高考物理总复习教师用书第二章 相互作用

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第二章
求 考
形变、弹性、胡克定律   1.命题规律
高考对该部分内容着重考查的知识点
有弹力和摩擦力的概念及其在各种状态下
的表现形式、力的合成与分解等,对受力
分析的考查涵盖了高中物理的所有热点问
题。题型通常为选择题。
2.考查热点
以生活中的实际问题为背景考查静力
学知识的概率较大,在一轮复习中应注重
物理建模的能力培养。
滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 Ⅰ
矢量和标量 Ⅰ
力的合成和分解 Ⅱ
共点力的平衡 Ⅱ
实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系
实验三:验证力的平行四边形定则
6课时 重力 弹力(双基落实课)
点点通() 重力、弹力的分析与判断
1重力
(1)定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。
(2)大小:Gmg,不一定等于地球对物体的引力。
(3)方向:竖直向下。
(4)重心:重力的等效作用点,重心的位置与物体的形状和质量分布都有关系,且不一
定在物体上。
2弹力
(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用
这种力叫做弹力。
(2)条件:①两物体相互接触;②发生弹性形变。
(3)方向:弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。
3弹力有无的判断
条件法 根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断
形变较明显的情况
假设法 对形变不明显的情况,可假设两个物体间没有弹力,若运动状态不变,则此处不
存在弹力;若运动状态改变,则此处一定存在弹力
状态法 根据物体的运动状态,利用共点力的平衡条件或牛顿第二定律判断是否存在弹力
4.弹力方向的判断
(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。
(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律判断。
[小题练通]
1.()45°使
中光滑的铁球静止,需加一水平力 FF通过球心,下列说法正确的
(  )
A.球一定受墙的弹力且水平向左
B.球可能受墙的弹力且水平向左
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C.球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上
D.球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上
析:BC 止状衡条F时,情况
所示,当 F较大时,球的受力情况如图乙所示,故 BC正确。
2.如图所示,小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成
α角的细绳共同拴接一小球。当小车和小球相对静止,一起在水平面上
运动时,下列说法正确的是(  )
A.细绳一定对小球有拉力
B.轻弹簧一定对小球有弹力
C.细绳不一定对小球有拉力,但是轻弹簧对小球一定有弹力
D.细绳不一定对小球有拉力,轻弹簧对小球也不一定有弹力
解析D 若小球与小车一起做匀速运动,则细绳对小球无拉力;若小球与小车
向右的加速度 agtan α,则轻弹簧对小球无弹力,D正确。
3.根弹A一个B(图所)
从固定的光滑斜面上自由下滑,在选项图所示的情况中杆发生了不同的形变,
中正确的是(  )
解析:C 小车在光滑斜面上自由下滑,则加速度 agsin θ(θ为斜面的倾角),由牛
小球重力沿球的gsin
θ,则杆的弹力方向垂直于斜面向上,杆不会发生弯曲,C正确。
[融会贯通]
(1)弹力产生在直接接触的物体之间,但直接接触的物体之间不一定存在弹力。
(2)绳只能产生拉力,不能产生支持力,且绳的弹力方向一定沿着绳收缩的方向。
(3)杆既可以产生拉力,也可以产生支持力,弹力的方向可以沿着杆,也可以不沿着杆。
点点通() 胡克定律、弹力的计算
1胡克定律
(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小 F跟弹簧伸长(或缩短)的长度 x成正比。
(2)表达式:Fkxk是弹簧的劲度系数,位为 N/mk的大小由弹簧自性质定 。
x是弹簧长度的变量,不是弹簧形变以的长度。
2弹力大小的计算方法
(1)胡克定律。(2)力的平衡条件。(3)牛顿第二定律。(4)动能定理。
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[小题练通]
1.()(2019·遵化一中月考)如图所示为一轻质弹簧的弹力大小
和长度的关系图,根据图判断下列说法正确的是(  )
A.弹簧的劲度系数为 1 N/m
B.弹簧的劲度系数为 100 N/m
C.弹簧的原长为 6 cm
D.弹簧伸长 2 cm 时,弹力的大小为 4 N
析:BC 弹簧像中斜率劲度系数,图
的横轴截距表示弹簧的原长,由题图可知,k N/m100 N/m,选A错误,B正确;
弹簧原长为 6 cm,选项 C正确;弹簧伸长 2 cm,即 L8 cm ,弹力大小为 2 N,选项 D
错误。
2.所示某钢面是
ABCCAB30°ABC90°ACB60°
AB 面的力为 F1,对 BC 面的力为 F2,则的(  )
A.            B.
C. D.
B 如图示,金属到的重力产生作用效果
AB BC 面,对 AB 面的压力 F1等于分力 F1BC
压力 F2等于分力 F2,故=tan 30°=,选项 B正确。
3(2017·)一根轻质弹性绳的两固定在水平
上相80 cm 的两点上,弹性绳的原长也为 80 cm钩码挂在弹性绳的中点,平衡时
弹性绳的总长度为 100 cm再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总
长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性度内)(  )
A86 cm B92 cm
C98 cm D104 cm
解析:B 将钩码挂在弹性绳的中点时,由数学知识可知钩码两侧的弹性绳 (劲度
数设为 k)与竖直方向夹角 θ均满足 sin θ=,对钩码(设其重力为 G)静止时受力分析,得 G
2kcos θ;弹性绳的两端移至天花板上的同一点时,对钩码受力分析,得 G2k联立
L92 cm,故 ACD项错误,B项正确。
[融会贯通]
弹簧的拉伸形变量与压缩形变量相等时,弹簧的弹力大小相等,具有的弹性势能也
等。因此涉及到弹簧的问题时,需要注意分析是否存在多解。
点点通() 轻绳、轻杆、轻弹簧模型
轻绳模型 结”过光滑滑轮(或杆、钉子)的轻绳,其两端张力大小相等
果几段轻绳系在一个点上,轻绳的力大小不一
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定相等
轻杆模型
活杆铰链的轻质活动杆,它的弹力方向一定沿杆的方向
“死轻质固定杆,它的弹力方向不一定沿杆的方向,需要合平衡
条件或牛顿第二定律求得
轻弹簧模型
轻弹可伸力,也可缩提供推力,形变量确各处弹力大小
相等
轻弹簧的弹力不能发生变,而轻绳、轻杆的弹力可以发生
[小题练通]
1.(2019·明检)如图所示,一轻质细绳定于竖直O
端跨过大小可忽略摩擦的定滑轮 P悬挂BOP 的轻绳水平,
长度为 L。现光滑挂钩的物AOP 的轻绳上,物AB最终
静止A(括挂)B质量比为=,则此B高度(
)
AL B.
C. D.
解析:C AB静止后,轻绳形状如图所示,轻绳张力大小为
mBgAmBgcos θmAgcos θ=,由几何关系知,轻绳 OQPQ
总长为=,B上升的高度为-L=,选项 C正确。
2. 如 图 所 示 , 两 个 弹 簧 的 质 量 不 , 劲 度 系 数 分
k1k2,它固定在质量为 m物体上,定在 PQ处。当物
体平衡时上面的弹簧(劲度系数为 k2)处于原长,若要物体的质 2m(
簧的总长度不变,且弹簧在弹性),当物体 物 体 的 位 置 比
第一平衡时的位置下x,则 x(  )
A. B.
C. D.
析:A 由知,重力mg 衡时簧对
力增大 k2x,下面弹簧对物体的支持力增大 k1xk1xk2xmgx=,A对。
3.如示,细绳 AD 固定的水平轻BC 光滑定滑个质量为
M1的物体,ACB30° 中轻杆 HG 铰链固定在竖直墙上,G通过细
EG EG 与水平方向也成 30°角,轻杆的 G用细绳 GF 一个质量为 M2的物体,
重力加度为 g
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(1)细绳 AC FTAC 与细绳 EG FTEG 比;
(2)轻杆 BC C支持力;
(3)轻杆 HG G支持力。
解析:分别对 C端、G端受力分析如图(1)、图(2)所示:
(1)(1)中细绳 AD 跨过定滑轮拉住质量为 M1的物体,物体处于平衡状态,细绳 AC
的张力 FTACM1g
(2)中由 FTEGsin 30°M2g,得 FTEG2M2g
所以=。
(2)(1)中,由几何关系知,三个力之间的夹角都为 120°
根据平衡条件有 FNCFTACM1g,方向与水平方向成 30°角指向右上方。
(3)(2)中,根据平衡条件有
FTEGsin 30°M2gFTEGcos 30°FNG
所以 FNG==M2g,方向水平向右。
答案:(1) (2)M1g,与水平方向成 30°上方
(3)M2g,方向水平向
[融会贯通]
(1)细绳中的活结两侧实际是同一根细绳,死结两侧是两根不同的细绳。
(2)轻杆模型中,杆顶端所受的各力中,除杆的弹力外,如果其他力的合力沿着杆的方
向,则杆的弹力必然沿着杆;如果其他力的合力不沿着杆,则杆的弹力也不会沿着杆。
1.学习完圆周运动和有引力内容重力是由于地球的吸引而使物体受到的
句话,从中体会物理语言严谨美妙
2.胡克定律对轻弹簧、橡皮筋均适用,前提是形变量在弹性度内。
3.一根绳上的力各处大小都相等,但要理解好什么样的绳叫一根绳
4.物体对支持面的力的大小不一定等于物体重力的大小。
[课堂综合训练]
1.两个劲度系数分k1k2的轻质弹ab接在一起,a
簧的一定在墙上,如图所示。开始时弹簧处于原长状态,现用
bP拉动a
L,则(  )
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Ab弹簧的伸长量也为 L
Bb弹簧的伸长量为
CP右移动的距离2L
DP右移动的距离L
解析:B 根据 ab弹簧中弹力相等可得,b弹簧的伸长量为,P端向右移动的距离
LL,选项 B正确。
2.图所示,在一个正方体盒子有一个质量分球,
球的直径恰好盒子内表面正方体的边长相等。盒子沿倾角为 α的固定
斜面滑动,不摩擦,下列说法中正确的是(  )
A无论盒子沿斜面上滑是下滑,球都盒子的下面有
B盒子沿斜面下滑时,球对盒子的下面和右侧面有
C盒子沿斜面下滑时,球对盒子的下面和左面有
D盒子沿斜面上滑时,球对盒子的下面和左面有
解析:A 取球和子为一体,不切摩擦时,其加速度 agsin α,方向沿斜
面向下,因此子沿斜面上滑或下滑时,加速度 gsin α由其所受重力沿斜面向下的
分力产生,故球对子的右侧面均无压力,但在垂直于斜面方向,因球受支持力作用
故球对子的下面一定有压力,故只有 A项正确。
3.如图所示,一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面
其上一球,球与水平面的接触点为 a,与斜面的接触点为 b。当小车
和球一起在水平面上做直线运动时,下列结论正确的是(  )
A.球在 ab处一定都受到支持
B.球在 a处一定受到支持力,在 b处一定不受支持
C.球在 a处一定受到支持力,在 b处不一定受到支持
D.球在 a处不一定受到支持力,在 b处也不一定受到支持
解析:D 若球与小车一起做匀速运动,则球在 b处不受支持力作用;若球与小车
一起向做匀加速运动,则球在 a处受到的支持力可能为,选项 D正确。
4(2016·)ab
线穿m
球。在 ab间的细线悬挂一小物。平衡时,ab间的距离恰好
等于圆弧半径。不所有摩擦。小物的质量为(  )
A.     B.m    Cm    D2m
C 如图所示,线等,
且轻受细线的作用力的合力方向指圆心。由ab间距等于圆弧
aOb60°,细线aObO 的夹
30°线120°
条件知,小物的质量与小球的质量相等,即为 m。故选项 C正确。
5.(多选)AB的质量分m2m,用轻弹簧在光
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滑的水平面上,对 B施加向的水平拉力 FAB相对静止地在水平面上运动,此
时弹簧长度l1;若撤去F成大小F的水平力向右推 AAB相对
静止地在水平面上运动,弹簧长度为 l2,则下列判断正确的是(  )
A.弹簧的原长为
B.两种情况下定时弹簧的形变量相等
C.两种情况下定时两物的加度大小相等
D.弹簧的劲度系数为
解析:ACD AB及弹簧成的体为,根据牛顿第二定律可知,两
情况下体的加速度大小均为 a=;设弹簧的原长为 l0,根据牛顿第二定律得,第一
况对 Ak(l1l0)ma,第二情况对 Bk(l0l2)2ma,解得 l0=,k=;第一情况弹
簧的形变量为 Δll1l0(l1l2),第二情况弹簧的形变量为 Δll0l2(l1l2)
ACD正确,B错误。
1. 水平面上盖有玻璃板玻璃板置一木块,下列说法正确的是(  )
A木块受到的弹力是由于木块的弹性形变要恢复成的,因为玻璃板没有形变
B木块受到的重力木块玻璃板
C木块玻璃板力与玻璃板木块支持力从性质上来说都是弹力
D木块玻璃板力大小等于玻璃板木块支持力大小,因此二合力为
解析:C 木块受到的弹力是由于玻璃板的弹性形变要恢复造成的,选项 A错误;
木块受到的重力与玻璃板的压力大小相等,但两不是同一个力,选项 B错误;
玻璃板的压力与板对木块的支持力都是弹力,选项 C正确;木块板的压力
大小等于玻璃板对木块的支持力大小,但二作用在不同物体上,不能合成,选项 D错误。
2.球形筷子,如图所触点
AB,则筷子 AB两点处的作用力方向分(  )
A竖直向上
B均指向球心 O
CA点处向球心 OB点处竖直向上
DA点处向球心 OB点处垂直于筷子斜向上
析:D 平衡A用力向球OB点处
用力的方向垂直于子斜向上,故 D正确。
3.如图所示的四个图中,ABBC 为轻质杆,各图中杆的 AC都通过铰链与墙
接,两杆都在 B处由铰链连接,且系处于静止状态。现用等长的轻绳来轻杆,若
求继续保持平衡(  )
A.图中的 AB 杆可以用轻绳代替的有
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B.图中的 AB 杆可以用轻绳代替的有
C.图中的 BC 杆可以用轻绳代替的有
D.图中的 BC 杆可以用轻绳代替的有
解析B 如果杆受拉力作用,可以用与之等长的轻绳如果杆受压力作用
则不可用等长的轻绳代替,题图甲、中的 AB 杆均受拉力作用,甲、乙、中的 BC
杆均受压力作用,故 ACD错误,B正确。
4.如图所示一根质量不、长L的弹性细绳左、定在同
一水平线LMN两点时,弹性细绳长度。现
G钩码挂在弹性细绳的 P钩码挂钩光滑,静止时 MPN 恰构
正三角形。假设弹性细绳中的弹力与其伸长量间的关系胡克定律,
弹性细绳没过弹性度,则弹性细绳的劲度系数为(  )
A.            B.
C. D.
解析:C 弹性细绳的伸长量是 LP右两段弹性细绳的弹力大小均为 kL,由
几何关系及平衡条件得 2kLcos 30°G,则劲度系数 k=,选项 C正确。
5.某装置如图所轻杆 OAOB 与小球及铰链
轻杆 OA A与固定在竖直光滑杆上的铰链。小球与小滑的质量
m,轻杆 OAOB l,原长为 l的轻质弹簧与滑在竖直杆上,弹簧
A点与小滑置静止时,弹簧长为 1.6l,重力加gsin
53°0.8cos 53°0.6,以下说法正确的是(  )
A.轻杆 OA 对小球的作用力方向与竖直方向的角为 53°
B.轻杆 OB 对小滑的作用力方向沿轻杆 OB 向下,大小为
C.轻杆 OA 与轻杆 OB 对小球的作用力大小的比
D.弹簧的劲度系数为
解析:D 由弹簧的长度为 1.6ll,可知轻杆 OA 对小球的作用力方向与竖直方
向的夹角的余弦值cos θ=,可得 θ37°A错误;对小球受力分析可知,轻杆 OA 与轻
OB 对小球的作用力方向均沿杆的方向,且杆对小球的可能是支持力也可能是拉力
轻杆 OA 与轻杆 OB 对小球作用力的水平分力大小相等,可知轻杆 OA 与轻杆 OB 对小球的
作用力大小相等,C错误;在竖直方向对小球力分析得 2Tcos 37°mg(T为轻
杆对小球的作用力),解得 T=,B错误;对滑受力分析可知 k(1.6ll)mgTcos 37°(
k为弹簧的劲度系数),解得 k=,D正确。
6.如图平面,固上的支架
θm
g。下列关于斜杆对小球的作用力 F的判断中正确的是(  )
A.小车静止时,Fmgsin θ,方向沿斜杆向上
B.小车静止时,Fmgcos θ,方向垂直于斜杆向上
C.小车向匀速运动时,一定有 Fmg,方向竖直向上
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D.小车向运动时,一定有 Fmg,方向一定沿斜杆向上
解析C 小车静止或向右做匀速运动时,小球的加速度,所受的合力
由平衡条件可得,斜杆对小球的作用力竖直向上,大小为 Fmg,选项 AB错误,C正确;
若小车向右做匀加速运动,则小球所受的合力方向水平向右,由牛顿第二定律可得 Fy
mgFxma,故斜杆对小球的作用力 Fmgtan α==,当 a的取时,α可以等
θ,但 αθ不一定总相等,即 F的方向不一定沿斜杆向上,选项 D错误。
7.()如图所示,用滑轮质量为 m1m2的两物体起来,
滑轮和绳所受的重力及一摩擦,使0θ180°
平衡状态,则 m1m2的大小关系应为(  )
Am1大于 m2 Bm1大于
Cm1可能等于 m2 Dm1可能大于 m2
解析:BCD  由题意结合题图知,O点受三个力的作用,如图所
F1F2m1gF3m2g2m1gcosm2gm1
m1 必大于;当 θ120°m1m2θ120°m1m2θ
120°时,m1m2,故 BCD正确。
8.()轻杆的一端安装有一个滑轮,端支撑
物的轻绳,如图所示。现使杆与竖直方向缓慢,则杆对滑轮
作用力(  )
A.大小变大
B.大小不变
C.方向发生变,但始终沿杆方向
D.方向始终在滑轮两轻绳的角平分线上,不一定沿杆
析:BD 到两和杆,其绳的拉力大小
等,且等于重物受到的重力使杆与竖直方向的夹缓慢时,两侧轻绳的拉力的方向
不变,则其合力也不变,方始终在滑轮两侧轻绳夹角的角平线,因滑轮受力平衡
故杆对滑轮的作用力大小不变,方向滑轮两侧轻绳夹角的角平分线,不一定沿杆
选项 BD正确。
9.()图所示,AB两个物受的重力GA3 N GB4 N
弹簧所受的重力不置沿竖直方向处于静止状态,这时弹簧的弹力 F
2 N,则天花板受到的拉力和地受到的力可能分(  )
A3 N 4 N B5 N 6 N
C1 N 6 N D5 N 2 N
解析:CD 当弹簧由于产生 F2 N 的弹力时,由受力平衡及牛顿第三定
律可得,天花板受到的拉力GAF1 N板受到的压力GBF6 N当弹簧由
拉伸产生 F2 N 的弹力时,天花板受到的拉力为 GAF5 N板受到的压力为 GB
F2 NCD正确。
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10.(多选)(2019·江西景德镇)如图所示,一学用的直角
三角的边长分abc沿两直角边的轻绳 AB悬吊
花板上,且斜边 c平行于天花板,过直角的竖直线MN。设
AB两绳对三角的拉力分FaFbFaFb以及三角
所受的重力为在同一平面的共点力,则下列判断正确的是(  )
A.三角的重心不在 MN
B.三角所受重力的反作用力的作用点在 MN
C.两绳对三角的拉力 FaFb是由于三角发生形变而产生的
D.两绳对三角的拉力 FaFb比为 FaFbba
解析:BD 三角板受重力、FaFb三个点力处于平衡状态,由几何关
系,三个力一定于过三角板直角竖直线MN 点,所以重一定在 MN
上,选项 A错误;重一定在 MN 上,则根据牛顿第三定律知,重力的
力的MN 上,B;两板的拉力 FaFb是由
发生形变产生的,选项 C错误;三角板受力分析如图所示,根据平衡条件得 Famgcos
αFbmgsin α,则 FaFb1tan αba,选项 D正确。
7课时 摩擦力(双基落实课)
点点通() 摩擦力的有无及方向判断
1两种摩擦力的对比
静摩擦力 滑动摩擦力
产生
条件
(1)接触面粗糙
(2)接触处有弹力
(3)(
)
(1)接触面粗糙
(2)接触处有弹力
(3)两物体间有相对运动
大小
(1)静摩擦力为动力,与正关,大小
0 F F max
(2)大静摩擦力 Fmax 大小与正力大小有关
滑动摩擦力:FμFNμ
摩擦因数,于接触面
粗糙程度,FN为正
方向 沿受力物体相对
相反
沿接触面且与受力物体相对运动
的方向相反
2.理解摩擦力时的注
(1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动)的方向相反,但不一定与物
体的运动方向相反。
(2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动),但不一定阻碍物体的运动,
摩擦力可以是力,也可以是动力。
(3)受静摩擦力作用的物体不一定静止,但一定与施力物体保持相对静止。
[小题练通]
1. (多选)下列关于摩擦力的说法中正确的是(  )
A.静止的物体可以受到滑动摩擦力,运动的物体也可以受到静摩擦力
摘要:

第1页共73页第二章考纲要求考情分析形变、弹性、胡克定律Ⅰ  1.命题规律高考对该部分内容着重考查的知识点有弹力和摩擦力的概念及其在各种状态下的表现形式、力的合成与分解等,对受力分析的考查涵盖了高中物理的所有热点问题。题型通常为选择题。2.考查热点以生活中的实际问题为背景考查静力学知识的概率较大,在一轮复习中应注重物理建模的能力培养。滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ矢量和标量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ共点力的平衡Ⅱ实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系实验三:验证力的平行四边形定则第6课时 重力 弹力(双基落实课)点点通(一) 重力、弹力的分析与判断1.重力(1)定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。(2...

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