2019版高考物理總復習 專題二 相互作用課件.ppt

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專題二相互作用 高考幫 物理 專題二相互作用 考情精解讀 A 考點幫 知識全通關(guān) 目錄CONTENTS 考綱要求 命題規(guī)律 命題分析預測 考點1常見的幾種力 考點2力的合成與分解 考點3共點力平衡問題 考點4實驗 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 考點5實驗 驗證力的平行四邊形定則 方法1物體的受力分析方法 方法2力的合成和分解的應用方法 方法3共點力平衡問題的求解方法 方法4探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)的處理方法 方法5驗證力的平行四邊形定則的實驗方法 B 方法幫 題型全突破 C 考法幫 考向全掃描 考向1重力 彈力 摩擦力及物體受力分析的考查 考向2力的合成與分解的應用 考向3共點力平衡問題的考查 考向4考查實驗驗證 力的平行四邊形定則 物理專題二 相互作用 考情精解讀 考綱要求命題規(guī)律命題分析預測 物理專題二 相互作用 1 滑動摩擦力 動摩擦因數(shù) 靜摩擦力 2 形變 彈性 胡克定律 3 矢量和標量 4 力的合成和分解 5 共點力的平衡 6 實驗 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系7 實驗 驗證力的平行四邊形定則 考綱要求 命題規(guī)律 1 高考命題主要涉及對重力 彈力 摩擦力的理解和應用 對物體的受力分析 共點力平衡等內(nèi)容 2 試題聯(lián)系實際 特別是平衡狀態(tài)下的極值 臨界及動態(tài)平衡問題 往往對能力要求較高 命題分析預測 A 考點幫 知識全通關(guān) 考點1常見的幾種力考點2力的合成與分解考點3共點力平衡問題考點4實驗 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系考點5實驗 驗證力的平行四邊形定則 物理專題二 相互作用 重力 彈力 摩擦力是力學中最基本而又最常見的性質(zhì)力 也是歷年高考命題的重要考點 主要考查對重力 彈力和摩擦力的理解及應用 復習備考時要特別注意明確以下幾點 1 彈力有無的判斷方法 考點1常見的幾種力 2 彈力方向的判斷方法 1 彈力的方向與施力物體形變的方向相反 彈力作用在迫使物體發(fā)生形變的那個物體上 2 由物體的運動狀態(tài)判斷彈力的方向物體的受力情況必須與物體的運動狀態(tài)相符合 可根據(jù)物體的運動狀態(tài) 先假設(shè)一個彈力的方向 由共點力的平衡條件或牛頓第二定律列方程 求出彈力 若所得結(jié)果為正值 其方向與假設(shè)方向相同 若為負值 其方向與假設(shè)方向相反 物理專題二 相互作用 3 靜摩擦力的有無及方向的判斷方法 物理專題二 相互作用 1 力的合成和力的分解互為逆運算 都遵循平行四邊形定則 用表示兩個共點力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形 那么 這兩個鄰邊之間的對角線就表示合力F的大小和方向 如圖所示 顯然把圖1中的F2平移就得到圖2中力的三角形 力的三角形是由力的平行四邊形簡化而來的 本質(zhì)相同 但在解決某些問題時運用起來更簡便 考點2力的合成和分解 圖1圖2 物理專題二 相互作用 物理專題二 相互作用 物理專題二 相互作用 3 力的分解原則及特例分析力的分解原則 通常按照力產(chǎn)生的實際效果分解或正交分解 有時也按照題設(shè)條件 解題實際需要分解 下面是幾種將重力按效果分解的情況 物理專題二 相互作用 物理專題二 相互作用 考點3共點力平衡問題 高考對共點力平衡問題的考查幾乎年年都有 題型有選擇題也有計算題 要求掌握物體的受力分析 合成與分解 力的正交分解等方法 特別是涉及臨界 極值及動態(tài)平衡等問題 對能力要求較高 分析求解共點力平衡問題時首先應掌握如下內(nèi)容 特別提醒理解平衡條件時常有同學誤認為 物體速度為零時 物體就一定處于平衡狀態(tài) 事實上物體的瞬時速度為零時 其合外力并不一定為零 例如 做豎直上拋運動的物體到達最高點時 速度為零 但合外力不為零 不能保持靜止狀態(tài) 物理專題二 相互作用 考點4實驗 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實驗 在近年高考試題中頻頻出現(xiàn) 主要考查實驗過程 數(shù)據(jù)的處理及創(chuàng)新實驗方法等 分析和求解問題時要注意明確如下的 一個關(guān)系 兩類圖線 三個不要 四個注意事項 1 實驗原理的 一個關(guān)系 如圖所示 彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長 平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等 通過計算鉤碼的重力并根據(jù)二力平衡關(guān)系 即可得出彈簧產(chǎn)生的彈力 從而探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 2 實驗數(shù)據(jù)處理的 兩類圖線 根據(jù)測量數(shù)據(jù) 畫出彈力F與彈簧伸長量x的關(guān)系圖線 或彈力F與彈簧長度l的關(guān)系圖線 F x圖線和F l圖線的斜率等于彈簧的勁度系數(shù) 但圖線的形狀特征是不同的 實驗時根據(jù)鉤碼質(zhì)量與彈簧伸長量的關(guān)系作出圖線 或根據(jù)鉤碼質(zhì)量與彈簧長度的關(guān)系作出圖線 由相關(guān)物理量求出彈簧的勁度系數(shù)和原長 3 實驗過程中的 三個不要 1 實驗過程中 拉力不要超過彈簧的彈性限度 2 測量彈簧長度時 不要用手拉彈簧 在彈簧自然豎直狀態(tài)下測量 3 畫F l圖線時 不要畫成折線 物理專題二 相互作用 4 實驗的 四個注意事項 1 只知道彈力大小時 要注意彈簧可能被壓縮也可能被拉伸 彈簧對應的長度有兩個值 2 安裝裝置時 要保持刻度尺豎直并靠近彈簧 3 為了減小誤差 要盡量多測幾組數(shù)據(jù)取平均值 4 在處理實驗數(shù)據(jù)時 要以彈簧彈力為縱軸 以彈簧伸長量 或彈簧長度 為橫軸畫出坐標軸 然后描點連線 根據(jù)圖線得出結(jié)論 物理專題二 相互作用 考點5實驗 驗證力的平行四邊形定則 驗證力的平行四邊形定則實驗 是近年高考命題的熱點內(nèi)容 主要考查實驗原理及方法 彈簧測力計的讀數(shù) 誤差分析等綜合實驗內(nèi)容 分析求解本實驗問題時 必須把握好如下幾點 1 理解實驗原理本實驗采用的方法是等效替代法 即一個力產(chǎn)生的作用效果與兩個力共同作用產(chǎn)生的效果相同 實驗原理如圖所示 比較F和F 的大小和方向是否相同 從而驗證結(jié)論 2 掌握實驗方法 1 同一實驗中 選用的兩只彈簧測力計的規(guī)格要盡量相同 可將兩測力計調(diào)零后互鉤對拉來檢驗 2 在同一次實驗中 橡皮筋拉長后 結(jié)點O的位置必須保持不變 3 用兩只彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮筋時 夾角不宜太大也不宜太小 在60 100 為宜 4 讀數(shù)時應注意使彈簧測力計與木板平行 并使細繩套與彈簧測力計的軸線在同一條直線上 避免彈簧測力計的外殼與限位卡之間有摩擦 在合力不超過量程及橡皮筋彈性限度的前提下 拉力的數(shù)值應盡量大些 5 細繩套應適當長一些 便于確定力的方向 不要直接沿細繩套的方向畫直線 應在細繩套末端用鉛筆畫一個點 去掉細繩套后 再將所標點與O點連接 即可確定力的方向 6 在同一次實驗中 畫力的圖示時所選定的標度要相同 并且要恰當選取標度 使所作力的圖示稍大一些 物理專題二 相互作用 3 知道誤差來源本實驗的誤差來源很多 主要誤差是讀數(shù)誤差和作圖誤差 減小這些誤差 可以使作圖更準確些 有利于得出實驗結(jié)論 1 減小讀數(shù)誤差的方法 選擇相同的彈簧測力計并進行調(diào)零 在彈簧測力計允許的情況下 數(shù)據(jù)盡量大一些 讀數(shù)時眼睛一定要正視 要正確讀數(shù)和記錄 2 減小作圖誤差的方法 作圖時兩力的對邊一定要平行 兩個分力F1 F2間的夾角越大 用平行四邊形作出的合力F的誤差就越大 所以實驗時不要把F1 F2間的夾角取得太大 一般在60 100 為宜 物理專題二 相互作用 B 方法幫 題型全突破 方法1物體的受力分析方法方法2力的合成和分解的應用方法方法3共點力平衡問題的求解方法方法4探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)的處理方法方法5驗證力的平行四邊形定則的實驗方法 物理專題二 相互作用 方法1物體的受力分析方法 方法解讀 受力分析是正確處理力學問題的關(guān)鍵 對物體進行受力分析時應把握如下幾點 1 只分析研究對象所受的力 不分析研究對象對其他物體所施的力 也不要把作用在其他物體上的力錯誤地認為通過 力的傳遞 作用在所研究的對象上 2 只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力 不用分析根據(jù)效果命名的力 如動力 阻力 下滑力等 3 每分析一個力 都應找出施力物體 以防止多分析某些不存在的力 4 如果一個力的有無難以確定 可用假設(shè)法分析或轉(zhuǎn)換研究對象分析 方法1物體的受力分析方法 5 物體的受力情況會隨運動狀態(tài)的改變而改變 必要時要根據(jù)學過的知識通過計算確定 6 合力與分力不同時分析 合力和分力不能同時作為物體所受的力 只分析實際存在的力 不分析它們的合力或分力 7 受力分析需嚴謹 外部作用看整體 互相作用要隔離 找施力物體防 添力 按順序分析防 漏力 題型1彈力的分析與計算考法示例1 多選 如圖所示 兩個完全相同的輕彈簧a b 一端固定在水平面上 另一端均與質(zhì)量為m的小球相連接 輕桿c一端固定在天花板上 另一端與小球拴接 彈簧a b和輕桿互成120 角 且彈簧a b的彈力大小均為mg g為重力加速度 如果將輕桿突然撤去 則撤去瞬間小球的加速度大小為A 0B gC 1 5gD 2g 專題二 相互作用 物理專題二 相互作用 解析彈簧a b的彈力大小均為mg 當彈簧的彈力為拉力時 其合力方向豎直向下 大小為mg 輕桿對小球的拉力為2mg 將輕桿突然撤去時 小球受到的合力為2mg 此時加速度為2g 故選項D正確 當彈簧的彈力為壓力時 其合力方向豎直向上 大小為mg 根據(jù)平衡條件 可知輕桿對小球的作用力為0 將輕桿突然撤去時 小球受到的合力為0 此時加速度為0 故選項A正確 B C錯誤 答案AD 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 特別提醒1 繩對物體只能產(chǎn)生拉力 不能產(chǎn)生推力 且彈力的方向一定沿著繩并指向繩收縮的方向 這是由繩本身的特點決定的 2 桿既可以產(chǎn)生拉力 也可以產(chǎn)生推力 彈力的方向可以沿桿 也可以不沿桿 這是桿和繩兩種模型的最大區(qū)別 3 彈簧既可能處于壓縮狀態(tài) 也可能處于拉伸狀態(tài) 無論處于哪種狀態(tài) 只要是在彈性限度內(nèi) 胡克定律都適用 如果題目中只告訴彈簧的形變量 或只告訴彈簧彈力的大小 而沒有指出彈簧處于拉伸狀態(tài)還是壓縮狀態(tài) 則要分情況進行討論 另外彈簧秤所顯示的彈力只能是伸長形變產(chǎn)生的 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 題型2摩擦力的分析與計算考法示例2如圖所示 傾角為 的斜面體C置于水平地面上 一條細線一端與斜面上的物體B相連 另一端繞過質(zhì)量不計的光滑定滑輪與物體A相連 定滑輪用另一條細線懸掛在天花板上的O點 細線與豎直方向成 角 A B C始終處于靜止狀態(tài) 下列說法正確的是A 若僅增大A的質(zhì)量 B對C的摩擦力一定減小B 若僅增大A的質(zhì)量 地面對C的摩擦力一定增大C 若僅增大B的質(zhì)量 懸掛定滑輪的細線的拉力可能等于A的重力D 若僅將C向左緩慢移動一點 角將增大 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 解析對物體B進行受力分析 因不能確定mAg和mBgsin 的大小關(guān)系 故斜面體C對B的靜摩擦力大小 方向無法確定 選項A錯誤 對B C整體受力分析 若僅增大A的質(zhì)量 細線中拉力增大 根據(jù)平衡條件 地面對C向右的摩擦力一定增大 選項B正確 當懸掛定滑輪的細線的拉力等于mAg時 滑輪兩側(cè)細線的夾角等于120 若僅增大B的質(zhì)量 不能改變懸掛定滑輪的細線的拉力 由于題述沒有明確傾角 的數(shù)值 所以選項C錯誤 若僅將C向左緩慢移動一點 角將減小 選項D錯誤 答案B 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 關(guān)鍵能力1 摩擦力方向的判斷靜摩擦力 總是起著阻礙物體間相對運動趨勢的作用 滑動摩擦力 總是阻礙物體間的相對運動 但不總是阻礙物體的運動 可能是動力 也可能是阻力 2 摩擦力大小的判斷首先判斷是靜摩擦力還是滑動摩擦力 1 若已知相對運動的物體間的動摩擦因數(shù) 及正壓力FN 滑動摩擦力Ff的大小可以根據(jù)公式Ff FN直接計算 2 由于受力或運動情況的不同 靜摩擦力的大小具有不確定性和被動適應性 靜摩擦力的大小會隨著引起相對運動趨勢的外力的變化而變化 在0 fmax范圍內(nèi) 靜摩擦力的大小可根據(jù)二力平衡條件求得 它的大小總是與引起相對運動趨勢的外力大小相等 當兩物體一起做加速運動 具有加速度時 可用牛頓第二定律確定靜摩擦力的大小 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 題型3整體法和隔離法的靈活應用考法示例3 多選 如圖所示 兩相同輕質(zhì)硬桿OO1 OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O O1 O2轉(zhuǎn)動 在O點懸掛一重物M 將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上 此時整個系統(tǒng)保持靜止 Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小 FN表示木塊與擋板間正壓力的大小 若擋板間的距離稍許增大后 系統(tǒng)仍靜止且O1 O2始終等高 則A Ff變小B Ff不變C FN變小D FN變大 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 素養(yǎng)提升整體法是以系統(tǒng)整體為研究對象進行受力分析的方法 一般用來研究不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某物體的力和運動 隔離法是將所確定的研究對象從周圍物體中隔離出來進行受力分析的方法 一般用來研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用及運動情況 對隔離法和整體法的選擇 當研究系統(tǒng) 或連接體 內(nèi)物體之間的作用及運動情況時 通常選擇隔離法 不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某物體的力和運動時 通常選擇整體法 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 方法2力的合成和分解的應用方法 方法解讀 力的合成和分解是分析求解力學問題的基本方法 也是歷年高考命題的熱點 力的合成和分解互為逆運算 都遵循平行四邊形定則 需要注意的是 1 合力與分力之間是一種等效替代的關(guān)系 幾個分力共同作用的效果 可以用一個力 合力 作用的效果來代替 當然 合力作用的效果也可由幾個分力共同作用來代替 但合力與分力不是同時作用在物體上的 在受力分析時一定要特別注意 2 在分析求解問題時 力的合成與分解法 正交分解法及三角形法等都是常見的解題方法 1 力的合成與分解法 一般用于求解三個力的平衡問題 可將其中一個力分解到另外兩個力的方向上 根據(jù)該力的分力分別與另外兩個力平衡來列方程求解分力的大小 方法1勻變速直線運動規(guī)律的應用方法 2 正交分解法 一般用于求解三個及三個以上的力的平衡問題 可將所有的力分解到兩個正交的軸上 在這兩個軸上分別列出平衡方程求解未知的力 3 矢量三角形法 一般用于求解三個力的共點力平衡問題 將三個力圍成一個首尾相接的矢量三角形 用幾何關(guān)系來解決力的大小問題 4 相似三角形法 一般用于求解三個力的共點力平衡問題 將三個力圍成一個首尾相接的矢量三角形 該三角形與實際物體所處的幾何三角形相似 用正弦定理或相似比來求解未知的力 方法2力的合成和分解的應用方法 題型4力的合成和分解問題的數(shù)理分析考法示例4已知兩個共點力的合力為50N 分力F1的方向與合力F的方向成30 角 分力F2的大小為30N 則A F1的大小是唯一的B F2的方向是唯一的C F2有兩個可能的方向D F2可取任意方向解析如圖所示 因為F2 30N Fsin30 25N 以F的矢尖為圓心 以30N為半徑畫一個圓弧 與F1有兩個交點 這樣F2有兩個可能的方向 F1有兩個可能的大小 因此C正確 答案C 物理專題二 相互作用 方法提煉研究合力與分力的關(guān)系問題可轉(zhuǎn)化為分析平行四邊形或矢量三角形的邊 角幾何關(guān)系問題 關(guān)于合力與分力的討論如下 1 F2 Fsin 時 無解 2 F2 Fsin 時 唯一解 3 Fsin F2 F時 兩解 4 F2 F時 唯一解 物理專題二 相互作用 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 特別提醒正交分解法是解決平衡問題或動力學問題常用的方法之一 特別是處理物體受多個互成角度的共點力作用的情況 其應用的關(guān)鍵是合理選擇坐標軸的方向建立坐標系 在具體運用時需要注意如下兩點 1 一般情況下 應使盡可能多的力 落 在坐標軸上或關(guān)于坐標軸對稱 若物體具有加速度 一般沿加速度方向建立坐標軸 2 若物體所受各力分布于兩個互相垂直的方向上 而加速度卻不在這兩個方向上時 以這兩個方向為坐標軸 分解加速度而不分解力 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 特別提醒在物體受三個共點力作用而處于平衡狀態(tài)時 這三個力的有向線段首尾相接后恰好能組成一個封閉的矢量三角形 在已知某力的大小及繩 桿等模型的長度 高度時 常用力的矢量三角形與幾何三角形相似 對應邊成比例求解未知物理量 此類題常以選擇題形式出現(xiàn) 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 方法3共點力平衡問題的求解方法 方法解讀 處理共點力平衡問題時 常常有如下基本方法 1 物體的受力分析方法 整體法 隔離法 2 力的合成和分解法 注意力的作用效果 3 力的正交分解法 Fx 0 Fy 0 4 力的三角形法 三力矢量首尾相接 5 圖解分析法 處理動態(tài)平衡問題 其關(guān)鍵是善于對具體問題進行正確的受力分析 并根據(jù)共點力平衡條件求解 物理專題二 相互作用 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 方法提煉1 對于有 結(jié)點 的繩子 若是 死結(jié) 則繩內(nèi)張力不一定相等 若是 活結(jié) 則繩內(nèi)張力處處相等 例如 繩上套的是輕環(huán) 作用在繩上形成 活結(jié) 此時繩上的拉力處處相等 平衡時與水平面所成夾角相等 即 如圖所示 當動點P移至P 時 繩長保持不變 夾角 也保持不變 Q移至Q 這與繩 死結(jié) 模型截然不同 2 對輕質(zhì)桿 若與墻壁通過轉(zhuǎn)軸相連 則桿產(chǎn)生的彈力方向一定沿桿 若輕質(zhì)桿一端固定 則桿產(chǎn)生的彈力有可能沿桿 也有可能不沿桿 桿的彈力方向可根據(jù)平衡方程或牛頓第二定律求解 數(shù)學第四章 三角函數(shù) 物理專題二 相互作用 題型8動態(tài)平衡問題的求解考法示例8如圖所示 一小球放置在木板與豎直墻面之間 設(shè)墻面對球的壓力大小為N1 球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹2 以木板與墻連接點所形成的水平直線為軸 將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置 不計摩擦 在此過程中A N1始終減小 N2始終增大B N1始終減小 N2始終減小C N1先增大后減小 N2始終減小D N1先增大后減小 N2先減小后增大 物理專題二 相互作用 解析本題考查物體的動態(tài)平衡 對球受力分析并作出其矢量圖如圖甲 乙 由矢量圖可知 當木板緩慢轉(zhuǎn)到水平位置的過程中 N1的方向不變 大小始終減小 N2的方向變化 大小始終減小 故B正確 答案B 物理專題二 相互作用 方法提煉本題主要考查運用動態(tài)矢量三角形分析力的大小變化 先對小球進行正確的受力分析 再結(jié)合小球的平衡狀態(tài)來分析力的大小 注意運用圖解法求解 具體步驟是 1 確定研究對象 并對研究對象進行受力分析 2 根據(jù)平行四邊形定則畫出不同狀態(tài)下的力的矢量圖 為了便于比較 畫在同一個圖上 關(guān)鍵是分析三角形中哪個點是移動的 移動規(guī)律是什么 3 根據(jù)有向線段 表示力 的長度變化判斷各個力的大小變化情況 物理專題二 相互作用 題型9平衡問題中的臨界與極值考法示例9拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具 如圖所示 設(shè)拖把頭的質(zhì)量為m 拖桿質(zhì)量可忽略 拖把頭與地板之間的動摩擦因數(shù)為常數(shù) 重力加速度為g 某同學用該拖把在水平地板上拖地時 沿拖桿方向推拖把 拖桿與豎直方向的夾角為 1 若拖把頭在地板上勻速移動 求推拖把的力的大小 2 設(shè)能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動的水平推力與此時地板對拖把的正壓力的比值為 已知存在一臨界角 0 若 0 則不管沿拖桿方向的推力多大 都不可能使拖把從靜止開始運動 求這一臨界角的正切tan 0 物理專題二 相互作用 物理專題二 相互作用 方法提煉解決極值問題和臨界問題的基本方法1 圖解法 根據(jù)物體的平衡條件 作出力的矢量圖 通過對物理過程的分析 利用平行四邊形定則進行動態(tài)分析 確定最大值與最小值 2 數(shù)學解法 通過對問題的分析 依據(jù)物體的平衡條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系 或畫出函數(shù)圖象 用數(shù)學方法求極值 如求二次函數(shù)極值 公式極值 三角函數(shù)極值 物理專題二 相互作用 方法4探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)的處理方法 方法解讀 對探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系的實驗 處理實驗數(shù)據(jù)的方法有列表法 圖象法 函數(shù)法 其中用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差 是物理實驗中常用的方法之一 處理問題時注意 1 連線時使盡可能多的點在所連的直線上 不在直線上的點要盡可能分布在直線的兩側(cè) 且到直線的距離大致相等 2 圖線斜率是縱軸物理量變化量與橫軸物理量變化量的比值 3 要靈活應用數(shù)學知識 即數(shù)形結(jié)合 理解圖線斜率和截距的物理意義 題型10應用列表法和圖象法處理實驗數(shù)據(jù)考法示例10某同學探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 1 將彈簧懸掛在鐵架臺上 將刻度尺固定在彈簧一側(cè) 彈簧軸線和刻度尺都應在 選填 水平 或 豎直 方向 2 彈簧自然懸掛 待彈簧時 長度記為L0 彈簧下端掛上砝碼盤時 長度記為Lx 在砝碼盤中每次增加10g砝碼 彈簧長度依次記為L1至L6 數(shù)據(jù)如下表 物理專題二 相互作用 表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范 代表符號為 由表可知所用刻度尺的最小分度為 3 如圖是該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖 縱軸是砝碼的質(zhì)量 橫軸是彈簧長度與 選填 L0 或 Lx 的差值 4 由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為N m 通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為g 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 重力加速度取9 8m s2 物理專題二 相互作用 物理專題二 相互作用 特別提醒分析求解實驗問題 必須把握如下幾點 1 明確實驗原理 如在 驗證力的平行四邊形定則 實驗中 其實驗原理是等效思想 等效替代法是物理學研究中的重要方法 2 明確實驗操作中應注意的問題 如為了保證力的作用等效 必須使橡皮筋伸長到同一結(jié)點 在運用彈簧測力計測力時 要注意其讀數(shù) 該估讀時必須估讀 3 掌握實驗數(shù)據(jù)的處理方法 如探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系實驗中 運用列表法 圖象法及函數(shù)法等處理實驗數(shù)據(jù) 同時還要善于對誤差進行分析 物理專題二 相互作用 題型11對實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析考法示例11某同學做實驗探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 并測量彈簧的勁度系數(shù)k 他先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上 然后將分度值是1毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè) 并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺面上 當彈簧自然下垂時 指針指示的刻度數(shù)值記作L0 彈簧下端掛一個50g的鉤碼時 指針指示的刻度數(shù)值記作L1 彈簧下端掛兩個50g的鉤碼時 指針指示的刻度數(shù)值記作L2 掛七個50g的鉤碼時 指針指示的刻度數(shù)值記作L7 1 下表記錄的是該同學已測出的6個數(shù)值 其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤 它們的代表符號分別是和 物理專題二 相互作用 2 實驗中 L3和L7兩個數(shù)值還沒有測定 請你根據(jù)如圖示數(shù)將這兩個測量值填入記錄表中 3 為充分利用測量數(shù)據(jù) 該同學將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差 分別計算出了三個差值 d1 L4 L0 6 90cm d2 L5 L1 6 90cm d3 L6 L2 7 00cm 請你給出第四個差值 d4 cm 4 根據(jù)以上差值 可以求出每增加50g鉤碼 彈簧平均伸長量 L L用d1 d2 d3 d4表示的式子為 L 代入數(shù)據(jù)解得 L cm 5 計算彈簧的勁度系數(shù)k N m g取9 8m s2 物理專題二 相互作用 物理專題二 相互作用 易錯提示對第 3 問中的差值進行分析發(fā)現(xiàn)所求差值是通過每增加四個鉤碼彈簧的伸長量來確定每增加一個50g鉤碼彈簧的平均伸長量 同時為了減小實驗誤差 注意利用逐差法來求 L的平均值 物理專題二 相互作用 方法5驗證力的平行四邊形定則的實驗方法 方法解讀 1 會正確使用彈簧測力計測量力 注意讀數(shù)時的精確度要求 2 明確利用等效法驗證力的平行四邊形定則的實驗原理及方法 3 知道誤差的主要來源 并能盡量減小誤差 4 能分析處理實驗原理及方法遷移與創(chuàng)新的實驗問題 題型12實驗方法的遷移與創(chuàng)新考法示例12某同學在家中嘗試驗證力的平行四邊形定則 他找到三條相同的橡皮筋 遵循胡克定律 和若干小重物 以及刻度尺 三角板 鉛筆 細繩 白紙 釘子 設(shè)計了如下實驗 如圖所示 將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A B上 另一端與第三條橡皮筋連接 結(jié)點為O 將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物 1 為完成實驗 下述操作中必需的是 a 測量細繩的長度b 測量橡皮筋的原長c 測量懸掛重物后橡皮筋的長度d 記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置 2 釘子位置固定 欲利用現(xiàn)有器材 改變條件再次驗證 可采用的方法是 物理專題二 相互作用 解析 1 必需測量橡皮筋的原長和懸掛重物后橡皮筋的長度 這樣才能確定橡皮筋的伸長量 確定各力的大小 還需記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置 同時記錄下三條橡皮筋所在的方向 以便確定各拉力的方向 根據(jù)平行四邊形定則作出FOA和FOB合力的圖示 并與第三個拉力FG相比較 因此必需操作的是b c d 2 改變條件再次驗證可采用更換不同小重物的方法 即改變FG的大小 答案 1 b c d 2 更換不同的小重物 即改變FG的大小特別提醒本題實驗創(chuàng)新之處 在于沒有用彈簧測力計確定分力 而是用三條遵循胡克定律的橡皮筋通過懸掛重物 達到三個力在共點O處平衡 從而來驗證力的平行四邊形定則 理解實驗原理后 求解應該就不困難了 因此 在復習備考中要注意實驗方法的遷移和創(chuàng)新 物理專題二 相互作用 題型13實驗綜合能力的考查考法示例13某同學用如圖所示的實驗裝置來驗證 力的平行四邊形定則 彈簧測力計A掛于固定點P 下端用細線掛一重物M 彈簧測力計B的一端用細線系于O點 手持另一端向左拉 使結(jié)點O靜止在某位置 分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù) 并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向 1 本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N 圖中A的示數(shù)為N 2 下列不必要的實驗要求是 請?zhí)顚戇x項前對應的字母 A 應測量重物M所受的重力B 彈簧測力計應在使用前校零C 拉線方向應與木板平面平行D 改變拉力 進行多次實驗 每次都要使O點靜止在同一位置 物理專題二 相互作用 物理專題二 相互作用 3 某次實驗中 該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程 請您提出兩個解決辦法 解析 1 圖中彈簧測力計A的示數(shù)為3 60N 2 驗證力的平行四邊形定則 需要分別測量各個力的大小和方向 所以A選項是必要的 根據(jù)儀器使用常識 彈簧測力計在使用前需校零 B選項是必要的 實驗中力必須在同一平面內(nèi) C選項也是必要的 實驗是驗證三個力的關(guān)系 只要測出三個力就可以了 所以不需要固定O點位置 D選項不必要 本題應該選D 答案 1 3 60 2 D 3 改變彈簧測力計B拉力的大小 減小重物M的質(zhì)量 或?qū)更換成較大量程的彈簧測力計 改變彈簧測力計B拉力的方向等 特別提醒本題重點考查實驗綜合能力 該實驗是利用三力平衡的特點驗證力的平行四邊形定則 實驗時并沒有必要每次都使O點靜止在同一位置 這點與原有實驗原理不同 需要靈活遷移 切勿教條套用 C 考法幫 考向全掃描 考向1重力 彈力 摩擦力及物體受力分析的考查考向2力的合成與分解的應用考向3共點力平衡問題的考查考向4考查實驗驗證 力的平行四邊形定則 物理專題二 相互作用 本專題有三大考查方向 一是對重力 彈力 摩擦力的考查 以選擇題為主 重點考查各個力的特點 二是對貫穿整個高中物理的力的合成與分解的考查 三是對共點力作用下物體平衡問題的考查 就本專題而言 對共點力作用下物體平衡問題的考查直接涉及了重力 彈力 摩擦力的特性以及力的合成與分解 考情揭秘 命題透視 受力分析是物理學的基礎(chǔ) 因此高考對本章的考查主要是通過與其他知識綜合的形式出現(xiàn) 在常見的三種性質(zhì)力中 彈力和摩擦力是高考的熱點 其中彈力大小和方向的判斷 尤其是 彈簧模型 的綜合應用在高考中頻繁出現(xiàn) 摩擦力的存在與否 靜摩擦力的方向的判斷是高考考點中的熱點 考向1重力 彈力 摩擦力及物體受力分析的考查 示例14 考查運用整體法和隔離法分析受力 2016海南高考 2 3分 如圖所示 在水平桌面上放置一斜面體P 兩長方體物塊a和b疊放在P的斜面上 整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 若將a與b b與P P與桌面之間摩擦力的大小分別用f1 f2和f3表示 則A f1 0 f2 0 f3 0B f1 0 f2 0 f3 0C f1 0 f2 0 f3 0D f1 0 f2 0 f3 0 考向1重力 彈力 摩擦力及物體受力分析的考查 命題立意本題考查了研究對象的選取和受力分析 如果受力分析時不能靈活運用整體法和隔離法 則解題過程不僅很麻煩 而且容易出錯 因此 對力和運動的問題 受力分析既是重要基礎(chǔ) 也是正確求解的關(guān)鍵 解析首先對整體受力分析可知 整體相對地面沒有相對運動趨勢 故f3 0 再將a和b看成一個整體 ab整體有相對斜面向下運動的趨勢 故b與P之間有摩擦力 即f2 0 再對a進行受力分析 由于a處于靜止狀態(tài) 故a相對于b有向下運動的趨勢 故a和b之間存在摩擦力作用 即f1 0 答案C 考向1運用圖象描述求解問題 示例15 靜摩擦力的臨界問題分析 2013全國卷 15 6分 如圖所示 在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用 F平行于斜面向上 若要物塊在斜面上保持靜止 F的取值應有一定的范圍 已知其最大值和最小值分別為F1和F2 F2 0 由此可求出A 物塊的質(zhì)量B 斜面的傾角C 物塊與斜面間的最大靜摩擦力D 物塊對斜面的壓力 考向1重力 彈力 摩擦力及物體受力分析的考查 考向1重力 彈力 摩擦力及物體受力分析的考查 命題透視 力的合成與分解是分析處理力學問題的重要方法 高考雖然不會直接考查它們的概念 但是它們與受力分析方法一起 成為分析求解力學問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵 因此高考試題中年年都有涉及 必須通過一定的訓練 好好掌握 考向2力的合成與分解的應用 示例16 運用力的分解法求解平衡問題 2016全國卷 19 6分 多選 如圖 一光滑的輕滑輪用細繩OO 懸掛于O點 另一細繩跨過滑輪 其一端懸掛物塊a 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b 外力F向右上方拉b 整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 若F方向不變 大小在一定范圍內(nèi)變化 物塊b仍始終保持靜止 則A 繩OO 的張力也在一定范圍內(nèi)變化B 物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化C 連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化D 物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化 考向2力的合成與分解的應用 命題立意本題著重考查受力分析和力的分解的基本方法 涉及物體的平衡知識 要求學生善于運用力的分解 平衡知識分析求解連接體問題 對綜合分析能力有較高要求 解析系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 連接a和b的繩的張力大小T1等于物塊a的重力Ga C項錯誤 以O(shè) 點為研究對象 受力分析如圖甲所示 T1恒定 夾角 不變 由平衡條件知 繩OO 的張力T2恒定不變 A項錯誤 以b為研究對象 受力分析如圖乙所示 則FN T1cos Fsin Gb 0 f T1sin Fcos 0 FN f均隨F的變化而變化 故B D項正確 答案BD 考向2力的合成與分解的應用 示例17 考查實際生活中靜力學問題 2015廣東高考 19 6分 多選 如圖所示 三條繩子的一端都系在細直桿頂端 另一端都固定在水平地面上 將桿豎直緊壓在地面上 若三條繩長度不同 下列說法正確的有A 三條繩中的張力都相等B 桿對地面的壓力大于自身重力C 繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零D 繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力 考向2力的合成與分解的應用 命題立意本題聯(lián)系生產(chǎn) 生活實際 考查受力分析及平衡問題 審題時要注意理解三根繩長度不同的含意 并且明確張力 壓力 重力 拉力 合力及平衡力等在所研究問題中表示的是什么力 解析三條繩長度不同 它們與桿的夾角不同 在水平方向上 三條繩的拉力的合力為零 所以三條繩上的張力不同 選項A錯誤 C正確 三條繩的拉力在豎直方向上的合力豎直向下 與桿的重力方向相同 二者不可能是平衡力 選項D錯誤 由于三條繩的拉力的作用 桿對地面的壓力大于自身重力 選項B正確 答案BC 考向2力的合成與分解的應用 命題透視 本專題知識是高考考查的重點內(nèi)容 主要考查點是牛頓運動定律與平衡力的綜合應用 經(jīng)常包含重力 彈力 摩擦力等相關(guān)知識 涉及平衡條件 正交分解 臨界條件 極值分析等規(guī)律 考查的題型經(jīng)常有兩種 一是一個運動物體有多個運動過程 二是兩個物體之間有相對運動的過程 無論是哪種情況 都要分析清楚物體的運動過程 特別是做好動態(tài)平衡問題的受力分析 考向3共點力平衡問題的考查 示例18 應用圖解法分析動態(tài)平衡問題 2013天津高考 5 6分 如圖所示 小球用細繩系住 繩的另一端固定于O點 現(xiàn)用水平力F緩慢推動斜面體 小球在斜面上無摩擦地滑動 細繩始終處于直線狀態(tài) 當小球升到接近斜面頂端時細繩接近水平 此過程中斜面對小球的支持力FN以及繩對小球的拉力FT的變化情況是A FN保持不變 FT不斷增大B FN不斷增大 FT不斷減小C FN保持不變 FT先增大后減小D FN不斷增大 FT先減小后增大 考向3共點力平衡問題的考查 命題立意本題考查物體動態(tài)平衡問題 斜面體緩慢被力F推動 要求能認識到小球在斜面上處于平衡狀態(tài) 小球所受的合外力仍為零 關(guān)鍵是要明確在動態(tài)變化過程中哪些力不變 哪些力改變及如何改變 對分析能力要求較高 屬中檔題 解析由于用水平力F緩慢推動斜面體 故小球處于動態(tài)平衡狀態(tài) 小球受到大小方向不變的重力 方向不變的斜面支持力 方向大小均變化的細線的拉力 三個力構(gòu)成封閉的矢量三角形 畫出小球受力示意圖 如圖所示 當細線與斜面 考向3共點力平衡問題的考查 考向3共點力平衡問題的考查 考向3共點力平衡問題的考查 考向3共點力平衡問題的考查 答案AD易錯警示求解三力動態(tài)平衡問題時 我們通常運用圖解法進行求解 但對于本題如果只運用一個圖很難做出準確的判斷 這里需要轉(zhuǎn)換思維 運用數(shù)形結(jié)合的思想 通過對力的矢量三角形的分析 結(jié)合正弦定理 我們就不難做出正確的判斷了 考向3共點力平衡問題的考查 命題透視 驗證力的平行四邊形定則 和 探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 的實驗是力學的重點實驗 在高考中考查的頻率較高 主要涉及實驗原理 步驟 數(shù)據(jù)處理等方面 切實提高實驗綜合能力 在學習中應引起足夠的重視 考向4考查實驗驗證 力的平行四邊形定則 和 胡克定律 示例20 考查實驗方法及圖線分析能力 2015福建高考 19 1 6分 某同學做 探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 的實驗 1 圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度 其示數(shù)為7 73cm 圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度 此時彈簧的伸長量 l為cm 2 本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力 關(guān)于此操作 下列選項中規(guī)范的做法是 填選項前的字母 考向4考查實驗驗證 力的平行四邊形定則 和 胡克定律 A 逐一增掛鉤碼 記下每增加一只鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重B 隨意增減鉤碼 記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重 3 圖丙是該同學描繪的彈簧的伸長量 l與彈力F的關(guān)系圖線 圖線的AB段明顯偏離直線OA 造成這種現(xiàn)象的主要原因是 命題立意本題考查探究彈力與彈簧伸長量關(guān)系的實驗 意在考查學生的實驗能力 解析 1 題圖乙的示數(shù)為14 66cm 所以此時彈簧的伸長量為 14 66 7 73 cm 6 93cm 2 為了得到較多的數(shù)據(jù)點 應逐一增掛鉤碼 記下每增加一只鉤碼彈簧的長度和鉤碼的總重力 即A正確 3 不遵循胡克定律 說明超出了彈簧的彈性限度 答案 1 6 93 2 A 3 超出了彈簧的彈性限度 考向4考查實驗驗證 力的平行四邊形定則 和 胡克定律 示例21 考查實驗原理及綜合實驗能力 2016浙江高考 21 10分 某同學在 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 的實驗中 測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N m 如圖甲所示 用彈簧OC和彈簧秤a b做 探究求合力的方法 實驗 在保持彈簧伸長1 00cm不變的條件下 圖甲圖乙 1 若彈簧秤a b間夾角為90 彈簧秤a的讀數(shù)是N 圖乙中所示 則彈簧秤b的讀數(shù)可能為N 考向4考查實驗驗證 力的平行四邊形定則 和 胡克定律 2 若彈簧秤a b間夾角大于90 保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變 減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角 則彈簧秤a的讀數(shù) 彈簧秤b的讀數(shù) 填 變大 變小 或 不變 命題立意本題涉及兩個實驗問題 重點考查學生對實驗原理的理解及知識遷移能力 解析 1 由題圖乙可直接讀出彈簧秤a的示數(shù)3 00N 注意估讀 合力F kx 5 00N 結(jié)合兩彈簧秤垂直的特點通過計算得出Fb 4 00N 2 利用力的合成 如圖所示 在減小彈簧秤b與OC的夾角的過程中 即相當于Fb所表示的邊由M向N移動 故Fa和Fb均增大 答案 1 3 00 3 00 3 02 4 00 3 90 4 10 2 變大變大 考向4考查實驗驗證 力的平行四邊形定則 和 胡克定律