高考复习 第二章 相互作用

第二章 相互作用第1单元 力 重力和弹力 摩擦力【例1】如图所示，两物体重力分别为G 1、G 2，两弹簧劲度系数分别为k 1、k 2，弹簧两端与物体和地面相连。

用竖直向上的力缓慢向上拉G 2，最后平衡时拉力F=G 1+2G 2，求该过程系统重力势能的增量。

练习1.关于两物体之间的弹力和摩擦力，下列说法中正确的是( )A.有摩擦力一定有弹力B.摩擦力的大小与弹力成正比C.有弹力一定有摩擦力D.弹力是动力，摩擦力是阻力2.如图，两本书A 、B 逐页交叉后叠放在一起并平放在光滑的水平桌面上，设每张书页的质量为5g ，每本书均是200张，纸与纸之间的动摩擦因数为0.3,问至少要用多大的水平力才能将它们拉开?(g 取10米/秒2)3、弹簧秤的读数是它受到的合外力吗？【例2】 小车向右做初速为零的匀加速运动，物体恰好沿车后壁匀速下滑。

试分析下滑过程中物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系。

例题分析：例3、下面关于摩擦力的说法正确的是：A 、阻碍物体运动的力称为摩擦力；B 、滑动摩擦力方向总是与物体的运动方向相反；C 、静摩擦力的方向不可能与运动方向垂直；D 、接触面上的摩擦力总是与接触面平行。

例4、如图所示，物体受水平力F 作用，物体和放在水平面上的斜面都处于静止，若水平力F 增大一些，整个装置仍处于静止，则：A 、 斜面对物体的弹力一定增大；B 、 斜面与物体间的摩擦力一定增大；C 、 水平面对斜面的摩擦力不一定增大；F k 2 Δx 2/ k 1G 1 Δx 2 G 2 Δx 1 Δx 1/ FG 1 G 2 k 2 k 1 a v 相对D 、 水平面对斜面的弹力一定增大；例5、用一个水平推力F=Kt （K 为恒量，t 为时间）把一重为G 的物体压在竖直的足够高的平整墙上，如图所示，从t=0开始物体所受的摩擦力f 随时间t 变化关系是哪一个？（3）共点的两个力合力的大小范围是|F 1－F 2| ≤ F 合≤ F 1＋F 2（4） 共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和，最小值可能为零。

【例1物体受到互相垂直的两个力F 1、F 2的作用，若两力大小分别为53N 、５ N ，求这两个力的合力．解析：根据平行四边形定则作出平行四边形，如图所示，由于F 1、F 2相互垂直，所以作出的平行四边形为矩形，对角线分成的两个三角形为直角三角形，由勾股定理得：2222215)35(+=+=F F F N=10 N合力的方向与F 1的夹角θ为： 3335512===F F tg θ θ＝30° 【例2将放在斜面上质量为m 的物体的重力mg 分解为下滑力F 1和对斜面的压力F 2，这种说法正确吗？解析：将mg 分解为下滑力F 1这种说法是正确的，但是mg 的另一个分力F 2不是物体对斜面的压力，而是使物体压紧斜面的力，从力的性质上看，F 2是属于重力的分力，而物体对斜面的压力属于弹力，所以这种说法不正确。

【例3将一个力分解为两个互相垂直的力，有几种分法？解析：有无数种分法，只要在表示这个力的有向线段的一段任意画一条直线，在有向线段的另一端向这条直线做垂线，就是一种方法。

如图所示。

（3）几种有条件的力的分解①已知两个分力的方向，求两个分力的大小时，有唯一解。

②已知一个分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向时，有唯一解。

③已知两个分力的大小，求两个分力的方向时，其分解不惟一。

④已知一个分力的大小和另一个分力的方向，求这个分力的方向和另一个分力的大小时，其分解方法可能惟一，也可能不惟一。

（4）用力的矢量三角形定则分析力最小值的规律：①当已知合力F 的大小、方向及一个分力F 1的方向时，另一个分力F 2取最小值的条件是两分力垂直。

如图所示，F 2的最小值为：F 2min =F sin α②当已知合力F 的方向及一个分力F 1的大小、方向时，另一个分力F 2取最小值的条件是：所求分力F 2与合力F 垂直，如图所示，F 2的最小值为：F 2min =F 1sin α③当已知合力F 的大小及一个分力F 1的大小时，另一个分力F 2取最小值的条件是：已知大小的分力F 1与合力F 同方向，F 2的最小值为｜F －F 1｜（5）正交分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法。

用正交分解法求合力的步骤：①首先建立平面直角坐标系，并确定正方向②把各个力向x 轴、y 轴上投影，但应注意的是：与确定的正方向相同的力为正，与确定的正方向相反的为负，这样，就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向③求在x 轴上的各分力的代数和F x 合和在y 轴上的各分力的代数和F y 合④求合力的大小 22)()(合合y x F F F +=合力的方向：tan α=合合x y F F （α为合力F 与x 轴的夹角）【例4质量为m 的木块在推力F 作用下，在水平地面上做匀速运动．已知木块与地面间的动摩擦因数为µ，那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个?A ．µmg Ｂ．µ（mg+Fsin θ）Ｃ．µ（mg+Fsin θ） Ｄ．F cos θ三、综合应用举例【例5水平横粱的一端A 插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B ，一轻绳的一端C 固定于墙上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m =10 kg 的重物，∠CBA ＝30°，如图甲所示，则滑轮受到绳子的作用力为（g =10m/s 2）A ．50NB ．503NC ．100ND ．1003N【例6已知质量为m 、电荷为q 的小球，在匀强电场中由静止释放后沿直线OP 向斜下方运动（OP 和竖直方向成θ角），那么所加匀强电场的场强E 的最小值是多少？【例7轻绳AB 总长l ，用轻滑轮悬挂重G 的物体。

绳能承受的最大拉力是2G ，将A 端固定，将B 端缓慢向右移动d 而使绳不断，求d 的最大可能值。

A B F 1 F 2 N θO P mg Eq【例8一根长2m ，重为G 的不均匀直棒AB ，用两根细绳水平悬挂在天花板上，如图所示，求直棒重心C 的位置。

【例9如图（甲）所示．质量为m 的球放在倾角为α的光滑斜面上，试分析挡板AO 与斜面间的倾角β为多大时，AO 所受压力最小？第3单元 共点力作用下物体的平衡【例1如下图所示，木块在水平桌面上，受水平力F 1 =10N ，F 2 =3N 而静止，当撤去F 1后，木块仍静止，则此时木块受的合力为A ．0B ．水平向右，3NC ．水平向左，7ND ．水平向右，7N【例2】氢气球重10 N ，空气对它的浮力为16 N ，用绳拴住，由于受水平风力作用，绳子与竖直方向成30°角，则绳子的拉力大小是_____，水平风力的大小是____四、综合应用举例1．静平衡问题的分析方法【例3如图甲所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O 点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。

一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m 1和m 2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m 1的小球与O 点的连线与水平线的夹角为α=60°。

两小球的质量比12m m 为A ．33B ．32C ．23D ．222．动态平衡类问题的分析方法 【例4 重G 的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。

若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F 1、F 2各如何变化？【例5如图7所示整个装置静止时，绳与竖直方向的夹角为30º。

AB 连线与OB垂直。

F 1F 2G GF 2F 1若使带电小球A 的电量加倍，带电小球B 重新稳定时绳的拉力多大？3．平衡中的临界、极值问题当某种物理现象（或物理状态）变为另一种物理现象（或另一物理状态）时的转折状态叫临界状态。

可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”。

极限分析法：通过恰当地选取某个物理量推向极端（“极大”、“极小”、“极左”、“极右”）从而把比较隐蔽的临界现象（“各种可能性”）暴露出来，便于解答。

例题分析：例2、拉力F 作用重量为G 的物体上，使物体沿水平面匀速前进，如图8-2所示，若物体与地面的动摩擦因数为μ，则拉最小时，力和地面的夹角θ为多大？最小拉力为多少？例6如图8-3所示，半径为R ，重为G 的均匀球靠竖直墙放置，左下有厚为h 的木块，若不计摩擦，用至少多大的水平推力F 推木块才能使球离开地面？(F=G[h （2R-h ）]1/2/（R-h ））【例7跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A 和物体B ，物体A 放在倾角为θ的斜面上（如图l —4－3（甲）所示），已知物体A 的质量为m ，物体A 与斜面的动摩擦因数为μ(μ<tan θ)，滑轮的摩擦不计，要使物体A静止在斜面上，求物体B 的质量的取值范围。

【例8 用与竖直方向成α=30°斜向右上方，大小为F 的推力把一个重量为G 的木块压在粗糙竖直墙上保持静止。

求墙对木块的正压力大小N 和墙对木块的摩擦力大小f 。

F α G【例9 有一个直角支架AOB ，AO 水平放置，表面粗糙， OB 竖直向下，表面光滑。

AO 上套有小环P ，OB 上套有小环Q ，两环质量均为m ，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图所示）。

现将P 环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO 杆对P 环的支持力F N 和摩擦力f 的变化情况是A ．F N 不变，f 变大B ．F N 不变，f 变小C ．F N 变大，f 变大D ．F N 变大，f 变小例10图7-1所示，两个完全相同重为G 的球，两球与水平面间的动摩擦因数都是μ，一根轻绳两端固结在两个球上，在绳的中点施一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后，两段绳间的夹角为θ。

问当F 至少多大时，两球将发生滑动？例11图7-3所示，光滑的金属球B 放在纵截面为等腰三角形的物体A 与竖直墙壁之间，恰好匀速下滑，已知物体A 的重力是B 的重力的6倍，不计球跟斜面和墙壁之间摩擦，问：物体A 与水平面之间的动摩擦因数μ是多少？5．“稳态速度”类问题中的平衡【例12物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的稳态速度。

已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v ，且正比于球半径r ，即阻力f=krv ，k 是比例系数。

对于常温下的空气，比例系数k =3.4×10-4Ns/m 2。

已知水的密度3100.1⨯=ρkg/m 3，重力加速度为10=g m/s 2。

求半径r =0.10mm 的球形雨滴在无风情况下的稳态速度。

6．绳中张力问题的求解 【例13】重G 的均匀绳两端悬于水平天花板上的A 、B 两点。