高中物理 第三章 相互作用阶段复习课课件 新人教版必修1.ppt

阶段复习课第三章物体对物体的作用物体对物体的作用 方向方向 形变形变 运动状态运动状态 mgmg 竖直向下竖直向下 重心重心 相互接触相互接触 发生弹性形变发生弹性形变 接触面接触面 绳子收缩绳子收缩 F=kxF=kx 接触且挤压接触且挤压 相对运动相对运动 相对运相对运 动趋势动趋势 粗糙粗糙 相对运动相对运动 相对运相对运 动趋势动趋势 0 0 F Fmaxmax 作用效果作用效果 平行四边形平行四边形三角形三角形 |F|F1 1-F-F2 2| | |F|F1 1+F+F2 2| | 实际效果实际效果 大小大小 正交正交弹簧伸长弹簧伸长 平行四边形平行四边形一、弹力与摩擦力的对比理解一、弹力与摩擦力的对比理解1.1.弹力和摩擦力的对比弹力和摩擦力的对比 项目项目比较比较弹　力弹　力摩擦力摩擦力产生条件产生条件相互接触并发生弹性形变相互接触并发生弹性形变(1)(1)相互接触、相互挤压相互接触、相互挤压(2)(2)接触面粗糙接触面粗糙(3)(3)两物体有相对运动或相对运动的趋势两物体有相对运动或相对运动的趋势方向方向与物体发生形变的方向相反与物体发生形变的方向相反与相对运动或相对运动趋势的方向相反与相对运动或相对运动趋势的方向相反2.2.弹力或摩擦力的有无及方向判断的特殊方法弹力或摩擦力的有无及方向判断的特殊方法(1)(1)假设法。

假设法2)(2)结合物体运动状态判断结合物体运动状态判断3)(3)效果法4)(4)相互作用法相互作用法 项目项目比较比较弹　力弹　力摩擦力摩擦力大小计大小计算方法算方法(1)(1)弹簧弹力弹簧弹力: :胡克定律胡克定律(2)(2)发生微小形变物体的弹力发生微小形变物体的弹力: :二力二力平衡平衡(1)(1)静摩擦力静摩擦力: :二力平衡二力平衡(2)(2)滑动摩擦力滑动摩擦力:F:Ff f=μF=μFN N3.3.摩擦力的摩擦力的““四个不一定四个不一定””(1)(1)受静摩擦力的物体不一定静止受静摩擦力的物体不一定静止, ,受滑动摩擦力的物体不一定受滑动摩擦力的物体不一定运动2)(2)静摩擦力不一定比滑动摩擦力小静摩擦力不一定比滑动摩擦力小3)(3)摩擦力不一定与运动方向相反摩擦力不一定与运动方向相反, ,还可以与运动方向相同还可以与运动方向相同, ,甚甚至可以与运动方向成一定夹角至可以与运动方向成一定夹角4)(4)摩擦力不一定是阻力摩擦力不一定是阻力, ,还可以是动力还可以是动力【典例【典例1 1】】(2013(2013··苏州高一检测苏州高一检测) )长直长直木板的上表面的一端放置一个铁块木板的上表面的一端放置一个铁块, ,木木板放置在水平面上板放置在水平面上, ,将放置铁块的一端将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起由水平位置缓慢地向上抬起, ,木板另一端相对水平面的位置保木板另一端相对水平面的位置保持不变持不变, ,如图所示。

铁块受到的摩擦力如图所示铁块受到的摩擦力F Ff f随木板倾角随木板倾角αα变化的图变化的图线在图中正确的是线在图中正确的是( (设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小小)()(　　　　) )【标准解答【标准解答】】选选C C1)(1)当当α=0α=0°°时时,F,Ff f=0;=0;当当αα较小时较小时, ,铁块相对铁块相对木板处于静止状态木板处于静止状态, ,铁块受静摩擦力作用铁块受静摩擦力作用, ,其大小与重力沿木板其大小与重力沿木板( (斜面斜面) )方向分力大小相等方向分力大小相等, ,即即F Ff f=mgsinα,F=mgsinα,Ff f随随αα的增大按正弦的增大按正弦规律增大规律增大2)(2)当当tanαtanα=μ=μ时处于临界状态时处于临界状态, ,此时摩擦力达到最此时摩擦力达到最大静摩擦力大静摩擦力, ,由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小3)(3)当当tanαtanα>μ>μ时时, ,铁块相对木板向下滑动铁块相对木板向下滑动, ,铁块受到滑动摩擦力的作铁块受到滑动摩擦力的作用用, ,可知可知F Ff f=μF=μFN N=μmgcosα,F=μmgcosα,Ff f随随αα的增大按余弦规律减小。

当的增大按余弦规律减小当α=90α=90°°时时,F,Ff f=0,=0,故故C C正确【变式训练【变式训练】】如图所示如图所示, ,质量为质量为m m的木块的木块P P在质量为在质量为M M的长木板的长木板abab上滑行上滑行, ,长木板长木板放在水平地面上一直处于静止状态若放在水平地面上一直处于静止状态若长木板长木板abab与地面间的动摩擦因数为与地面间的动摩擦因数为μμ1 1, ,木块木块P P与长木板与长木板abab间的动间的动摩擦因数为摩擦因数为μμ2 2, ,则长木板则长木板abab受到地面的摩擦力大小为受到地面的摩擦力大小为( (　　　　) )A.μA.μ1 1MgMgB.μB.μ1 1(m+M)g(m+M)gC.μC.μ2 2mgmgD.μD.μ1 1Mg+μMg+μ2 2mgmg【解析【解析】】选选C C长木板abab未动即地面对长木板未动即地面对长木板abab的摩擦力为静的摩擦力为静摩擦力摩擦力, ,由于由于P P在长木板在长木板abab上滑动上滑动, ,即即P P对长木板对长木板abab的摩擦力大小的摩擦力大小为为μμ2 2mgmg由平衡条件可知地面对由平衡条件可知地面对abab的静摩擦力大小为的静摩擦力大小为μμ2 2mgmg。

即只有即只有C C正确二、力的合成法、效果分解法及正交分解法处理共点力平衡问二、力的合成法、效果分解法及正交分解法处理共点力平衡问题题物体在三个力或多个力的作用下处于平衡状态物体在三个力或多个力的作用下处于平衡状态, ,根据已知力分根据已知力分析、计算未知力的大小析、计算未知力的大小, ,是本章的常见问题是本章的常见问题, ,其求解步骤如下其求解步骤如下: :1.1.确定研究对象确定研究对象2.2.对研究对象进行受力分析对研究对象进行受力分析3.3.选择合适的处理方法选择合适的处理方法, ,确定各力间的关系并列式求解确定各力间的关系并列式求解1)(1)力的合成法力的合成法( (一般用于受力个数为三个时一般用于受力个数为三个时) )①①确定要合成的两个力确定要合成的两个力; ;②②根据平行四边形定则作出这两个力的合力根据平行四边形定则作出这两个力的合力; ;③③根据数学知识计算合力根据数学知识计算合力; ;④④根据平衡条件确定合力的平衡力的大小根据平衡条件确定合力的平衡力的大小2)(2)力的效果分解法力的效果分解法( (一般用于受力个数为三个时一般用于受力个数为三个时) )①①确定要分解的力确定要分解的力; ;②②按实际作用效果确定两分力的方向按实际作用效果确定两分力的方向; ;③③沿两分力方向作平行四边形沿两分力方向作平行四边形; ;④④根据数学知识求分力根据数学知识求分力; ;⑤⑤根据平衡条件确定分力的平衡力的大小。

根据平衡条件确定分力的平衡力的大小(3)(3)正交分解法正交分解法( (一般用于受力个数较多时一般用于受力个数较多时) )①①建立坐标系建立坐标系; ;②②正交分解各力正交分解各力; ;③③沿沿x x轴、轴、y y轴方向根据平衡条件列式求解轴方向根据平衡条件列式求解【典例【典例2 2】】如图所示，一只质量为如图所示，一只质量为m m的的蚂蚁在半径为蚂蚁在半径为R R的半球形碗内爬行，的半球形碗内爬行，在距碗底高在距碗底高 的的P P点停下来，若重力点停下来，若重力加速度为加速度为g g，则它在，则它在P P点受到的摩擦力点受到的摩擦力大小为大小为( )( )A. A. B.B.C. C. D.mgD.mg 【标准解答【标准解答】】选选C C过P P点作半球形面的点作半球形面的切面，该切面相当于倾角为切面，该切面相当于倾角为θθ的斜面，的斜面，由几何知识知由几何知识知cosθcosθ= = 用一方块形物用一方块形物体表示蚂蚁，故蚂蚁在体表示蚂蚁，故蚂蚁在P P点受到的摩擦点受到的摩擦力大小力大小F Ff f=F=F1 1=mgsinθ=mgsinθ= = ，，C C正确。

正确【变式训练【变式训练】】(2013(2013··潮州高一检测潮州高一检测) )如图所示，一条细绳跨过如图所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体定滑轮连接物体A A、、B B，，A A悬挂起来，悬挂起来，B B穿在一根竖直杆上，两物穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、体均保持静止，不计绳与滑轮、B B与竖直杆间的摩擦，已知绳与竖直杆间的摩擦，已知绳与竖直杆间的夹角为与竖直杆间的夹角为θθ，则物体，则物体A A、、B B的质量之比的质量之比m mA A∶m∶mB B等于等于 ( )( )A.cosθ∶1A.cosθ∶1B.1∶cosθB.1∶cosθC.tanθ∶1C.tanθ∶1D.1∶sinθD.1∶sinθ【解析【解析】】选选B B。

对对A A、、B B受力分析可知受力分析可知m mA Agcosθgcosθ＝＝m mB Bg g，则有，则有m mA A∶m∶mB B＝＝1∶cos1∶cosθθ，，B B项正确 三、物体平衡中的临界和极值问题三、物体平衡中的临界和极值问题1.1.临界问题临界问题(1)(1)临界状态临界状态: :物体的平衡状态将要变化的状态物理系统由于物体的平衡状态将要变化的状态物理系统由于某些原因而发生突变某些原因而发生突变( (从一种物理现象转变为另一种物理现象从一种物理现象转变为另一种物理现象, ,或从一种物理过程转入到另一种物理过程的状态或从一种物理过程转入到另一种物理过程的状态) )时所处的状时所处的状态态, ,叫临界状态临界状态也可理解为叫临界状态临界状态也可理解为““恰好出现恰好出现””和和““恰好恰好不出现不出现””某种现象的状态某种现象的状态(2)(2)临界条件临界条件: :临界状态对应的条件临界状态对应的条件, ,从受力的角度看通常是物从受力的角度看通常是物体所受合外力为零体所受合外力为零, ,但要注意相应因素再变化一点但要注意相应因素再变化一点, ,临界条件将临界条件将不再具备不再具备, ,临界的平衡状态将被打破临界的平衡状态将被打破, ,如外力再大一点如外力再大一点, ,物体将物体将由静止开始运动或由匀速变为加速由静止开始运动或由匀速变为加速( (或减速或减速) )。

3)(3)处理方法处理方法: :平衡物体的临界问题的求解方法一般是采用假设平衡物体的临界问题的求解方法一般是采用假设推理法确定临界状态及临界条件推理法确定临界状态及临界条件, ,然后再根据平衡条件及有关然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解或判定知识列方程求解或判定2.2.极值问题极值问题极值是指平衡问题中某些物理量变化时出现最大值或最小值极值是指平衡问题中某些物理量变化时出现最大值或最小值平衡问题中的极值平衡问题中的极值, ,一般指在力的变化过程中的最大值和最小一般指在力的变化过程中的最大值和最小值【典例【典例3 3】】如图所示如图所示, ,物体的质量为物体的质量为2kg,2kg,两根轻绳两根轻绳ABAB和和ACAC的一端的一端连接于竖直墙上连接于竖直墙上, ,另一端系于物体上另一端系于物体上, ,在物体上另施加一个方向在物体上另施加一个方向与水平线成与水平线成θ=60θ=60°°的拉力的拉力F,F,若要使两绳都能伸直若要使两绳都能伸直, ,求拉力求拉力F F的的大小范围大小范围(g(g取取10m/s10m/s2 2) )【标准解答【标准解答】】解法一解法一: :数学解析法数学解析法A A的受力情况如图，由平衡条件得的受力情况如图，由平衡条件得FsinθFsinθ+F+F1 1sinθ-mg=0sinθ-mg=0Fcosθ-FFcosθ-F2 2-F-F1 1cosθ=0cosθ=0由上述两式得由上述两式得F= -FF= -F1 1F= F= 令令F F1 1=0,=0,得得F F最大值最大值F Fmaxmax= = 令令F F2 2=0,=0,得得F F最小值最小值F Fminmin= = 综合得综合得F F的取值范围的取值范围解法二解法二: :物理分析法物理分析法(1)(1)假设假设ACAC绳刚好伸直且绳刚好伸直且F FACAC=0,=0,则则FsinθFsinθ= =F= F= 若力若力F F小于上述值小于上述值, ,则则ACAC绳弯曲绳弯曲, ,所以所以F≥ F≥ (2)(2)假设假设ABAB绳刚好伸直且绳刚好伸直且F FABAB=0,=0,则则FsinθFsinθ=mg=mg F= =F= = , ,若力若力F F大于上述值大于上述值, ,则则ABAB绳弯曲绳弯曲, ,所以所以F≤ F≤ , ,因此力因此力F F的取值范围是的取值范围是答案：答案：【变式训练【变式训练】】(2013(2013··无锡高一检测无锡高一检测) )如图如图所示，质量均为所示，质量均为m m的小球的小球A A、、B B用两根不可用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于伸长的轻绳连接后悬挂于O O点，在外力点，在外力F F的的作用下，小球作用下，小球A A、、B B处于静止状态。

若要使处于静止状态若要使两小球处于静止状态且悬线两小球处于静止状态且悬线OAOA与竖直方向与竖直方向的夹角的夹角θθ保持保持3030°°不变，则外力不变，则外力F F的大小的大小 ( )( )A.A.可能为可能为B.B.可能为可能为C.C.可能为可能为D.D.可能为可能为mgmg【解析【解析】】选选B B、、C C、、D D本题相当于一悬线吊一质量为本题相当于一悬线吊一质量为2m2m的物体，的物体，悬线悬线OAOA与竖直方向夹角为与竖直方向夹角为3030°°，与悬线，与悬线OAOA垂直时外力垂直时外力F F最小，最小，大小为大小为mgmg，所以外力，所以外力F F大于或等于大于或等于mgmg，故，故B B、、C C、、D D正确1.(20121.(2012··山东高考山东高考) )如图所示如图所示, ,两相同轻质硬杆两相同轻质硬杆OOOO1 1、、OOOO2 2可绕其可绕其两端垂直纸面的水平轴两端垂直纸面的水平轴O O、、O O1 1、、O O2 2转动转动, ,在在O O点悬挂一重物点悬挂一重物M,M,将两将两相同木块相同木块m m紧压在竖直挡板上紧压在竖直挡板上, ,此时整个系统保持静止。

此时整个系统保持静止F Ff f表示表示木块与挡板间摩擦力的大小木块与挡板间摩擦力的大小,F,FN N表示木块与挡板间正压力的大小表示木块与挡板间正压力的大小若挡板间的距离稍许增大后若挡板间的距离稍许增大后, ,系统仍静止系统仍静止, ,且且O O1 1、、O O2 2始终等高始终等高, ,则则( (　　　　) )A.FA.Ff f变小变小B.FB.Ff f不变不变C.FC.FN N变小变小D.FD.FN N变大变大【解析【解析】】选选B B、、D D以两个木块以两个木块m m和重物和重物M M整体作为研究对象，在整体作为研究对象，在竖直方向上，竖直方向上，F Ff f= = ，与挡板间的距离无关，，与挡板间的距离无关，A A错误，错误，B B正确；如图所示，以轴正确；如图所示，以轴O O点为研究对象，杆对轴点为研究对象，杆对轴O O的作用力为的作用力为F= F= ，再以木块，再以木块m m为研究对象，挡板对木块的正压力为研究对象，挡板对木块的正压力F FN N= =F′sinθ=FsinθF′sinθ=Fsinθ= = ，当挡板间的距离稍许增大时，，当挡板间的距离稍许增大时，θθ增大，增大，F FN N增大，增大，C C错误，错误，D D正确。

正确2.(20112.(2011··山东高考山东高考) )如图所示如图所示, ,将两相同的木块将两相同的木块a a、、b b置于粗糙置于粗糙的水平地面上的水平地面上, ,中间用一轻弹簧连接中间用一轻弹簧连接, ,两侧用细绳固定于墙壁上两侧用细绳固定于墙壁上开始时开始时a a、、b b均静止弹簧处于伸长状态均静止弹簧处于伸长状态, ,两细绳均有拉力两细绳均有拉力,a,a所所受摩擦力受摩擦力F Ffafa≠0,b≠0,b所受摩擦力所受摩擦力F Ffbfb=0,=0,现将右侧细绳剪断现将右侧细绳剪断, ,则剪断则剪断瞬间瞬间( (　　　　) )A.FA.Ffafa大小不变大小不变B.FB.Ffafa方向改变方向改变C.FC.Ffbfb仍然为零仍然为零D.FD.Ffbfb方向向右方向向右【解析【解析】】选选A A、、D D弹簧处于伸长状态弹簧处于伸长状态, ,弹簧对物体施加的是拉弹簧对物体施加的是拉力先对物体力先对物体b b进行受力分析进行受力分析, ,在细绳未剪断时在细绳未剪断时,b,b在水平方向上在水平方向上受到两个力的作用受到两个力的作用, ,向左的弹簧的拉力和向右的绳的拉力向左的弹簧的拉力和向右的绳的拉力, ,在突在突然剪断细绳时然剪断细绳时, ,弹簧的拉力还没有发生变化弹簧的拉力还没有发生变化, ,即弹簧的长度没有即弹簧的长度没有变化变化, ,物体物体b b具有向左运动的趋势具有向左运动的趋势, ,所以要受到一个与弹簧拉力所以要受到一个与弹簧拉力方向相反的摩擦力方向相反的摩擦力,C,C错误错误,D,D正确。

对物体正确对物体a a受力分析受力分析, ,在剪断细在剪断细绳前后绳前后, ,物体物体a a的位置没有发生变化的位置没有发生变化, ,受到的弹簧拉力和细绳拉受到的弹簧拉力和细绳拉力没有发生变化力没有发生变化, ,故它所受到的摩擦力没有发生变化故它所受到的摩擦力没有发生变化,A,A正确正确,B,B错误3.(20113.(2011··江苏高考江苏高考) )如图所示，石如图所示，石拱桥的正中央有一质量为拱桥的正中央有一质量为m m的对称的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为为α,α,重力加速度为重力加速度为g g，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为侧面所受弹力的大小为( )( )A. A. B.B.C. C. D. D. 【解析【解析】】选选A A石块受力如图所示，由力的平衡条件可知石块受力如图所示，由力的平衡条件可知2Fsinα=mg2Fsinα=mg，所以有，所以有F= F= ，，A A正确4.(20114.(2011··广东高考广东高考) )如图所示的水如图所示的水平面上平面上, ,橡皮绳一端固定橡皮绳一端固定, ,另一端连另一端连接两根弹簧接两根弹簧, ,连接点连接点P P在在F F1 1、、F F2 2和和F F3 3三力作用下保持静止三力作用下保持静止, ,下列判断正下列判断正确的是确的是( (　　　　) )A.FA.F1 1>F>F2 2>F>F3 3B.FB.F3 3>F>F1 1>F>F2 2C.FC.F2 2>F>F3 3>F>F1 1D.FD.F3 3>F>F2 2>F>F1 1【解析【解析】】选选B B。

P P点受力如图所示点受力如图所示: :由几何知识得由几何知识得F F3 3>F>F1 1>F>F2 2, ,所以所以B B正确正确,A,A、、C C、、D D错误5.(20105.(2010··新课标全国卷新课标全国卷) )如图所示如图所示, ,一物块置于水平地面上一物块置于水平地面上当用与水平方向成当用与水平方向成6060°°角的力角的力F F1 1拉物块时拉物块时, ,物块做匀速直线运物块做匀速直线运动动; ;当改用与水平方向成当改用与水平方向成3030°°角的力角的力F F2 2推物块时推物块时, ,物块仍做匀速物块仍做匀速直线运动若直线运动若F F1 1和和F F2 2的大小相等的大小相等, ,则物块与地面之间的动摩擦则物块与地面之间的动摩擦因数为因数为( (　　　　) )A. A. B.B.C. C. D. D. 【解析【解析】】选选B B物块受重力物块受重力mgmg、支持力、支持力F FN N、摩擦力、摩擦力F Ff f、已知拉、已知拉力，物块处于平衡状态，根据平衡条件得力，物块处于平衡状态，根据平衡条件得: :力力F F1 1作用在物块上时：作用在物块上时：F F1 1cos60cos60°°=μ(mg-F=μ(mg-F1 1sin60sin60°°) ①) ①力力F F2 2作用在物块上时：作用在物块上时：F F2 2cos30cos30°°=μ(mg+F=μ(mg+F2 2sin30sin30°°) ②) ②又已知又已知F F1 1=F=F2 2，联立，联立①②①②式解得：式解得：μ= ,μ= ,故故B B正确，正确，A A、、C C、、D D错误。

错误6.(20106.(2010··山东高考山东高考) )如图所示如图所示, ,质量质量分别为分别为m m1 1、、m m2 2的两个物体通过轻弹簧的两个物体通过轻弹簧连接连接, ,在力在力F F的作用下一起沿水平方的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动向做匀速直线运动(m(m1 1在地面在地面,m,m2 2在空在空中中),),力力F F与水平方向成与水平方向成θθ角则m m1 1所受支持力所受支持力F FN N和摩擦力和摩擦力F Ff f正确正确的是的是( (　　　　) )A.FA.FN N=m=m1 1g+mg+m2 2g-Fsinθg-FsinθB.FB.FN N=m=m1 1g+mg+m2 2g-Fcosθg-FcosθC.FC.Ff f=Fcosθ=FcosθD.FD.Ff f=Fsinθ=Fsinθ【解析【解析】】选选A A、、C C把m m1 1、、m m2 2两个物体看成一个整体进行研究两个物体看成一个整体进行研究, ,进进行受力分析行受力分析, ,水平方向上水平方向上:F:Ff f=Fcosθ,C=Fcosθ,C正确正确,D,D错误错误; ;竖直方向上竖直方向上:F:FN N+Fsinθ+Fsinθ=m=m1 1g+mg+m2 2g,g,解得解得:F:FN N=m=m1 1g+mg+m2 2g-Fsinθ,Ag-Fsinθ,A正确正确,B,B错误。