广东版高考物理复习专题二相互作用教学课件

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②影响物体重心位置的因素:a.物体的形状;b.物体的质量分布。③物体的重心可以在物体上,也可以在物体外。2.弹力(1)定义:发生弹性形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力 叫作弹力。(2)产生条件:①两物体相互接触②发生弹性形变。(3)弹力有无的判断方法
 (5)弹力大小的计算方法①弹簧类:在弹性限度内遵循胡克定律F=kx,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量;②非弹簧类:依据物体所处的状态(平衡态或非平衡态)及所受其他力的情况求解。
(4)常见模型中弹力的方向
二、摩擦力1.静摩擦力与滑动摩擦力
2.静摩擦力的有无及方向的判断方法
例1　如图甲所示,用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一,铺设瓦片时,屋顶结构可简化 为图乙所示,建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间,若瓦片能静止在檩 条上,已知檩条与水平面夹角均为θ,瓦片质量为m,檩条间距离为d,重力加速度为g,下列 说法正确的是 (　    )      
A.瓦片共受到4个力的作用B.檩条对瓦片作用力方向垂直檩条向上C.减小檩条的倾斜角度θ时,瓦片与檩条间的摩擦力变大D.增大檩条间的距离d时,两根檩条对瓦片的弹力都增大
  解析    瓦片受重力,每根檩条对它的支持力与摩擦力,共受5个力,A错误;由于瓦片静止,所以檩条对瓦片的作用力应与重力等大反向,即方向竖直向上,故B错误;设两檩条 对瓦片的支持力大小均为F,与竖直方向夹角均为α,对瓦片的摩擦力大小均为f,对瓦片 受力分析得2F cs α=mg cs θ(如图所示),2f=mg sin θ,由此可见当θ减小时,sin θ值减小, 则摩擦力变小,当增大d时,α会增大,cs α减小,则F增大,故C错误,D正确。
考点二　力的合成与分解一、力的合成1.运算法则(1)平行四边形定则(如图甲所示)。(2)三角形定则(如图乙所示)。 
2.求合力的两种方法(1)作图法:作出力的图示,利用平行四边形定则或三角形定则作出合力,结合标度得到 合力大小。(2)计算法①余弦定理:合力的大小F= ;如图所示,合力的方向满足tan α= 。
点拨拓展    ①两个分力大小一定时,夹角θ越大,合力越小。②合力可以大于分力,可以 等于分力,也可以小于分力。二、力的分解1.遵循的规律:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则与三角形定 则。2.分解方法(1)正交分解法①定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。②建立坐标系的原则:一般选共点力的作用点为坐标原点。以使问题简单化,少分解
力和容易分解力为原则(使尽量多的力在坐标轴上);在动力学中,一般以加速度方向和 垂直加速度方向为坐标轴方向建立坐标系。 (2)效果分解法根据一个力产生的实际效果进行分解。
点拨拓展        力的分解中定解条件的讨论
考点三　受力分析及共点力平衡一、受力分析的技巧1.先确定受力分析的研究对象;2.一般先分析场力(如重力、电场力、磁场力)和已知力,其次分析接触力(弹力、摩擦 力),再分析其他力;3.先分析受力较少的物体,再分析受力较多的物体;4.一般先用整体法分析系统外力,再用隔离法分析系统内力;5.对于个别无法确定方向或大小的力,可以采用假设法,通过最终结果来判断假设正确 与否。
点拨拓展    受力分析只分析依据性质命名的力,不分析依据效果命名的力如向心力 等。二、共点力平衡条件及其重要推论1.平衡状态:物体静止或做匀速直线运动。2.平衡条件:F合=0或Fx合=0,Fy合=0。3.平衡条件的重要推论(1)二力平衡:两个力大小相等、方向相反。(2)三力平衡:三个力中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反。点拨拓展    拉密定理: = = 。
 (3)多力平衡:若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n-1)个力 的合力大小相等、方向相反,并且这n个力可以形成一个闭合的矢量多边形。
例2　如图所示,质量为2M的物块A静置于水平台面上,质量为M的半球体C静置于水平 地面上,质量为m的光滑小球B(可视为质点)放在半球体C上,P点为三根轻绳PA、PB、 PO的结点。系统在图示位置处于静止状态,P点位于半球体球心的正上方,PO竖直,PA 水平,PB刚好与半球体相切且与竖直方向的夹角θ=30°。已知物块A与台面间的动摩 擦因数为μ,重力加速度大小为g,则 (　    ) 
A.绳PO的拉力大小为 mgB.C受到的摩擦力大小为 mgC.A受到的摩擦力大小为 mgD.地面对C的支持力大小为(M+m)g  解析    对小球B、物块A及P处结点受力分析如图,对小球B,轻绳PB的拉力大小F=mg cs θ= mg,对P处结点,轻绳PO的拉力大小FT=F' cs θ=F cs θ= mg,A错误;物块A所受摩擦力Ff大小等于轻绳PA的拉力大小,则Ff=FPA=FPA'=F' sin θ=F sin θ= mg,C错误;
对整体受力分析,可知水平方向上有物块A所受的摩擦力和半球体C所受的摩擦力,整 体处于平衡态,则这两个力大小相等、方向相反,即FfC=Ff= mg,B正确;竖直方向上有地面对半球体C的支持力FNC、水平台面对物块A的支持力FNA=2Mg、天花板对轻绳 OP的拉力FT'=FT、整体的重力(3M+m)g,根据受力平衡有(3M+m)g=FT'+FNA+FNC,联立解 得FNC=(M+ m)g,D错误。  答案    B
归纳总结整体法与隔离法
模型一　生活中的绳、杆模型
例1    (多选)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b 两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个 条件,当衣架静止时,下列说法正确的是 (　    ) A.绳的右端上移到b'点,绳子拉力不变
B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小D.若挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移  解题指导    衣架挂钩光滑说明是“活结”模型,两端绳子拉力大小相等。因结点所受拉力的水平分力大小相等,故左右两侧绳子与竖直方向夹角必然相同。  解析    设两杆间距离为d,绳长为l,l=la+lb,则2F cs α=mg,d=la sin α+lb sin α,可得sin α= ,F= ,d和l均不变,则sin α、α、cs α为定值,绳子的拉力不变,A正确,C错误;衣服质量的大小不会影响α的值,所以衣架悬挂点位置不变,D错误;将杆N向右移一些,d增 大,sin α增大,cs α减小,绳子的拉力增大,B正确。
   答案    AB
模型二　动态平衡模型一、对动态平衡的理解
二、分析动态平衡问题的常用方法1.解析法
例2    (多选)如图所示,上表面光滑的半圆柱体放在水平面上,小物块从B点在外力F作 用下沿圆弧缓慢上升到靠近半圆柱体顶点O的A点,此过程中F始终沿圆弧的切线方向 且半圆柱体保持静止状态。下列说法中不正确的是 (　    ) A.半圆柱体对小物块的支持力变大B.外力F先变小后变大
C.地面对半圆柱体的摩擦力先变大后变小D.地面对半圆柱体的支持力变小  解析    设物块质量为m,半圆柱体质量为M,对物块进行受力分析,如图所示。 对物块分析,切线方向F=mg sin θ,半径方向FN=mg cs θ;〗对半圆柱体受力分析如图所 示,水平方向Ff=FN' sin θ,竖直方向F地=FN' cs θ+Mg,其中FN'=FN,联立可得Ff=mg sin θ
cs θ= mg sin 2θ,F地=Mg+mg cs 2θ。角度θ从90°变成接近0,sin θ减小,所以F减小; sin 2θ先增大后减小,所以Ff先增大后减 小; cs θ、 cs 2θ均逐渐增大,所以FN、F地增大,A、C正确,B、D错误。此题选不正确 的,故选B、D。  一题多解    利用极限法挖掘力的临界点靠近半圆柱体顶点O的A点可以视为顶点,由此可设定物块在O点、B点时的两个极限 状态。对物块分析,FN始终与重力沿半径方向分力平衡,B点FN=0,O点FN=mg,FN在一直增大,A 正确;F始终与重力沿切线方向分力平衡,在B点F=mg,在O点F=0即可维持平衡,F在一
直减小,B错误。对半圆柱体分析,物块在B点时,半圆柱体不受摩擦力,物块在O点时,半圆柱体也不受摩 擦力,物块在B与O之间时,地面对半圆柱体摩擦力不为0,则从B到O摩擦力必然先增大 后减小,C正确;物块在B点时,地面对半圆柱体支持力等于其重力,物块在O点时,地面对 半圆柱体支持力等于半圆柱体重力与物块重力之和,地面对半圆柱体的支持力在一直 增大,D错误。选B、D。  答案    BD2.图解法适用于物体受三个力(或可等效为三个力)的情况,常见的三种情形如下:
(1)①已知条件:a.三个力方向都不变;b.其中一个力的大小改变。②图解方法:如图1所示,三个力对应成比例变化。 (2)①已知条件:a.F1恒定;b.F2方向不变。②图解方法:如图2所示,画出力的矢量三角形,根据矢量三角形各边长短及方向的变化 判定力的变化。
      (3)①已知条件:a.F1是恒力;b.其余两个力大小相等,方向都改变。②图解方法:其余两个力的大小和方向如图3对称变化。
例3    (多选)如图所示,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细 绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现 用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°角。已知M始终保 持静止,则在此过程中 (　    ) A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加
C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加  解析    选N为研究对象,受力情况如图甲所示,用水平拉力F缓慢拉动N的过程中,水平拉力F逐渐增大,细绳拉力的大小FT逐渐增大,选项A错误,B正确;对M受力分析,受重 力、支持力、绳的拉力以及斜面对它的摩擦力,若开始时斜面对M的摩擦力Ff沿斜面 向上,如图乙所示,则FT+Ff=GM sin θ,FT逐渐增大,〗则Ff可能先逐渐减小到0,然后反向 增大,若开始时斜面对M的摩擦力Ff沿斜面向下,则有FT=GM sin θ+Ff,当FT逐渐增大时,Ff 逐渐增大,选项C错误,D正确。
        答案    BD3.相似三角形法(1)适用情况:物体受三个力作用,其中一个力大小、方向不变,其他两个力的方向均发 生变化。力的矢量三角形与题中的某个几何三角形始终相似。
(2)分析过程:利用相似三角形各对应边成比例的关系和几何三角形边长的变化,确定 力的大小变化情况。 
例4　如图所示,竖直墙壁上固定有一个光滑的半圆形支架(AB为直径),支架上套着一 个小球,轻绳的一端悬于P点,另一端与小球相连。已知半圆形支架的半径为R,轻绳长 度为L,且R  解析    对小球初始状态受力分析如图1所示,力的三角形与△POC相似,初始状态有 = = ,当P点不断下移,末状态如图2所示,有 = = 。PO减小为AO,L与R始终不变,故F1增大,F2增大,A正确。 　　　     
4.辅助圆法(1)适用情况:物体受三个力,其中一个力大小、方向不变,另外两个力大小、方向都在 改变,但这两个变化的力之间的夹角不变。(2)分析过程①已知条件:a.F1恒定;b.F2、F3的夹角一定。②图解方法:在圆中画出力的矢量三角形,以恒定力为弦,另外两个力的交点在圆周上 移动,由三角形各边长度及方向的变化判定力的变化;两个力的夹角分大于90°(如图 甲)和小于90°(如图乙)两种情况。
      三、平衡态中的临界与极值问题1.临界问题:当某物理量变化时,会引起其他物理量的变化,从而使物体所处的平衡状 态能够“恰好出现”或“恰好不出现”。在问题描述中常有“刚好”“恰能”“恰 好”等。