2018高考物理大一轮复习第2章相互作用教学案 下载本文

B一定给A一个沿斜面向下的摩擦力Ff.

转换法确定B的受力:根据牛顿第三定律可知,斜面体B除受重力外,一定受到A的支持力FAB和摩擦力Ff′,如图乙所示.综合以上分析可知,A、D正确.

考点二 共点力的静态平衡问题

解决共点力平衡问题常用的4种方法 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反 物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件 物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件 对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次力的三角形法 相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力 考向1:单个物体的平衡问题 [典例1] 如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心.一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点.设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ.下列关系正确的是( )

A.F=

效果分解法 正交分解法 mgtan θ

B.F=mgtan θ D.FN=mgtan θ

C.FN=

tan θ

mg

解析 解法一:合成法.滑块受力如图甲,由平衡条件知:=tan θ,解得F=,

Ftan θ

mgmgFN=

mgsin θ

.

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解法二:效果分解法.将重力按产生的效果分解,如图乙所示,F=G2=,FN=G1

tan θ=

mgmgsin θ

.

解法三:正交分解法.将滑块受的力水平、竖直分解,如图丙所示,mg=FNsin θ,F=FNcos θ,

联立解得:F=

mgtan θ

,FN=

mgsin θ

.

解法四:封闭三角形法.如图丁所示,滑块受的三个力组成封闭三角形,解直角三角形得:F=,FN=,故A正确.

tan θsin θ

答案 A

考向2:整体法和隔离法在多体平衡问题中的应用

[典例2] (2017·广东佛山模拟)质量为m的四只完全相同的足球叠成两层放在水平面上,底层三只足球刚好接触成三角形,上层一只足球放在底层三只足球的正上面,系统保持静止.若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则( )

A.底层每个足球对地面的压力为mg B.底层每个足球之间的弹力为零

C.下层每个足球对上层足球的支持力大小为

3D.水平面的摩擦因数至少为

6 6

mgmgmg

4

解析 根据整体法,设下面每个球对地面的压力均为FN,则3FN=4mg,故FN=mg,A

3错误;四个球的球心连线构成了正四面体,球放在水平面上,所以下层每个足球之间的弹力

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为零,B正确;上层足球受到重力、下层足球对上层足球的三个支持力,由于三个支持力的方向不是竖直向上,所以三个支持力在竖直方向的分量之和等于重力,则下层每个足球对上层足球的支持力大小大于,C错误;如图所示,根据正四面体几何关系可得,F与mg夹角

3的余弦值cos θ=63643

,正弦值sin θ=,则有F·+mg=FN=mg,F=Ff,解得33333

mg2

mg62622

Ff=mg,F=mg,则μ==,所以水平面的摩擦因数至少为,故D错误.

66488

mg3

答案 B

1. (2017·安徽铜陵模拟)如图所示,质量分别为mA、mB的两物块A、B叠放在一起,若它们共同沿固定在水平地面上倾角为α的斜面匀速下滑.则( )

A.A、B间无摩擦力

B.B与斜面间的动摩擦因数μ=tan α

C.A、B间有摩擦力,且B对A的摩擦力对A做负功 D.B对斜面的摩擦力方向沿斜面向上

解析:选B.因为A处于平衡状态,所以A受重力、支持力以及B对A的静摩擦力而平衡,可知A、B间有摩擦力,摩擦力的方向沿A与B的接触面斜向上,向下滑动的过程中,摩擦力的方向与A速度方向的夹角为锐角,所以B对A的摩擦力对A做正功,故A、C错误;

A、B能一起匀速下滑,对整体分析,受重力、支持力和滑动摩擦力,则有(mA+mB)gsin θ

=μ(mA+mB)gcos θ,可得μ=tan α,斜面对B的摩擦力方向沿斜面向上,所以B对斜面的摩擦力方向沿斜面向下,故B正确,D错误.

考点三 共点力的动态平衡问题

1.动态平衡:通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢地变化,物体在这一变化过程中始终处于一系列的平衡状态中,这种平衡称为动态平衡.

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2.基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”. 3.常用方法:解析法、图解法和相似三角形法. 考向1:解析法的应用

[典例3] 如图所示,与水平方向成θ角的推力F作用在物块上,随着θ逐渐减小直到水平的过程中,物块始终沿水平面做匀速直线运动.关于物块受到的外力,下列判断正确的是( )

A.推力F先增大后减小 B.推力F一直减小

C.物块受到的摩擦力先减小后增大 D.物块受到的摩擦力一直不变

解析 对物块受力分析,建立如图所示的坐标系.由平衡条件得:Fcos θ-Ff=0,FN

μmg-(mg+Fsin θ)=0,又Ff=μFN,联立可得F=,可见,当θ减小时,

cos θ-μsin θ

F一直减小,B正确;摩擦力Ff=μFN=μ(mg+Fsin θ),可知,当θ、F减小时,Ff一直

减小 .

答案 B

考向2:图解法的应用

图解法的适用条件:物体受到三个力的作用,其中一个力的大小、方向均不变,另一个力的方向不变,还有一个力的方向变化.

[典例4] (2017·湖南益阳模拟)在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙面间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.现对B施加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的摩擦力为F3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中( )

A.F1保持不变,F3缓慢增大

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