专题二相互作用2课件2025高考物理复习专题

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考点1　常见的三种力　力的合成与分解一、弹力1.弹力的方向
3.晾衣绳模型分析已知跨过光滑挂钩的绳两端拉力大小相等,设两杆间距离为d,绳长为l,Oa、Ob段长度 分别为la和lb,则l=la+lb,两部分绳子与竖直方向夹角分别为α和β,对结点O受力分析,如图 所示。
绳子各部分张力大小相等,Fa=Fb=F,则α=β。满足2F cs α=mg,d=la sin α+lb sin β,则有 sin α= ,F= ,一般绳长l不变,故d增大,α增大,又因为F= ,α增大,则F增大,综上可知d、α、F同增同减。
二、摩擦力1.摩擦力的大小(1)滑动摩擦力的大小:Ff=μFN。(2)静摩擦力的大小①若物体处于平衡状态,利用力的平衡条件求解。②若物体有加速度,可用正交分解法结合牛顿第二定律F合=ma求解。
2.判断静摩擦力方向的三种方法
3.摩擦力的突变问题
三、力的合成与分解1.几种特殊情况的共点力的合成
2.力的分解(1)正交分解法一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则;在动力 学中,往往以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。(2)效果分解法
考点2　受力分析　共点力的平衡一、整体法与隔离法
方法拓展　整体法与隔离法的应用实例(1)整体法:求挡板和木块间的摩擦力f时,将两挡板之间的所有物体看作一个整体,对整 体有2f=G总。(2)隔离法:求挡板与木块间的弹力时,先对O点处的转轴受力分析,求出杆上的力,再对 木块受力分析。
二、求解共点力平衡问题的常用方法
题型1　动态平衡问题一、核心思想——化“动”为静,“静”中求动1.在某一平衡状态下对物体进行受力分析。2.确定不变的力。3.确定已知变化的力(大小和方向)如何变化。4.根据F合=0求未知力。
二、解决动态平衡问题的常用方法1.解析法对研究对象进行受力分析,画出受力示意图,根据物体的平衡条件列方程,得到因变量与自变量的函数表达式(通常为三角函数关系),最后根据自变量的变化确定因变量的 变化。该方法一般适用于物体受到三个或三个以上的共点力的作用而处于平衡状态 的情况,选择两个相互垂直的方向建立平面直角坐标系,将所有的力都分解到坐标轴 上,并根据列出的两个方向的平衡方程求解。
2.图解法的两类常见应用情境类型一　“一个力恒定,另一个力方向不变”(1)物体受三个力,一个力恒定,另一个力始终与恒定的力垂直,三力可构成直角三角形, 可作不同状态下的直角三角形,分析力的大小变化情况,如图甲所示。(2)物体受三个力,一个力恒定,另一个力与恒定的力不垂直但方向不变,作出不同状态 下的矢量三角形,确定力大小的变化情况,在变化过程中恒力之外的两力垂直时,会有 极值出现,如图乙所示。
  解析    在转动过程中,圆柱体受重力、平板AP的弹力F1和平板BP的弹力F2,力F1与F2的合力为F,如图所示。(关键:重力mg恒定,F1方向不变,两个力的夹角不是直角)圆柱体 处于动态平衡状态,故F1与F2的合力F与重力等大反向。
采用图解法:从图中可以看出,在BP由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中,F1越来 越大,F2先减小后增大;由几何关系可知,当F2的方向平行于AP(即F2⊥F1)时,F2min=mg sin 53°= mg,根据牛顿第三定律可知BP受到的最小压力为 mg,A正确。当BP转到竖直方向时F2最大,F2max=mg tan 53°= mg,则BP受到的最大压力为 mg,B错误。当BP沿水平方向时,AP对圆柱体的弹力为0,则AP受到的最小压力为0,C错误。由图可知,当BP转到 竖直方向时,AP对圆柱体的弹力F1最大,F1max= = mg,根据牛顿第三定律可知平板AP受到的最大压力为 mg,D错误。
根据几何关系可知,在向上拉动物体的过程中,R、H均不变,L变短,则FN不变,FT变小。
②正弦定理法:作出不同状态的矢量三角形,结合正弦定理列式求解。
题型2　平衡中的临界极值问题一、平衡中的临界问题与极值问题1.平衡中的临界问题:当某物理量变化时,会引起其他物理量的变化,使物体所处的平 衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”。2.平衡中的极值问题:一般指力在变化过程中出现最大值或最小值的问题。二、分析方法1.物理分析法:根据平衡条件,作出力的矢量图,通过对物理过程的分析,利用平行四边 形定则或三角形定则进行动态分析,确定最大值或最小值。
典例1　将三个质量均为m的小球a、b、c用细线相连后(b、c间无细线相连),再用细 线悬挂于O点,如图所示,用力F拉小球c,使三个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直 方向的夹角保持为θ=30°,重力加速度为g,则F的最小值为 (　    )　    　    　    
  解析    以a、b、c三球整体为研究对象,所受力的矢量三角形如图所示,当F垂直于T时F最小,Fmin=3mg sin 30°=1.5mg,A正确。
2.数学分析法:通过对问题的分析,根据平衡条件列出物理量之间的函数关系式,用数 学方法求极值(例如求二次函数极值、三角函数极值等)。3.极限分析法:首先要正确地进行受力分析和变化过程分析,找出平衡的临界点和极值 点;临界条件必须在变化中去寻找,不能停留在一个状态来研究临界问题,要把某个物 理量推向极端,即极大或极小。
(2)拖把头受重力G、支持力FN、摩擦力f和推力F推。采用正交分解法,将F推沿竖直方向和水平方向分解,根据平衡条件有F推 sin θ+G=FN设地板对拖把的最大静摩擦力为fm,则fm=μFN③不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动的临界条件是什么?若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动,应有F推 cs θ≤fm联立解得cs θ-μ sin θ≤μ 
实验微专题2　探究弹簧弹力与形变量的关系一、实验原理和装置图在弹簧下端悬挂钩码,平衡时记下弹簧的总长度和钩码重力。改变钩码的个数,重复 上述实验过程,将数据填入表格,分析弹力大小与弹簧的形变量之间的关系。
二、操作要领及注意事项1.如何控制钩码质量:所挂钩码不要过重,以免弹簧被过度拉伸,超出弹簧的弹性限 度。2.如何测量弹簧的原长:考虑弹簧自身受重力的影响,实验时要将弹簧竖直悬挂测量原 长,不可以将弹簧放置在水平桌面上测量原长。3.如何测量弹簧的长度:一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量弹簧的长度,刻 度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大读数误差。4.如何作图:坐标轴标度要适中,单位要标注。(横坐标x是指形变量,不是长度)描点画 线时,所描的点不一定都落在一条直线上,但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。
三、数据处理1.图像法:以弹力F(大小等于所挂钩码受到的重力)为纵坐标,以弹簧的形变量x为横坐 标,用描点法作图,作出的拟合曲线是一条过坐标原点的倾斜直线,图线的斜率表示弹 簧的劲度系数,k= 。2.函数法:以弹簧形变量为自变量,写出弹力和弹簧形变量之间的函数关系式,式中的 常数即弹簧的劲度系数。
四、误差分析及改进措施
五、改进方案方案一　横向测量弹簧水平放置,消除弹簧自身重力对原长测量的影响,减小测量误差。
方案二　实验仪器的改进
二、操作要领及注意事项1.如何保证等效:同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点所处的位置O点必须保持 不变。2.如何拉弹簧测力计:用两个弹簧测力计拉橡皮条时,它们之间的夹角在60°~100°为宜; 读数时应注意使弹簧测力计与木板平行。3.如何记录拉力:记录方向时,选用的细绳套适当长一些,根据细绳套位置选取适当远 的两点标记在白纸上,去掉细绳套后,再将所标记的点用直线连接。
三、数据处理1.用铅笔和刻度尺从O点沿两个细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,作平行四边形,过O点画对角线,即合力F的图示。2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一个弹簧测力计时拉力F'的图示。
 2.作图误差减小作图误差的方法:①作图时要画准结点的位置和两个弹簧测力计的方向;②两个 力F1、F2间的夹角越大,用平行四边形定则作出的合力F的误差ΔF就越大,所以实验时 不要把F1、F2间的夹角取得太大;③作图比例要恰当。
四、误差分析及改进措施1.读数误差减小读数误差的方法:①弹簧测力计使用前调零要准确;②在允许的情况下,弹簧测力 计的示数应尽量大一些;③选用传感器测量力的大小,以减小误差,如图所示。
五、改进方案方案一　如图甲所示,使用汇力圆环,每次将汇力圆环拉至定位圆,方便确定力的方向, 作图更直观。