专题三力学相互作用高三.docx

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专题三力学相互作用高三

专题三力学相互作用

基础知识

1.力的定义：

力是物体与物体的作用。

（结合牛顿第三定律理解）

2.力的作用效果：

使物体的运动状态发生改变或使物体发生形变。

3.力的分类

（1）按性质分（产生原因）：

重力、弹力、摩擦力、电场力，磁场力等（一定要有施力物体）

（2）按效果分（作用效果）：

压力、支持力、拉力、推力、动力、阻力、合力、分力、向心力等（不一定要有施力物体）

4.力的三要素

研究力：

按性质分类，分析产生原因和三要素

一．重力

1.产生：

重力产生是地球的吸引，但不能说是地球的吸引力。

2．大小：

G＝mg

同一地点g不变，g会随地球纬度、高度、深度而变化。

3．方向：

总是竖直向下，也是垂直水平面向下。

垂直面向下就不对。

4．作用点：

重心

（1）定义：

各部分重力的等效作用点，或各部分所受到的重力的合力的作用点，叫物体的重心。

看图理解等效替代和重心的效果。

懂得流体，杆，绳的重心选取。

高中物理常用的三个理想模型是：

针对训练

1.有一圆形的均匀薄板，若将其中央再挖掉一个小圆板成一个圆环，如图（a）、（b）所示，下面说法正确的是：

A．重心向外侧偏移，重力减小

B．重力和重心都没有变

C．重力减小，重心位置没有变

D．重力减小，重心位置不存在．

2.有一等边三角形ABC，在B.C两点各放一个质量为m的小球，在A点放一个质量为2m的小球。

问：

球组的重心在何处？

2.弹力

基础知识

1．产生：

发生弹性形变的物体对与它接触的物体产生的作用力。

2．产生条件：

①相互接触且挤压②发生弹性形变

在物体的弹性限度内，同一物体的形变量越大，弹力越大。

3.弹力大小

胡克定律（弹簧适用）

在弹性限度内，F=kx或F=K（L-L0）或ΔF=KΔx

练习：

比较下图中TAB和TBC，TDE和TEF的大小（两物体重力相同，B为接点,E为光滑挂钩或定滑轮）

4.弹力方向

类型

方向的判定

举例

接触方式

面与面

与接触面垂直，指向受力物体

点与面

与接触面垂直且过“点”

点与点

与公共切面垂直，沿圆半径方向

轻绳，弹簧

沿绳收缩的方向

沿弹簧方向推或拉

轻杆

一端自由转动，沿杆，

拉伸时沿收缩的方向，

压缩时沿伸长的方向

一端固定，杆的弹力可沿任何方向，由平衡法或动力学方法求解

针对训练

1.一根弹簧在弹性限度内，对其施加30N的拉力时，其长为20cm，对其施加30N的压力时，其长为14cm，则该弹簧的自然长度是多少？

其劲度系数是多少？

2.如上最后一图所示,质量均为m的A,B两球用轻绳相连并悬持起来,此时绳a对A球的弹力大小为,绳b对B球的弹力大小为.若将a绳剪断,则剪断的瞬间,绳b对B球的弹力大小为.若将a绳换成弹簧,则在a绳剪断的瞬间,弹簧对B球的弹力大小为.

3.画出上图中物体悬挂点的受力示意图

三.摩擦力

基础知识

定义：

一个物体在另一个物体上滑动时，或者在另一个物体上有滑动的趋势时我们会感到它们之间有相互阻碍的作用，这就是摩擦力。

（一）滑动摩擦力

1．产生条件：

①两个物体直接接触、相互挤压有弹力产生。

②接触面粗糙。

③接触面上发生相对运动。

2．方向：

与相对运动方向相反。

与运动方向

3．大小：

F＝μFN

1FN为正压力（压力是弹力，不是重力，压力的大小与重力的大小不一定相等）

②μ是比例常数，称为动摩擦因数，没有单位，只有大小，与接触面的粗糙程度有关。

③计算公式表明：

滑动摩擦力F的大小只由μ和FN共同决定，跟物体的运动情况、接触面的大小等无关。

（二）．静摩擦力

1.产生条件：

①两物体直接接触、相互挤压有弹力产生；②接触面粗糙；

③两物体保持相对静止但有相对运动趋势。

2.大小：

平衡问题可根据二力平衡条件判断，两物体间实际发生的

静摩擦力F在零和最大静摩擦力Fmax之间0＜F≤Fmax

动力学运用容易被忽略

3.方向：

与相对运动趋势相反。

突破摩擦力难点的方法

能区别运动和相对运动：

能用双手感悟：

①摩擦力与运动方向可以相同、相反、垂直及成任意夹角。

②静止物体既会受静摩擦力又会受滑动摩擦力，运动物体既会受静摩擦力又会受滑动摩擦力.

③摩擦力既可作动力又可作阻力

针对训练

1.以下关于滑动摩擦力的说法中正确的是：

A．滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反；

B．滑动摩擦力总是阻碍物体的运动；

C．滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反；

D．滑动摩擦力是成对产生的，两个互相接触的物体在发生相对运动时，它们都要受到滑动摩擦力的作用．

2.物体与竖直墙壁的动摩擦因数为μ，物体的质量为m，当物体沿着墙壁自由下落时，物体受到的滑动摩擦力是多大？

3.关于静摩擦力的说法，下列正确的有：

A．静摩擦力的方向总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．两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力的作用；

D．受静摩擦力作用的物体一定是静止的．

四.受力分析

受力分析口诀：

1.画出下列图中物体A、B的受力示意图

2.两个物体A和B的质量分别为M、m，用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止于水平地面上，如图所示，不计摩擦，A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力大小分别是：

A．mg，（M－m）g；

B．mg，Mg；

C．（M－m）g，Mg；

D．（M＋m）g，（M－m）g．

3.在下图中，若两物体的质量分别为mA＝2kg、mB＝4kg，A、B间动摩擦因数μ1＝0.2，B与地面间动摩擦因数μ2＝0.4．用水平拉力F作用在B上后，A、B间、B与地面间都发生了相对滑动．求各接触面间摩擦力的大小（g＝10N/kg）．

4.如右上图，在水平面上向右运动的物体，质量为20kg．物体与水平面的μ＝0.1，在运动过程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力的作用，则物体受到的滑动摩擦力为多少？

（g＝10N/kg）：

5.运动员用双手握住竖直的竹杆匀速攀上和匀速下滑，他所受的摩擦力分别是f1和f2，那么：

A．f1向下，f2向上，且f1＝f2B．f1向下，f2向上，且f1＞f2

C．f1向上，f2向上，且f1＝f2D．f1向上，f2向下，且f1＝f2

6..如图所示，弹簧秤和细线的重力不计，一切摩擦不计，重物的重力

，则弹簧秤

和

的读数分别是（）

A．

，

B．

，

C．

，

D．

，

7.一块长l、质量为m的均匀木板，放在水平桌面上，木板与桌面间动摩擦因数为μ．当木板受到水平推力F向右运动伸出桌面1/3时，木板受到的摩擦力等于______．

8..如上图所示，位于斜面上的物块m在沿斜面上的力F作用下处于静止状态，则斜面对物体的静摩擦力（　　）

A．方向可能沿斜面向上B．方向可能沿斜面向下

C．大小可能等于零D．大小可能等于

9.甲工厂里用水平放置的传送带运送工件，工件随传送带一起做匀速运动（不计空气等阻力作用），乙工厂里用倾斜放置的传送带向上运送工件，工件随传送带一起做匀速运动，则（

A．因为工件在运动，所以甲、乙两种情况工件都受到与运动方向相反的摩擦力

B．因为工件在运动，所以甲、乙两种情况工件都受到与运动方向相同的摩擦力

C．因为甲情况工件与传送带之间不存在相对运动趋势，所以工件不受摩擦力作用

D．因为乙情况工件有沿传送带下滑的相对运动趋势，所以工件受沿倾斜面向上的静摩擦力作用

10.如图所示是皮带传动装置的示意图．O1为主动轮，O2为从动轮，上方呈水平状态，当O1匀速转动时，重10N的物体随皮带一起运动，无相对滑动，若物体与皮带间的最大静摩擦力为5N，则（）

A．物体受到的静摩擦力为5N

B．物体受到的静摩擦力小于5N，但不为零

C．皮带上Q点受到的静摩擦力方向向下

D．皮带上P点受到的静摩擦力方向向上

11.如图所示，

为长木板，在水平面上以速度v1向右运动，物块

在木板

的上面以速度v2向右运动．下列判断正确的是（）

A．若是v1=v2，

、

之间无滑动摩擦力

B．若是v1＞v2，

受到了

所施加向右的滑动摩擦力

C．若是v1＜v2，

受到了

所施加向右的滑动摩擦力

D．若是v1＞v2，

受到了

所施加向左的滑动摩擦力

滚动练习

1.如图所示，质量相同的木块A、B，用轻弹簧连接，置于光滑的水平面上，开始时弹簧处于自然状态.今用水平恒力F推木块A，则弹簧在第一次被压缩到最短的过程中，下列说法正确的为（  ）

A.A、B速度相同时，加速度aA=aBB.A、B速度相同时，加速度aA>aB

C.A、B加速度相同时，速度aA>aBD.A、B加速度相同时，速度aA

2.如图所示,直径为d的纸质圆筒以及角速度ω绕轴心O匀速转动，一子弹对准圆筒并沿直径方向射入圆筒，若圆筒旋转一周内，子弹穿过圆筒仅留下一个孔，则子弹的速度为：

（）

专题四力学方法

1.基础知识

（一）矢量与标量

1.矢量：

既有大小，又有方向，且加法运算遵循平行四边形定则的物理量。

高中学习的矢量有：

2.电流既有大小，又有方向，是。

一条直线上的矢量用+、-表示方向。

3.标量也有+、-，请说明下列标量+、-的含义：

电荷温度

功重力势能电势能电势电势差

（二）两角相等定理：

一个角的两边分别平行（或垂直）于另一个角的两边，那么这两个角相等（或互补）.（万能定理）

（三）平衡状态

共点力作用下物体的平衡条件

1.平衡状态:

如果一个物体保持或，我们就说这个物体处于平衡状态。

2.共点力的平衡条件：

在共点力作用下物体的平衡条件是，即F合=。

二力平衡力的特点是，二力的性质。

合成法处理三力的平衡问题原理：

。

二.基本方法Ⅰ：

合成法

1.处理力的规则：

平行四边形定则

2.目的：

用一个力等效替代物体受到的所有力

3.处理力的方法Ⅰ：

合成法（通常用于求二力的合力和三力的平衡问题）

4.力的基本合成：

1.F1≠F2，F1与F2之间的夹角分别为00、900、1800

2.F1=F2=F，F1与F2之间的夹角分别为00、600，900、1200、1800

小结：

由上图可以得到，F合可以小于分力，等于分力，大于分力。

即F合

（一）.合成法在共点力的平衡中的运用

问题1.一个物体受到三个共点力F1=3N、F2=4N和F3=5N作用处于平衡状态，当撤去F1后，F2、F3保持不变，物体所受合外力为多少？

问题

2.如图，放在斜面上的物体受到重力G=10N，斜面支持力N=8N，静摩擦力f=6N的作用下静止在斜面上，当突然抽出斜面的瞬间，物体所受合力的大小和方向如何？

问题3.如图，一个质点在五个力作用下处于平衡状态，当把F1转过900时，其他力保持不变，质点所受合力为多少？

F1转过600和1200、1800时质点所受合力为多少？

小结

（二）.合成法在三力平衡问题的运用

问题1.如图所示，质量M=2kg的光滑小球静止放在斜面和挡板之间，斜面倾角为300，挡板竖直。

挡板和斜面分别对小球的作用力是多少？

撤去挡板后小球受到的合力是多少？

问题2.如图所示,重物的质量为m，轻细线AO和BO的A、B端是固定的，平衡时AO是水平的，BO与水平面的夹角为θ，

求AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小。

当剪断线AO的瞬间，O的所受的合力是多少？

问题3.如图所示,重物的质量为m，轻细线AO和轻细线（或弹簧）BO的A、B端是固定的，平衡时AO和BO的夹角如图所示，

求AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小。

当剪断线AO的瞬间，重物的所受的合力是多少？

小结：

练习1.如图所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态．若将F4的方向沿逆时针方向转过90°而保持其大小不变，其余三个力大小和方向保持不变，则此时物体所受合力的大小为：

A．2F4；

B．

F4；

C．F4；

D．

F4．

练习2.如左下图所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的光滑小球，球被竖直的木板档住，则球对挡板的压力是多少？

练习3.如右上图所示，表面光滑，重力不计的尖劈插在缝AB间，在尖劈背上加一竖直向下的压力F，则尖壁对A侧的压力为多少？

对B侧的压力为多少？

（α为已知）

练习4.F1=3N、F2=4N、F3=5N的共点力作用合力的最大值和最小值？

（三）合成法在二力动力学中的运用

1.动力学状态：

合力不为零，物体处于相对静止的状态。

问题：

求出下列质量为m的小球或物块的合力，物体与小车保持相对静止，小球为光滑小球，并指出物体可能的运动状态

小结：

不在一条直线上的二力合成，合力方向：

练习1.如图所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析下列情况下杆对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；（3）小车以加速度a水平向左运动。

练习2.如图所示,跨在光滑圆柱体侧面上的轻绳两端分别系有质量为mA、mB的小球,系统处于静止状态.A、B小球与圆心的连线分别与水平面成600和300角,则两球的质量之比和剪断轻绳时两球的加速度之比分别为（）

A.m1:

m2=1：

1B.m1:

m2=1：

2

C.a1:

a2=1：

1D.a1:

a2=1：

练习3.“儿童蹦极¡±中，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳．质量为m的小明如图所示静止悬挂时，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂，则小明此时（　　）

A.速度为零

B.加速度a＝g，方向与断裂橡皮绳原拉力方向相反

C．加速度a＝g，方向与断裂橡皮绳原拉力方向相同

D．加速度a＝g，方向竖直向下

练习4.在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢通过一根轻质弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球．某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ，在这段时间内木块与车厢保持相对静止，如图所示．不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变量为（　　）

A．伸长量为

tanθ　B．压缩量为

tanθ

C．伸长量为

D．压缩量为

三.处理力的方法Ⅱ：

正交分解法（通常用于求三力及以上的合力和四力及以上的平衡问题）

平衡问题中把x轴建在物体运动或可能运动方向上，动力学中把x轴建在加速度a的方向上.

问题1.如图所示,质量为m的重物放在水平面上，在与水平方向成θ角的拉力作用下加速运动，

若水平面光滑，物体受到的合力是多少？

若水平面与物体间动摩擦因数为μ，则物体受到的合力又是多少？

问题2.如上图所示,质量为m的重物放在水平面上，在与水平方向成θ角的拉力F作用下匀速运动，求水平面与物体间动摩擦因数为多少？

问题3.如图左下所示，质量为m的三角形重物，顶角为θ，在垂直于斜面力F的作用下静止于墙面上，求重物受到墙面的支持力和摩擦力各是多少？

练习1.如图右上所示，质量为m的三角形重物，顶角为θ，在垂直于斜面力F的作用下静止于墙面上，求重物受到墙面的支持力和摩擦力各是多少？

练习2.如图所示，一个质量为100kg的物体在平行于斜面的拉力F的作用下，沿倾角为30°的斜面匀速向上运动.已知斜面的摩擦因数为0.2，（g=10m/s2）求拉力有多大？

练习3.在上题中拉力沿水平方向作用，求拉力有多大？

练习4.质量为40kg的雪撬在倾角θ=37°的斜面上向下滑动（如图甲所示），所受的空气阻力与速度成正比。

今测得雪撬运动的v-t图像如图乙所示，且AB是曲线的切线，B点坐标为（4，15），CD是曲线的渐近线。

试求空气的阻力系数k和雪撬与斜坡间的动摩擦因数μ。

高考真题

（2015海南）如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O；整个系统处于静止状态；现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为△l1和△l2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间

A.a1=3gB.a1=0

C.△l1=2△l2D.△l1=△l2

（2014·山东卷）如图所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千．某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变．木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后（　　）

A．F1不变，F2变大

B．F1不变，F2变小

C．F1变大，F2变大

D．F1变小，F2变小