 F1 12N 和 F2 6N 的水平力作用 而保持静止 已知物体与水平面间的动摩擦因数为 0 2 求 1 此时物体所受的摩擦力多大 2 若将 F1撤去后 物体受到的摩擦力多大 3 若将 F2撤去后 物体受到的摩擦力多大 1313 1 4 01N 2 0 401 3 4 01N 提示 最大静摩擦力大于滑动摩擦力 匀速运动时 拉力等于滑动摩擦力 根据 计算动摩擦因数 木块匀加速运动时受到的摩擦力为滑动摩擦力 等于匀速运 f Fmg 动时的拉力 1414 9 8 提示 原来弹簧的弹力 1 400 0 02N 8NFkx 加上 1N 的力后 B 向0 25 60N 15N fBB FG 0 25 50N 12 5N fAA FG 右的力 故 B 不会运动 B 受到向左的静摩擦力 A 1 9 fB FFNF 1 9N fB FFF 图 12 图 11 用心 爱心 专心19 的受力与先前相同 受到的向右静摩擦力 1 8N fA FF 1616 1 L5 L6 2 6 85 14 05 3 L7 L3 7 20 4 1 75 5 28 d1 d2 d3 d4 4 4 提示 1 根据毫米刻度尺的有效数字读数规则 毫米刻度尺读数要估读一位 即以 毫米为单位时 小数点之后要有一位数字 易知L5 L6两个数据读取错误 2 读取指针指示的刻度数值时 要先判断刻度尺的哪一端刻度标值小 根据表格已 知读数 可知本题刻度尺上端的刻度值小 因而 3 6 85cmL 7 14 05cmL 3 473 14 05cm6 85cm 7 20cmdLL 4 本题数据的处理采用了逐差法 为减小误差还采用了取平均值法 1 1 4 d L 2 2 4 d L 3 3 4 d L 4 4 4 d L 1234 4 LLLL L 代入数据解得 1234 44 dddd 1 75cmL 5 劲度系数等于弹力与弹簧形变量之比 不是弹力与弹簧长度之比 3 2 50 109 8 N m 28N m 1 75 10 mg k L 用心 爱心 专心20 知识点二知识点二 力的合成与分解力的合成与分解 考纲解读考纲解读 考纲内容要求名师解读 矢量和标量 力的合成与分解 实验 验证力的平行四边形 定则 1 力的合成与分解 矢量及标量的运算法则 贯 穿静力学 动力学 电磁学中 它是高中物理的基 础 也是高考的热点 2 力的合成与分解有直接以选择题命题 也有结 合平衡条件 动力学的选择题命题 以计算题命题 时 多结合动力学问题 3 本知识点的考查常结合 STS 问题立意命题 本 节的实验以实验填空形式命题 考查注意事项 步 骤 数据处理等 难度易或中等偏易 基础巩固基础巩固 1 1 一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用所产生的效果 这个力就叫 做那几个力的 那几个力就叫做这个力的 合力与它的分力在作用效 果上是一种 关系 2 2 叫力的合成 叫力 的分解 3 3 作用在物体的 或者它们的作用线相交于 的力是共点力 4 4 平行四边形定则 求两个互成角度的共点力 F1 F2的合力 可以把表示 F1 F2的 线段作为 作平行四边形 这两条邻边之间的 即表示合力的大小和方 向 两个共点力 F1 F2的合力的取值范围是 两个共点力大小相 等且夹角为 时 合力与分力相等 5 5 既有大小又有方向 相加时遵从 或 的物理 量叫做矢量 只有大小 没有方向 求和时按照 相加的物理量叫做标量 用心 爱心 专心21 自我校对 1 1 相同 合力 分力 等效 2 2 求几个力的合力的过程 已知一个力求它的的分力的过程 3 3 同一点 同一点 4 4 邻边 对角线 120 1212 FFFFF 5 5 平行四边定则 三角形定则 算术法则 实验探究实验探究 1 1 2 2 3 3 拓展实验 利用身边器材验证力的平行四边形定则利用身边器材验证力的平行四边形定则 准备两个弹簧秤 一张白纸 装满水的水杯 一支铅笔 一把刻度尺 长约 30cm 的细 绳 验证力的平行四边形定则 某同学在家验证的步骤如下 A 在墙上贴一张白纸用来记录弹 簧秤弹力的大小和方向 B 在一个弹簧秤的下端悬挂一装 满水的水杯 记下静止时弹簧秤的读 数 F C 将一根大约 30 cm 长的细线从 杯带中穿过 再将细线两端分别拴在 两个弹簧秤的挂钩上 在靠近白纸处 用手对称地拉开细线 使两个弹簧秤 的示数相等 在白纸上记下细线的方 向 弹簧秤的示数如图甲所示 D 在白纸上按一定标度作出两个 弹簧秤的弹力的图示 如图乙所示 根据力的平行四边形定 则可求出这两个力的合 力 F 练一练 1 在步骤 C 中 弹簧秤的读数为 N 2 在步骤 D 中 合力 N F 3 若 就可以验证力的平行四边形定则 参考答案 1 3 00 2 5 2 0 2 3 在竖直方向且数值与 F 近似相等 F 装水的 水杯 铅笔 刻度尺 用心 爱心 专心22 重点突破重点突破 一 直击考点一 直击考点 考点一考点一 力的合成力的合成 力的合成多以选择题出现 常涉及平衡知识 以计算题出现时 常涉及正交分解法 平衡条件 动力学等 难度中等 作用在物体的同一点 或者它们的作用线相交于同一点的力是共点力 合力与分力是 等效替代关系 合力可以比分力都大 都小 相等 或大于一分力 小于另一分力 力的 合成遵循平行四边形定则 不论力的性质是否相同 任何两个力都可以合成 求合力的方法有 1 作图法 步骤 a 先选取统一标度 如cm 长的线段表示N 的力 b 在同 0 x 0 F 一点作出要合成的那两个力的图示 c 根据平行四边形定则作出合成图 d 用刻度尺测出 与那两力共点的对角线长度cm 则合力大小 用量角器测出合力与某分x 0 0 N x FF x F 力或的夹角 1 F 2 F 注意 标度必须统一 合力和分力的作用点必须相同 合成图上要标出刻度线 且实线与虚线要分清 2 计算法 先作出力的合成示意图 不用选标度 然后运用数学知识 如正弦定 理 余弦定理 相似三角形或直角三角形知识 求解 3 公式法 式中是 22 1212 2cosFFFF F 1 22 sin tan cos F FF 1 F 之间的夹角 是合力与之间的夹角 2 F F 2 F 4 正交分解法 以共点力的作用点为坐标原点建立一个平面直角坐标系 让尽可能 多的力在两个坐标轴上 首先把各个力向两个坐标轴方向进行分解为两个分力 其次求出 两个坐标轴上各个分力的合力 最后根据计算合力 根据 x F y F 22 xy FFF 计算合力与轴的夹角 tan y x F F x 用心 爱心 专心23 例例 1 1 把一个物体放在倾角为 37O的斜面上 物体处于静止状态 已知物体受到斜面 的支持力为 40N 受斜面的摩擦力为 30N 求这两个力的合力 分别用作图法和解析法求解 解析 解法一 用做图法求解 设支持力为 F1 摩擦力为 F2 选 5mm 长线段表示 10N 做出力的 平行四边形 如图 3 2 1 所示 表示 F1的线段长 20mm 表示 F2的 线段长 15mrn 用刻度尺量得表示合力的对角线长 25mm 所以合力 的大小 50N 用量角器量得 F 与 F1夹角约为 37O 25 10N 5 F 解法二 计算法求解 用 F1表示支持力 用 F2表示摩擦力 做出受力示意图 并做出 力的平行四边形示意图 如右图 不用标标度 因为支持力与摩擦 力相互垂直 所以力的平行四边形为矩形 根据勾股定理得 故 2222 12 4030 N 50NFFF 1 cos0 8 F F 即方向竖直向上 37O 答案 36 7N 方向与方程成 2 F 1 tan 1 1317 点评 计算每个坐标轴上的分合力时 与坐标轴正方向相同的分力取正值 相反的 图 3 2 1 用心 爱心 专心24 分力取负值 考点二考点二 力的分解力的分解 力的分解单独考查时是以选择题出现 也有结合共点力平衡的选择题 计算题出现时 多涉及三力以上的平衡或动力学问题 力的分解有两种情况 一是按力的作用效果分解 二是正交分解 力的分解遵循平行 四边形定则 具体步骤 把一个已知力 F 作为平行四边形的对角线 画平行四边形 与力 F 共点的 平行四边形的两条邻边就表示两个分力的大小与方向 四种力的分解情况 1 已知两分力的方向 有唯一解 如图 1 所示 要求 把已知力 F 分解成沿 OA OB 方向的两个分力 可从 F 的矢端作 OA OB 的平行线 画出力的平 行四边形得两分力 1 F 2 F 2 已知一个分力的大小和方向 有唯一解 如图 2 所示 已知力F和它的一个分力为 则连接合力F和分力的矢端 即可作 1 F 1 F 出力的平行四边形得另一个分力 2 F 3 已知力 F 及其一个分力的方向和另一个分力的大小 无解 一解或两解 如图 3 所示 已知力 F 的一个分力沿 OA 方向和另一个 1 F 分力大小 我们可以采取以合力F的矢端为圆心 以分力 2 F 的长度为半径作圆弧 设交 OA 直线有两点 作出力的平四边 2 F 图 1图 2 图 3 F O A F1 图 3a图 3b 图 3c F O A F1 用心 爱心 专心25 形后 依次可得两组分力 和 1 F 2 F 1 F 如图 3a 所示 2 F 以F矢端为圆心 以为半径作圆 当圆弧与 2 F OA 线相切时 此时的平行四边形就变成了一矩形 如图 3b 所示 以F矢端为圆心 以为半径作圆 圆弧与 2 F OA 线不相交也不相切时 如图 3c 所示 则没有解 以F矢端为圆心 以 为半径作 2 F 2 FF 圆 圆弧与 OA 线相交一次时 如图 3d 所示 则有惟一解 4 已知力及其两个分力 的大小 一解 两解或无解 F 1 F 2 F 以的尾端为圆心 以的长度为半径画圆弧 以的矢端为圆心 以的长度为F 1 FF 2 F 半径画圆弧 若两圆弧相交两次 如图 4a 所示 则有两组解 若恰好两圆弧相切 分外切 和内切两种 如图 4b 所示 则有唯一解 若两圆弧不相切也不相交 如图 4c 所示 则没 有解 F2 O A F1 F 图 3d 用心 爱心 专心26 例例 3 3 如图 4 所示 重力为 500 N 的人通过绕过定滑轮的轻绳牵引重 200 N 的物体 当绳与水平面成 60O角时 物体静止 不计滑轮与绳的摩擦 求地面对人的支持力和摩擦 力 考点三考点三 受力分析受力分析 受力分析直接考查时 多是以连结体情景的选择题出现 直接考查某物体的受力个数 以计算题出现时 多是结合动力学 电场 磁场知识以综合题出现 受力分析时要按照先重力 再弹力 摩擦力 后其他力的顺序进行 判断某个力存在与否的方法 从力的概念出发寻找施力物体 从力 的性质角度寻找产生的原因 根据力的效果寻找是否产生形变或改变 运动状态 分析力时 只分析根据性质命名的力 不要把按效果分解 或合成的力分析进去 找不到施力物体的力不用分析 对几个物体 的整体进行受力分析时 只分析外力 不分析物体之间的内力 例例 4 4 如图 5 所示 物体 A 被固定在竖直墙面上 在力 F 作用下 A B 保持静止 物体 B 的受力个数可能为 A 2 B 3 C 4 D 5 解析 1 若 则 B 只受重力和F作用 B FG B G 2 若 B 要保持竖直方向合力为零 则 A 对 B 有弹力 B FG 作用 B 要保持水平方向合力为零 则 A 对 B 有沿接触面向下的摩擦 AB F 图 5 1 图 5 用心 爱心 专心27 力作用 或 B 有沿接触面向上运动趋势 受力分析如图 5 1 所示 f F 答案 AC 点评 受力分析时 一定要先确定研究对象是整体还是其中的一部分 然后再按受 力分析的一般顺序分析受力 分析整体的受力时 整体内部物体之间的力属于内力 不用 分析 考点四考点四 验证力的平行四边形定则实验验证力的平行四边形定则实验 高考对该实验的考查 多是以选择题形式考查实验 的注意事项 偏差 以填空形式考查实验步骤 读数 以作图形式考查作图及分析能力 实验装置如图 6 所示 1 用弹簧秤测拉力时 应 使拉力沿弹簧秤的轴线方向 橡皮条 弹簧秤和细绳套 应位于与纸面平行的同一平面内 两个分力 F1 F2间夹 角不要太大或太小 30O 90O 2 同一次实验中 橡皮条拉长后的结点位置 O 必须保持不变 3 不要超过弹簧秤的量程 使用前应检查弹簧秤是否需要调零 方法是将弹簧秤竖 直挂起 如指针不指零位 就需调零 一般是通过移动指针来调零 读数时 首先要找出 零刻度 再进行读数 例例 5 5 橡皮筋的一端固定在 A 点 另一端拴上两根细绳 每根细绳分 别连着一个量程为 5N 最小刻度为 0 1N 的弹簧测力计 沿着两个不同 的方向拉弹簧测力计 当橡皮筋的活 动端拉到 O 点时 两根细绳相互垂直 如图 7 所示 这时弹簧测力计的读数 可从图中读出 1 由图可读得两个相互垂直 的拉力的大小分别为 N 和 N 只须读到 0 1N 牛 2 在本题的虚线方格纸上按 作图法的要求画出这两个力及它们的 合力 解析 读弹簧秤示数时 应注 意首先找零刻度 尤其是竖直放置的那个弹簧秤是倒置 它的读数是 2 5N 而不是 3 5N 水平放置的弹簧秤读数是 4 0N 答案 1 4 0 2 5 2 如图 7 1 所示 点评 如果本题没有 只须读到 0 1N 的说明 则读本题精确度为 0 1N 的弹簧秤读数时 要估读到 0 01N 那么本题的读数分别为 2N 5 0 0 1N 2 50N 4 00N 1 F 2 F 二 走出误区二 走出误区 误区一误区一 误把误把合力 分力都作为物体受到的力合力 分力都作为物体受到的力 图 6 图 7 图 7 1 用心 爱心 专心28 受力分析时 合力及其分力只能考虑其一 不能同时考虑 静止在斜面上的物体 重 力只能分解成沿斜面方向的分力和使物体压紧斜面的力 或垂直于斜面方向的力 不能说 成重力分解成使物体下滑的力和对斜面的压力 物体静止时 不能用滑动摩擦力的公式计 算 两个力大小相等时 若受力物体不是同一个 就决不会成为一对平衡力 例例 1 1 图 8 中 是静止在斜面上物体的重力的两个分力 物体与斜面间的动摩 1 F 2 F 擦因数是 则下列说法中不正确的是 A 物体同时受到 的作用G 1 F 2 F B