2021高考物理一轮复习培优 物理高考培优 专题二 相互作用(讲解部分)

考点清单
考点一 重力、弹力、摩擦力
考向基础 1.力是物体对物体的作用,是物体发生形变和运动状态改变的原因,是矢量。 2.重力是由于地球的吸引而产生的,是万有引力的一个分力,地面附近可以 认为其近似等于万有引力。方向竖直向下,大小G=mg。 3.弹力的方向垂直于接触面,若接触面为曲面则垂直于其切面。线、绳的 拉力沿线或者绳收缩的方向,轻杆的弹力不一定沿杆的方向。 4.摩擦力的方向沿切面,滑动摩擦力的方向和相对运动的方向相反,静摩擦 力的方向和相对运动趋势方向相反。滑动摩擦力大小为f=μFN,静摩擦力 大小在0~fmax之间,根据运动情况而变化。
解题思路 滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,根据Ff=μFN求出滑动 摩擦力的大小。
解析 滑块向左运动的过程中,受到地面对它向右的滑动摩擦力作用,Ff=μ FN=μmg=1 N,选项C正确。 答案 C
Hale Waihona Puke 考点二 力的合成与分解考向基础 一、力的合成 1.合力与分力:如果几个力共同作用产生的效果与某一个力单独作用时的 效果相同,则这一个力为那几个力的合力,那几个力为这一个力的分力。 2.共点力:几个力都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于一点,这 几个力叫作共点力。 3.力的合成:求几个力的合力的过程。 4.平行四边形定则:两个共点力合成时,以表示这两个力的线段为邻边作平 行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。
盘上物体靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度,若除静摩擦力外,物体还 受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力。
例4 如图所示,质量m=1 kg的带电滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.1,空 间存在水平方向的匀强电场,因此滑块还受到大小为5 N、方向水平向右 的电场力F 的作用,则滑块在向左运动的过程中所受的摩擦力(取重力加速 度g=10 m/s2) ( ) A.大小为5 N,方向水平向右 B.大小为5 N,方向水平向左 C.大小为1 N,方向水平向右 D.大小为1 N,方向水平向左
cmosgα ,选项C正确,选项A、B、D错误。
答案 C
考向三 静摩擦力的有无及方向的判断 判断静摩擦力的有无及方向的三种方法 (1)假设法 利用假设法判断的思维程序如下:
(2)运动状态法 此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或有加速度),再利用平衡条件 或牛顿第二定律(F=ma)确定静摩擦力的方向。
2.弹力方向的确定
例1 如图所示,重为G的光滑半圆球对称地搁在两个等高的固定台阶 上,A、B为半圆球上与台阶接触的点,半圆球的球心在O点,半圆球的重心C 位于O点正下方,θ=120°,NA为半圆球上A点所受的弹力。下列说法中正确 的是 ( ) A.NA的方向由A指向O,NA>G B.NA的方向由A指向O,NA<G C.NA的方向由A指向C,NA<G D.NA的方向由A指向C,NA=G 解题思路 对半圆球进行受力分析,确定弹力的方向,根据共点力平衡解决 问题。
答案 ABC
考向四 摩擦力大小的计算 1.滑动摩擦力的计算方法:可用公式f=μN计算,注意对物体间相互挤压的弹 力N的分析,N并不总是等于物体的重力,它与研究对象受到的垂直接触面 方向的力密切相关,也与研究对象在该方向上的运动状态有关。 2.静摩擦力的计算方法 (1)最大静摩擦力fmax的计算:最大静摩擦力fmax只在刚好要发生相对滑动这一特 定状态下才表现出来,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即fmax=μN。 (2)一般静摩擦力的计算 ①物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来计算其 大小。 ②物体有加速度时,根据牛顿第二定律进行分析。例如,水平匀速转动的圆
(3)牛顿第三定律法 “力是物体间的相互作用”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方 向,再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向。
例3 (多选)用如图所示装置研究摩擦力的变化规律,把木块放在水平长木 板上,在弹簧测力计的指针下轻放一个小纸团,它只能被指针向左推动。用 弹簧测力计沿水平方向拉木块,使拉力由零缓慢增大。下列说法正确的是 ( )
A.木块开始运动前,摩擦力逐渐增大 B.当拉力达到某一数值时木块开始移动,此时拉力会突然变小 C.该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小 D.木块开始运动前,拉力小于摩擦力
解题思路 本题考查了静摩擦力与滑动摩擦力的性质。物体保持不动时, 拉力等于静摩擦力,而物体刚好滑动时,拉力等于最大静摩擦力。 解析 木块受到重力、支持力、拉力和摩擦力作用,运动前处于静止状态, 拉力等于静摩擦力,随着拉力增大,静摩擦力逐渐变大,选项A正确,选项D错 误;当拉力等于最大静摩擦力时,木块开始运动,此时静摩擦力会突然变为 滑动摩擦力,又因为滑动摩擦力略小于最大静摩擦力,所以木块开始移动时 拉力会突然变小,选项B正确;木块开始运动时的拉力等于最大静摩擦力,根 据纸团位置,该装置可以记录最大静摩擦力的大小,选项C正确。
考向突破 考向一 弹力的有无及方向判断 1.弹力有无的判断“三法” (1)条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。 此法多用来判断形变较明显的情况。 (2)假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间不存在弹力,看物体能 否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变, 则此处一定存在弹力。 (3)状态法: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 断是否存在弹力。
例2 如图所示,把足球挂在光滑墙壁上的A点,足球与墙壁的接触点为B。 足球的质量为m,悬绳与墙壁的夹角为α。则悬绳对球的拉力F的大小为 ( )
A.mg tan α B.mg sin α
C. mg D. mg
cos α
tan α
解析 本题考查了共点力的平衡,意在考查学生的分析能力。足球受到重 力、拉力和支持力作用,根据共点力平衡有F cos α=mg,F sin α=N,解得F=
解析 弹力方向为垂直于接触面指向受力物体,因此NA的方向为垂直于半 圆球的切面指向半圆球,即沿半径由A指向O,半圆球受重力G、NA、NB,且 NA、NB之间的夹角小于120°,G、NA、NB的合力为零,由对称性和平行四边 形定则可知NA=NB<G。
答案 B
考向二 弹力的分析与计算
计算弹力的四种方法 (1)根据胡克定律计算。 (2)根据力的平衡条件计算。 (3)根据牛顿第二定律计算。 (4)根据动能定理计算。