全国版2022高考物理一轮复习专题二相互作用课件x

专题二相互作用 考情解读课标要求1.认识重力、弹力与摩擦力.通过实验,了解胡克定律.知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小.2.通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量.能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题. 考情解读命题探究1.命题分析:高考命题主要涉及对重力、弹力、摩擦力的理解和应用,对物体的受力分析以及共点力平衡等内容.2.趋势分析:试题联系实际,特别是平衡状态下的极值、临界及动态平衡问题,往往对能力要求较高. 考情解读核心素养聚焦物理观念:1.理解力(重力、弹力、摩擦力)的概念,明确其产生的原因和条件;2.掌握力的合成与分解的方法;3.运用力的相互作用观念分析静力学问题.科学思维:1.能够建构轻绳、轻杆、轻质弹簧及光滑斜面等物理模型;2.善于运用假设法分析判断力是否存在,掌握受力分析法及动态图解法的运用;3.掌握运用共点力平衡条件分析求解实际问题.科学探究:1.通过实验探究弹力和弹簧伸长的关系;2.通过实验探究二力合成的规律. 考情解读科学态度与责任:1.通过实验和在生活中的认知,认识重力、弹力和摩擦力;2.探究物理规律,激发兴趣,培养严谨的科学态度,逐渐形成热爱生活,探索自然的内在动力. 考情解读核心考点考题取样考法考向1.常见的几种力2017全国Ⅲ,T172017浙江下半年选考,T5考查共点力平衡和胡克定律考查物体的受力分析、共点力平衡2.力的合成和分解2020浙江7月选考,T32020全国Ⅲ,T172019全国Ⅲ,T16考查对实际问题的分析与求解考查“死结”问题考查力的合成与分解 考情解读核心考点考题取样考法考向3.共点力的平衡2019全国Ⅰ,T19考查物体的动态平衡及相关知识点4.实验:探究弹力和弹簧伸长的关系2018全国Ⅰ,T22考查探究弹力和弹簧伸长的关系实验5.实验:验证力的平行四边形定则2017全国Ⅲ,T22考查验证力的平行四边形定则实验 考点帮·必备知识通关考点1常见的几种力考法帮·解题能力提升考法1弹力的分析与计算考法2摩擦力的分析与计算高分帮·“双一流”名校冲刺重难突破摩擦力的“突变”问题考法3受力分析中整体法和隔离法的灵活运用 考点帮·必备知识通关考点2力的合成和分解考法帮·解题能力提升考法1力的合成和分解问题的分析与应用考法2力的正交分解法及其应用高分帮·“双一流”名校冲刺模型构建突破“活结”和“死结”问题 考点帮·必备知识通关考点3共点力的平衡考法帮·解题能力提升考法1单一物体的平衡问题考法2多物体的平衡问题考法3平衡中的临界与极值问题高分帮·“双一流”名校冲刺重难突破攻克动态平衡问题 考点帮·必备知识通关考点4实验:探究弹力和弹簧伸长的关系考法帮·解题能力提升考法1实验原理与操作考法2实验数据处理与误差分析高分帮·“双一流”名校冲刺 考点帮·必备知识通关考点5实验:验证力的平行四边形定则考法帮·解题能力提升考法1对实验原理的理解考法2实验操作及误差分析高分帮·“双一流”名校冲刺 考点1常见的几种力 考点帮必备知识通关1.重力2.弹力 考点帮必备知识通关3.摩擦力 考点帮必备知识通关注意两物体间有弹力不一定有摩擦力,但有摩擦力则一定存在弹力.名师提醒明晰“三个方向”1.运动方向:一般指物体相对地面(以地面为参考系)的运动方向.2.相对运动方向:以其中一个物体为参考系,另一物体相对参考系的运动方向.3.相对运动趋势方向:与物体所受静摩擦力的方向相反.4.物体的受力分析对物体进行正确的受力分析是分析求解力学问题的关键,其受力分析的一般步骤如下: 考点帮必备知识通关 考法帮解题能力提升考法1弹力的分析与计算示例1[多选]如图所示,两个完全相同的轻弹簧a、b,一端固定在水平面上,另一端均与质量为m的小球相连接,轻杆c一端固定在天花板上,另一端与小球拴接.弹簧a、b和轻杆互成120°角,且弹簧a、b的弹力大小均为mg,g为重力加速度,如果将轻杆突然撤去,则撤去瞬间小球的加速度大小可能为A.0B.gC.1.5gD.2g 考法帮解题能力提升解析：弹簧a、b的弹力大小均为mg,当弹簧的弹力为拉力时,两弹簧合力方向竖直向下,大小为mg,则轻杆对小球的拉力为2mg,将轻杆突然撤去时,小球受到的合力为2mg,此时加速度为2g,故选项D正确;当弹簧的弹力为压力时,两弹簧合力方向竖直向上,大小为mg,根据平衡条件,可知轻杆对小球的作用力为0,将轻杆突然撤去时,小球受到的合力为0,此时加速度为0,故选项A正确,B、C错误.归纳总结1.“四法”研判弹力有无 考法帮解题能力提升 考法帮解题能力提升2.确定弹力的方向 考法帮解题能力提升3.计算弹力大小(1)弹簧的弹力由胡克定律计算,其他微小形变产生的弹力要结合运动状态,根据平衡条件或牛顿第二定律求解.(2)弹簧既可能处于压缩状态,也可能处于拉伸状态,无论处于哪种状态,只要是在弹性限度内,都适用胡克定律.注意：如果题目中只告诉弹簧的形变量,或只告诉弹簧弹力的大小,而没有指出弹簧处于拉伸状态还是压缩状态,则要分情况进行讨论.另外弹簧测力计所显示的弹力只能是弹簧处于拉伸状态下产生的. 考法帮解题能力提升考法2摩擦力的分析与计算示例2如图所示,顶端附有光滑定滑轮B的斜面体静止在粗糙水平地面上,三条细绳结于O点,其中一条绳跨过定滑轮平行于斜面并连接物块P,一条绳连接物块Q,另一条绳OA在外力F的作用下处于水平状态,P、Q两物块都处于静止状态.现保持结点O位置不变,使OA绳逆时针缓慢旋转至竖直方向,在此过程中,P、Q及斜面体均保持静止,则A.斜面体对物块P的摩擦力一直减小B.斜面体对物块P的支持力一直增大C.地面对斜面体的摩擦力一直减小D.地面对斜面体的支持力一直增大 考法帮解题能力提升解析：结点O为“死结”,缓慢逆时针转动绳OA的方向至竖直的过程中,OA拉力的方向变化如右图所示,从1位置到2位置再到3位置最后竖直向上,可见绳OA的拉力F先减小后增大,绳OB的拉力一直减小,光滑定滑轮为一“活结”,则拉P的力等于绳OB的拉力,也一直减小,由于不清楚刚开始拉P的力与P的重力沿斜面向下的分力的大小关系,所以不能判断斜面体对物块P的摩擦力变化情况,选项A错误;物块P一直在斜面上处于静止状态,则斜面体对P的支持力等于P的重力在垂直斜面向下的分力,保持不变,选项B错误;以斜面体和P组成的整体为研究对象进行受力分析,根据平衡条件,可知 考法帮解题能力提升整体受地面的摩擦力与所受绳OB的拉力在水平方向的分力等大反向,因绳OB的拉力一直减小,方向不变,故其水平分力一直减小,则地面对斜面体的摩擦力一直减小,选项C正确;以斜面体和P组成的整体为研究对象进行受力分析,由于绳OB的拉力一直减小,方向不变,故其竖直向下的分力一直减小,根据竖直方向受力平衡,可知地面对斜面体的支持力不断减小,选项D错误. 考法帮解题能力提升归纳总结1.计算摩擦力大小 考法帮解题能力提升2.静摩擦力的判断方法举例(1)反推法从研究对象表现出的运动状态反推它必须具有的条件,分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用,就容易判断摩擦力的方向了.(2)状态法此法关键是先判断物体的运动状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力,然后通过受力分析确定摩擦力的大小及方向. 考法帮解题能力提升特别提醒静摩擦力的大小和方向都具有不确定性、隐蔽性和被动适应性的特点,如果受力或运动情况不同,它会随着引起相对运动趋势的外力的变化而变化,且大小在0~fmax范围内变化.因此对于静摩擦力问题,必须根据题意认真分析. 考法帮解题能力提升考法3受力分析中整体法和隔离法的灵活运用示例3在粗糙水平面上放着一个三角形木块ABC,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个物体,m1>m2,如图所示,若三角形木块和两物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块A.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向右B.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左C.有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能确定,因m1、m2、θ1、θ2的数值均未给出D.以上结论都不对 考法帮解题能力提升思维节点：求解本题的关键是找到三角形木块与地面间有没有相对运动趋势;若有,粗糙水平面对三角形木块有摩擦力的作用,否则没有摩擦力的作用.解法1：(隔离法)把三角形木块隔离出来,它的两个斜面上分别受到两物体对它的压力FN1、FN2,摩擦力F1、F2.由两物体的平衡条件知,这四个力的大小分别为FN1=m1gcosθ1FN2=m2gcosθ2F1=m1gsinθ1图甲 考法帮解题能力提升F2=m2gsinθ2它们的水平分力的大小(如图甲所示)分别为FN1x=FN1sinθ1=m1gcosθ1sinθ1FN2x=FN2sinθ2=m2gcosθ2sinθ2F1x=F1cosθ1=m1gcosθ1sinθ1F2x=F2cosθ2=m2gcosθ2sinθ2其中FN1x=F1x,FN2x=F2x,即它们的水平分力互相平衡,木块在水平方向无滑动趋势,因此不受水平面的摩擦力作用.图乙 考法帮解题能力提升解法2(整体法)由于三角形木块和斜面上的两物体都静止,可以把它们看成一个整体,受力如图乙所示.设三角形木块质量为M,则整体在竖直方向上受到重力(m1+m2+M)g和支持力FN作用处于平衡状态,水平方向无任何滑动趋势,因此不受水平面的摩擦力作用. 考法帮解题能力提升归纳总结受力分析方法要点(1)只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其他物体所施的力,也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在所研究的对象上.(2)只分析根据性质命名的力,不用分析根据效果命名的力,如动力、阻力、下滑力等.(3)每分析一个力,都应找出施力物体,以防止多分析某些不存在的力.(4)如果一个力的有无难以确定,可用假设法分析或转换研究对象分析.(5)物体的受力情况会随运动状态的改变而改变,必要时要根据学过的知识 考法帮解题能力提升通过计算确定.(6)合力与分力不同时分析:合力和分力不能同时作为物体所受的力,只分析实际存在的力,不分析它们的合力或分力.方法技巧整体法和隔离法应用技巧(1)整体法是以整体为研究对象进行受力分析的方法,一般用来研究不涉及系统内部某物体的力和运动.(2)隔离法是将所确定的研究对象从系统中隔离出来进行受力分析的方法,一般用来研究系统内物体之间的作用及运动情况. 高分帮“双一流”名校冲刺重难突破摩擦力的“突变”问题分类案例说明案例图示静—静“突变”物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力发生突变时,物体仍能保持静止状态,且物体受到的静摩擦力的大小或方向发生了“突变”.在水平力F作用下物体静止于斜面上,F突然增大时物体仍静止,且所受静摩擦力的大小或方向发生了“突变”. 高分帮“双一流”名校冲刺分类案例说明案例图示静—动“突变”物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力“突变”为滑动摩擦力.放在粗糙水平面上的物体,作用在其上面的水平力F从零逐渐增大,某一时刻物体开始滑动,物体受地面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力. 高分帮“双一流”名校冲刺分类案例说明案例图示动—静“突变”在摩擦力和其他力作用下,做减速运动的物体突然停止滑动时,物体将不受摩擦力作用或滑动摩擦力“突变”为静摩擦力.滑块以v0冲上斜面后做减速运动,当到达某位置静止时,滑动摩擦力“突变”为静摩擦力. 高分帮“双一流”名校冲刺分类案例说明案例图示动—动“突变”某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向改变了,则滑动摩擦力方向发生“突变”.水平传送带的速度v1>滑块初速度v2,滑块所受滑动摩擦力的方向向右,当传送带突然被卡住不动时,滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左. 高分帮“双一流”名校冲刺示例4长直木板的上表面的一端放有一个木块,如图所示,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角α变大),另一端不动,则木块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图像是选项图中的 高分帮“双一流”名校冲刺解法1过程分析法(1)木板由水平位置刚开始转动时,α=0,Ff静=0.(2)从木板开始转动到木块与木板发生相对滑动前:木块所受的是静摩擦力.由于木板缓慢转动,可认为木块处于平衡状态,受力分析如图.由平衡条件可知,静摩擦力大小等于木块重力沿斜面向下的分力:Ff静=mgsinα.因此,静摩擦力随α的增大而增大,它们按正弦规律变化.(3)木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时,木块所受的静摩擦力为最大静摩擦力Ffm.α继续增大,木块将开始滑动,静摩擦力变为滑动摩擦力,且满足:Ffm>Ff滑. 高分帮“双一流”名校冲刺(4)木块相对于木板开始滑动后,Ff滑=μmgcosα,此时,滑动摩擦力随α的增大而减小,按余弦规律变化.(5)最后,α=,Ff滑=0.综上分析可知选项C正确. 高分帮“双一流”名校冲刺解法2特殊位置法本题选两个特殊位置也可方便地求解,具体分析见表:特殊位置分析过程木板刚开始转动时此时木块与木板无摩擦,即Ff静=0,故选项A错误木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时此时木块所受的静摩擦力为最大静摩擦力,且大于刚开始滑动后所受的滑动摩擦力,即Ffm>Ff滑,故选项B、D错误 考点2力的合成和分解 考点帮必备知识通关1.基本概念(1)如果一个力产生的效果跟几个力共同作用时产生的效果完全一样,这个力就叫那几个力的合力,那几个力就是这个力的分力.(2)求几个力的合力的过程叫做力的合成,力的合成是一种等效替代,合成的结果有唯一性.(3)已知一个力求它的分力的过程,叫做力的分解. 考点帮必备知识通关学习•理解合力和分力并非同时存在的力.力的合成实际上就是寻找一个与几个(真实)力的作用效果等效的一个(假设)力的过程;力的分解实际上就是寻找几个作用效果与这个(真实)力等效的(假设)力的过程.合力与分力都可以等效替代原来的真实力,但对物体进行受力分析时不可以重复考虑. 考点帮必备知识通关2.力的运算法则力是矢量,其运算遵从矢量运算法则,即力的合成和分解要依据平行四边形定则或多边形定则进行.(1)力的平行四边形定则以力的示意图中F1、F2的线段为邻边作平行四边形,它的对角线即表示合力的大小和方向.如图甲所示.(2)力的多边形定则把各个力依次首尾相接,则其合力就从第一个力的首指向最后一个力的尾.高中阶段最常用的是此原则的简化,即三角形定则.如图乙所示. 考点帮必备知识通关3.力的合成和分解的几个特例(1)几种特殊情况的共点力的合成 考点帮必备知识通关类型互相垂直.两力等大,夹角为θ.两力等大,夹角为120°.作图合力的计算F=,tanθ=.F=2F1cos.F=F1=F2,合力与分力等大. 考点帮必备知识通关(2)几种按力的作用效果分解的实例实例分解思路拉力F可分解为水平方向的分力F1=Fcosα和竖直方向的分力F2=Fsinα.重力分解为沿斜面向下的力F2=mgsinα和垂直斜面向下的力F1=mgcosα. 考点帮必备知识通关实例分解思路重力分解为使球压紧挡板的分力F1=mgtanα和使球压紧斜面的分力F2=.重力分解为使球压紧竖直墙壁的分力F1=mgtanα和使球拉紧悬线的分力F2=. 考点帮必备知识通关实例分解思路重力分解为拉紧AO线的分力F2和拉紧BO线的分力F1,F1=F2=. 考法帮解题能力提升考法1力的合成和分解问题的分析与应用示例1[可能性问题分析]已知两个共点力的合力为50N,分力F1的方向与合力F的方向成30°角,分力F2的大小为30N.则A.F1的大小是唯一的B.F2的方向是唯一的C.F2有两个可能的方向D.F2可取任意方向 考法帮解题能力提升思维节点：合力与两分力必定能组成封闭的矢量三角形.当某个分力F2满足Fsinθ