高考物理复习资料相互作用1.docx

1、高考物理复习资料相互作用1第二章 相互作用考纲要览主 题内 容要求说 明相互作用形变、弹性、胡克定律滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数矢量和标量力的合成和分解共点力作用下物体的平衡考向预测本章为力学乃至物理学的基础，力的分析又是力学的基础常见的三种性质的力中，弹力、摩擦力属于高考热点，其中对弹力大小和方向的判断，尤其是“弹簧模型”在不同物理情景下的综合运用在高考中出现的频率较高，应引起足够的重视摩擦力的存在与否，静摩擦力的方向的判断也是常见考点；力的合成与分解、共点力作用下的物体的平衡，尤其是三个共点力的平衡，一直是高考的热点，要注意它们可以单独出现或与动力学、功能关系、电磁学等知识进行综合考查纯考

2、查本章内容的题型常以选择题为主，综合其它内容考查的试题常在解答题中出现 第1课时 力、重力、弹力基础知识回顾1力的概念（1）力是物体对物体的作用力的物质性：力不能脱离物体独立存在力的相互性：力的作用是相互的力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向力的独立性：一个力作用于某一物体上产生的效果，与这个物体是否同时受到其他力的作用无关（2）力的作用效果：使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变（3）力的三要素：大小、方向、作用点（4）力的图示：用一个带箭头的线段表示力的大小、方向、作用点的方法，叫做力的图示（5）力的单位为牛顿（N），即使质量1的物体产生1m/s2加速度的力为1N，力的大小可用弹簧测

3、力计测量（6）力的分类按性质分：重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力 等（按现代物理学理论，物体间的相互作用分四种：万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用宏观物体间只存在前两种相互作用）按效果分：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等按作用方式分：场力（如万有引力、电磁力等）和接触力（如弹力、摩擦力等）按研究对象分：内力和外力 2重力（1）产生原因：重力是由于地球的吸引而产生的地球周围的物体，无论与地球接触与否，运动状态如何，都要受到地球的吸引力，因此任何物体都要受到重力的作用说明：重力是万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力

4、，在两极处重力等于万有引力一般情况下在地球表面附近近似认为重力等于万有引力（2）方向：总是竖直向下，并不严格指向地心（赤道、两极除外），不可理解为跟支持面垂直（3）大小：Gmg g为重力加速度重力的大小可用弹簧秤测量当物体在竖直方向静止或匀速运动时，物体对弹簧测力计的拉力或压力，大小等于物体受到的重力（4）重心：重力的等效作用点重心的位置与物体的形状和质量的分布有关重心不一定在物体上质量分布均匀、形状规则的物体的重心在几何中心上薄板类物体的重心可用悬挂法确定3弹力（1）定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力（2）产生条件：两物体直接接触、接触处有弹

5、性形变（3）方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反压力、支持力的方向总是垂直于接触面或接触面的切面，总指向被压、被支持的物体绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向杆的弹力不一定沿杆的方向如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向轻弹簧的拉力或压力沿弹簧的轴线方向 （4）弹力的大小对弹簧，在弹性限度内弹力的大小可以由胡克定律F = kx 计算，其中k 表示弹簧的劲度系数，由弹簧本身的性质决定，x 表示弹簧的形变量（即伸长或缩小的长度）对没有明显形变的物体（如桌面、绳子等物体），弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定，一般由力学规律（如平衡条件、牛顿运动定

6、律、动能定理、动量定理等）求出一根张紧的轻绳上的拉力大小处处相等重点难点例析一、弹力的分析与计算1弹力有无的判断 对于形变明显的情况，由形变情况直接判断对于形变不明显的情况通常用以下一些方法来判断a b图2-1-1（1）消除法将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变若运动改变则存在弹力，否则不存在弹力如图2-1-1所示，斜面光滑，a中的细线竖直，小球处于静止状态假设将斜面取走，这时a中小球的运动状态不变，故a中小球与斜面间无弹力b中的细线倾斜，小球处于静止状态，假设将斜面取走，b中小球的运动状态改变，故b中小球与斜面接触间有弹力（2）假设法 其基本思路是：假设接触处存

7、在弹力，作出物体的受力图，再根据物理的平衡条件判断是否存在弹力FN2如要判断图2-1-2中静止在光滑水平面上的球是否受到斜面对它的弹力作用，可先假设有弹力FN2存在，则此球在水平方向所受合力不为零，必加速运动，与所给静止状态矛盾，说明此球与斜面间虽接触，但并不挤压，故不存在弹力FN2（3）根据“物体的运动状态分析”分析弹力 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符合，依据物体的运动状态，由二力平衡或牛顿运动定律等，求解物体间的弹力2弹力方向的判断弹力的方向与物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上弹力垂直于两物接触面，具体分析弹力时，应利用到弹力的以下特点：（1）弹

8、簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向（2）轻绳（或橡皮条）对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向（3）点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面（或接触面切线方向）而指向受力物体（4）面与面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体（5）球与面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上而指向受力物体（6）球与球相接触时弹力的方向，垂直过接触点的分切面，通过两球球心而指向受力物体（7）轻杆可沿杆也可不沿杆，弹力的方向应视题意而定，常利用平衡条件或动力学规律来判断O【例1】画出图2-1-2中小球或杆受到的弹力除（2）中的地面外，其他各接触面均光滑，O为圆心【解析】根据不同接

9、触面上弹力的特点，作图如图2-1-3所示 F2【答案】如图2-1-3所示【点拨】准确掌握不同接触面上弹力方向的特点，是解决这类题的关键 拓展三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c分别放在三个相同的支座上，支点P、Q在同一水平面上，a球的重心Oa位于球心，b球的重心Ob位于球心的正上方，C球的重心Oc位于球心的正下方三个球都处于平衡状态支点P对a球、b球、c球的弹力分别为Fa、Fb、Fc，则（ ）图214AFaFbFc BFbFaFcCFbFaFc DFaFbFc【解析】三种情况下，支点P、Q作用于球的弹力均应指向球心而不是重心，球的重力的作用线也通过球心，球所受的三个力为共点力由于三球质量和

10、直径都相等，所以三球受力情况完全相同，因此P点对三球的弹力相同故选项A正确【答案】A3几种典型物体模型的弹力特点比较模型轻绳轻杆弹簧形变情况伸长忽略不计认为长度不变可伸长可缩短施力与受力情况只能受拉力即能受拉力又能受压力同杆力的方向始终沿绳不一定沿杆沿弹簧轴向力的变化可发生突变可发生突变只能发生渐变图2-1-5【例 2】如图2-1-5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（ ）A小车静止时，F=mgsin，方向沿杆向上B小车静止时，F=mgcos，方向垂直杆向上C小车向右以加速度a运动时，一定有F=ma/sin

11、D小车向左以加速度a运动时，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为=arctan（a/g）图2-1-6（1）图2-1-16【解析】小车静止时，由物体的平衡条件知杆对球的作用力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg小车向右以加速度a运动，设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为，如图2-1-6（1）所示根据牛顿第二定律有Fsin=ma，图2-1-6（2）Fcos=mg，两式相除得tan=a/g只有当球的加速度a=gtan时，杆对球的作用力才沿杆的方向，此时才有F=ma/sin小车向左以加速度a运动，根据牛顿第二定律知小球所受重力mg和杆对球的作用力F的合力大小为ma，方向水平向左根据力的合成知三力构成

12、图2-1-6（2）所示的矢量三角形，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为=arctan（a/g）【答案】D 【点拨】杆对物体的弹力方向与物体的运动状态有关，并不一定沿杆的方向，在本题中只有小球的加速度a=gtan时，杆对球的作用力才沿杆的方向，这点同学们在解题时一定要注意 拓展图2-1-7如图2-1-7所示，甲、乙球通过弹簧连接后用绳悬挂于天花板，丙、丁球通过细绳连接后也用绳悬挂天花板若都在A处剪断细绳，在剪断瞬间，关于球的受力情况，下面说法中正确的是（ ）A甲球只受重力作用B乙球只受重力作用C丙球受重力和绳的拉力作用D丁球只受重力作用【解析】剪断A处绳的瞬间，因为弹簧的形变较大，所以在极短的时

13、间内，形变不发生变化，弹力仍和剪断前相同，甲球受重力和向上的弹力作用，其合力为零，乙球受重力和向下的弹力作用；而由于丙、丁的细绳的形变很小，形变发生变化，弹力和剪断前不同，丙、丁只受重力作用故选项D正确【答案】D二、探究弹力与弹簧的伸长的关系 【例 3】某同学用如图2-1-8所示的装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所纸的标尺刻度，所得数据列表如下：（重力加速度g=9.8m/s2）图2-1-9（1）根据所测数据，在图2-1-9的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线（2）根据所测得的

14、数据和关系曲线可以判断，在_N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律这种规格弹簧的劲度系数为_N/m图2-1-10【解析】（1）根据表格中所测数据，在坐标系中的描点如图2-1-10所示（2）从x与钩码质量m的关系曲线可以看出，在04.9N范围内弹力大小与弹簧伸长是一条直线，这说明这一范围内满足胡克定律，由曲线斜率的倒数可求得弹簧的劲度系数为【答案】（1）如图2-1-10所示 （2）04.9 25.0【点拨】根据所给坐标纸合理选取x、F两轴标度，使得所得图象尽量分布在较大空间上，以便减小误差，这是作图的基本要求据所给实验数据描点，然后作出平滑曲线（或直线），注意所画直线不一定过所有点，原则是尽

15、量使各点均匀分布在曲线（或直线）的两侧 拓展图2-1-11在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F-x图线如图2-1-11所示由图求出弹簧的劲度系数k= ；图线不过原点的原因 【解析】弹簧的劲度系数等于F-x图线，即N/cm=200N/m，因弹簧因弹簧自身有重量，水平放置测量的自然长度与弹簧自然下垂时的自然长度是不同的 【答案】200N/m 弹簧自身有重量三、弹簧弹力的分析与计算要领（1）轻质弹簧两端的弹力大小相等，方向相反（2）弹簧的弹力（

16、或弹簧测力计的示数）并非弹簧所受的合外力（3）弹簧的弹力不可突变（4）弹簧状态不确定时要分情形讨论（压缩和伸长） 易错门诊【例4】如图2-1-12所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：中弹簧的左端固定在墙上，中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有 （ ）图2-1-12Al2l1 Bl4l3 Cl1l3 Dl2l4【错解】选A或B或C【错因】造成错误的原因是不清楚轻质

17、弹簧两端的弹力大小相等，与物体的运动状态无关对图，易误认为弹簧受2F的拉力，得出形变量是图的2倍，而错选A；对图易错误理解为物体在光滑面上，弹力小于F，而错选C；比较易错误认为中拉力大于中拉力而错选B【正解】由于弹簧质量不计，无论弹簧的运动状态如何所受合力均为零，又因弹簧右端受力相同，则四种情形下弹簧的弹力都相同，故四种情形下弹簧的形变相同，即l1=l2=l3=l4因此只有D正确【点悟】轻质弹簧两端的弹力大小相等，与物体的运动状态无关. 课堂自主训练图2-1-131图2-1-13中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们的连接如图并处于平衡状态下列说法正确的是

18、（ ）A有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态【解析】绳R对弹簧N只能向上拉不能向下压，所以绳R受到拉力或处于不受拉力两种状态弹簧N可能处于拉伸或原长状态而对于弹簧M，它所处状态是由弹簧N所处的状态来决定当弹簧N处于原长时，弹簧M一定处于压缩状态；当弹簧N处于拉伸时，对物体a进行受力分析，由平衡条件可知弹簧M可能处于拉伸、缩短、原长三种状态故选项A、D正确 【答案】AD图2-1-142如图2-1-14所示，弹簧测力计和细线的重力不计，一切摩擦不计，重物的重力G=10N，则弹簧

19、测力计A、B的示数分别是（ ）A10N，0 B0，10N C20N，10N D10N，10N【解析】弹簧测力计示数等于外力对弹簧测力计的拉力，不是弹簧测力计受力的合力，也不是两边拉力和【答案】D课后创新演练1关于弹力，下列说法中正确的是 （BD）A弹力的大小总是与形变成正比B拉力、压力、支持力在性质上均为弹力C支持力一定等于重力D桌子上的铅笔给桌子的压力是由于铅笔发生形变而产生的图2-1-152如图2-1-15所示，一容器内盛有水，容器下方有一阀门k，打开阀门让水从小孔慢慢流出，在水流出过程中，系统（水和容器）重心将（ D ）A一直下降 B一直上升m2C先上升，后下降 D先下降，后上升3如图2

20、-1-16所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为k=4102N/m，悬挂的重物的质量分别为m1=2 kg和m2=4 kg若不计弹簧质量，取g=10 m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为（ C ）A5 cm，10 cm B10 cm，5 cm C15 cm，10 cm D10 cm，15 cm图2-2-174在图2-1-17中，a、b（a、b均处于静止状态）间一定有弹力的是（B）图2-1-185如图2-1-18所示，A、B是两个物块的重力分别为3N、4N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直向方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F = 2N，则天花板受到的拉力F1和地板受到的压力F2有可

21、能是（AD）AF1=1N，F2=6N BF1=5N，F2=6NCF1=1N，F2=2N DF1=5N，F2=2N【解析】弹簧的弹力为2N，有两种可能：一是弹簧处于拉伸状态，由A、B受力平衡可知D正确；二是弹簧处于压缩状态，同理可知A正确图2-1-19【答案】AD6如图2-1-19所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安装在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕过滑轮，绳与滑轮间的摩擦不计，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端下面挂一个重物，BO与竖直方向夹角=45，系统保持平衡.若保持滑轮的位置不变，改变的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小变化的情况是（D）A只有角变小，弹力才变小 B只有角变大，弹力才变

22、大C不论角变大或变小，弹力都变大 D不论角变大或变小，弹力都不变【解析】绳A与绳C的拉力大小与方向均不变，所以其合力不变，对滑轮而言，杆的作用力必与两绳拉力的合力平衡，所以杆的弹力大小与方向均不变解决这类问题关键是区别杆、绳对物体的作用力，绳对物体的作用力一定沿绳，但杆对物体作用力不一定沿杆【答案】D7如图2-1-20所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的轻度系数分别为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【解析】设整个系统处于平衡时，下面弹簧压缩量为x2，则由平衡条件有

23、(m1+m2)g = k2x2；设上面弹簧的压缩量为x1，则同理可有m1g= k1x1现缓慢向上提m1至它刚离开弹簧时x1消失，对下面木块而言，又处于新的平衡，形变量为x3，则m2g= k2x3，则其上移的距离为= x2x3 = 【答案】 第2课时 摩擦力基础知识回顾1摩擦力 当一个物体在另一个物体的表面上相对运动或有相对运动趋势时，受到的阻碍相对运动或相对运动趋势的力，叫做摩擦力摩擦力可分为滑动摩擦力和静摩擦力2摩擦力产生条件（1）相互接触的物体间有弹力存在（2）接触面粗糙（3）接触面间有相对运动或相对运动的趋势3摩擦力的大小（1）滑动摩擦力的大小跟压力成正比，即F=FN，FN指接触面的压力

24、，不一定等于重力G是动摩擦因数，与接触面的两个物体的材料、接触面的情况（如粗糙程度）有关，与接触面积、接触面上受力情况和物体运动状态无关（2）静摩擦力大小不能用动摩擦力公式F=FN计算，要根据物体的受力情况和运动情况共同决定静摩擦力的大小可以在0与最大静摩擦力Fm之间变化，即0FFm静摩擦力的大小与物体间的压力无关，只与外力有关，但物体间的最大静摩擦力与物体间的压力有关4摩擦力的方向跟接触面相切，并跟物体相对运动或相对运动趋势方向相反重点难点例析一、静摩擦力是否存在及其方向的判断方法 相对运动趋势具有很强的隐蔽性，所以静摩擦力是否存在及其方向的确定，通常采用以下方法（1）假设法：假设接触面滑（

25、即无摩擦力）时，看相对静止的物体间能否发生相对运动若能，则有静摩擦力，方向与相对运动的方向相反；若不能，则没有静摩擦力（2）由运动状态判断图2-2-1当物体处于平衡状态（匀速运动或静止）时，由平衡的观点确定静摩擦力的大小和方向；当物体处于非平衡状态时，可通过牛顿运动定律和受力分析确定静摩擦力大小和方向【例1】如图2-2-1所示，A、B两物体叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使两者一起向右作匀速直线运动，下列判断正确的是（ ）AA、B间无摩擦力BA对B的静摩擦力大小为F，方向向右CB对地面的动摩擦力的大小为F，方向向右DB受到了向右的静摩擦力和向左的滑动摩擦力【解析】A做匀速运动，故A的合力为

26、零由于它受到一个向右的拉力，因此它一定还要受到一个向左的水平力与力F平衡，所以B对A一个水平向左的静摩擦力为F平衡，由牛顿第三定律可知， A一定要对B施加一个向右的静摩擦力；B做匀速直线运动，它在水平方向上一定要受到一个向左的力与A对B的静摩擦力平衡；B是在水平面上运动，显然地面对B有一个向左的滑动摩擦力，那么B对地面施加一个向右的滑动摩擦力因此选项BCD正确【点拨】判断物体物体是否受静摩擦力的作用，常采用假设法、运动状态和受力情况来分析判断，而滑动摩擦力则可以直接由其相对运动的情况来判断 甲 乙 图2-2-2拓展如图2-2-2示，物体A、B在力F作用下一起以相同速率沿F方向匀速运动，关于物体

27、A所受的摩擦力，下列说法中正确的是（ ）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，方向均与F相同【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作匀速运动在水平方向受力为零不符，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，从而A受沿沿斜面向上方向的摩擦力故D为正确选项【答案】D二、摩擦力大小的计算1先分清摩擦性质：是静摩擦力还是滑动摩擦力2滑动摩擦力由公式F=FN计算计算中关键的是对压力FN的分析，它跟研究物在垂直于接触面方向的受力密切相关，

28、也跟研究物体在该方向的运动状态有关，特别是后者，最容易被人忽视注意FN变引起F 变的动态关系3对静摩擦力，区分最大值与非最大值最大静摩擦力Fm与正压力成正比，非最大静摩擦力与正压力无关，其大小可以在0FFm范围内变化，常通过平衡关系或牛顿运动定律来求其大小图2-2-3【例2】如图2-2-3所示，物体A、B的质量mA=mB=6kg，A和B、B和水平面间的动摩擦因数都等于0.3，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，水平力F=30N那么，B对A的摩擦力和水平桌面对B的摩擦力各为多大?【解析】假设A相对于B、B相对于桌面均不发生滑动，则绳对A、B的拉力大小均为N=15NA、B间的最大静摩擦力FAm=FNA=

29、mAg=0.369.8N=17.64NFT ，B与桌面间的最大静摩擦力FBm=FNB=（mA+ mB ）g=0.3（6+6）9.8 N=35.28NF，可见以上假设成立对A应用二力平衡条件，可得B对A的摩擦力FBA= FT=15N对A、B和滑轮整体应用二力平衡条件，可得桌面对B的摩擦力F桌B=F=30N【点拨】本题在A、B运动状态不明确的情况下，需先加以讨论若不假思索即采用公式F=FN求解，必然会导致错误结果本题求解过程中隔离法和整体法的交叉应用，对培养思维的灵活性很有帮助 拓展图2-2-4长直木板的上表面的一端放置一个铁块，木板放置在水平面上，将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相对水平面的位置保持不变，如图2-2-4所示铁块受到摩擦力f随木板倾角变化的图线可能正确的是（设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小）（ ）图2-2-5【解析】本题应分三种情况进行分析： 【解析】（1）当0 arctan（为铁块与木板间的动摩擦因数）时，铁块相对木板处于静止状态，铁块受静摩擦力作用其大小与重力沿木板面方向分力大小相等，即f = mgsin， f随增大按正弦规律增大（2）当= arctan时处于临界状态，此时摩擦力达到最大静摩擦，由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小（3）当arctan90时，