2019-2020年高考物理一轮复习讲义 相互作用与物体的平衡.doc

2019-2020年高考物理一轮复习讲义 相互作用与物体的平衡考纲要求内容要求说明11力是物体间的相互作用,是物体发生形变和物体运动状态变化的原因.力是矢量.力的合成和分解12万有引力定律重力重心13形变和弹力胡克定律14静摩擦最大静摩擦力15 滑动摩擦滑动摩擦定律 24共点力作用下的物体的平衡1在地球表面附近，可以认为重力近似等于万有引力2不要求知道静摩擦因数第1节 力、重力与弹力一、力的概念：力是物体对物体的作用。1. 力的基本特征（1）力的物质性：力不能脱离物体而独立存在。（2）力的相互性：力的作用是相互的。（3）力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向。（4）力的独立性：力具有独立作用性。 特别需要指出的是：力是物体对物体的作用，它是不能离开物体而独立存在的，当一个物体受到力的作用时，则必定有另一个物体来产生这一作用力,不存在没有受力物体或施力物体的“力”。同时，被作用的物体也会产生一个大小相等、方向相反的反作用力去作用于另一物体。2. 力的分类：按性质分类：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等 （受力分析时一定要分析的力）一定有施、受力物体。按效果分类：拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力、下滑力、分力、合力、斥力、吸力、浮力等按研究对象分类：内力和外力。按作用方式分类：重力、电场力、磁场力等为场力，即非接触力，弹力、摩擦力为接触力。(提问：效果相同，性质一定相同吗？性质相同效果一定相同吗？大小方向相同的两个力效果一定相同吗？)3. 力的效果（1）加速度或改变运动状态 （2）形变4.力的测量工具：测力计，可以用弹簧称测量5.单位:牛顿 简称牛.符号N (SI制中：kgm/s2) 意义：使质量为1千克的物体产生1米秒2加速度力的大小为 1牛顿6.力的表示方法：三要素表示、力的图示和示意图力的三要素是：大小、方向、作用点（1）力的图示：用一根带箭头的线段表示出力的三要素，称为力的图示.要选择合适的比例(标度),要求严格。说明：改变任一方面作用效果都改变。（2）力的示意图：若只要求正确地表示出物体的受力个数和受力的方向,按大致比例画出力的大小,称为力的示意图.示意图着重于受力个数和各力的方向画法,不要求作出标度.【复习巩固题】1、关于力的概念，下列哪些说法是正确的（ ）A力是使物体产生形变和速度的原因B一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体又是施力物体C只要两个力的大小相同，它们产生的效果一定相同D两个物体相互作用，其相互作用力可以是不同性质的力 2、下列各组力全部以效果命名的是（ ）A、弹力、动力、斥力、分子力 B、重力、弹力、摩擦力、电磁力C、阻力、磁力、动力、支持力 D、压力、拉力、牵引力、浮力2、 重力1、产生原因：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫重力说明：重力是由于地球的吸引而产生的力，但它并不就等于地球时物体的引力重力是地球对物体的万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球旋转所需的向心力。由于物体随地球自转所需向心力很小，所以计算时一般可近似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力。其一个分力使得物体随地球自转所需的向心力,(赤道处较大)；另一个力为重力。（在南北两极较大）地球附近的物体都受重力作用，重力的施力物体是地球。重力的大小与纬度和距地面的高度有关。 重力在不同纬度的地方不同，南北两极较大，赤道处较小。离地面不同高度的地方不同,离地越高的地方越小，但是在处理物理问题时，在地球表面和地球表面附近某一高度的地方，一般认为物体受的重力不变。一个物体受的重力不受运动状态的影响，与是否还受其它力作用也无关。在超重、矢重和卫星上也还受重力作用，2、大小：Gmg （可以认为牛顿第二定律）（说明：物体的重力的大小与物体的运动状态及所处的状态都无关）g=9.8 N/kg 可以用弹簧测力计测量3、方向：竖直向下（说明：不可理解为跟支承面垂直） 不等同于指向地心，只有赤道和两极处重力的方向才指向地心。4、重心：物体各部分都受重力作用,效果上认为集中到一个点上,这个点就叫重心，即是说重力的作用点。即：重心是物体各部分所受重力合力的作用点说明：（l）重心可以不在物体上物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系。重心是一个等效的概念。重心是一个等效替代点,不要认力只有重心处受重力,物体的其它部分不受重力。（2）有规则几何形状、质量均匀的物体重心在它的几何中心质量分布不均匀的物体，其重心随物体的形状和质量分布的不同而不同。5、物体重心位置的确定方法（1）悬挂法：适用范围：质量分布均匀的薄板（原理：二力平衡）例、如图所示，矩形均匀薄板长AC=60cm，宽CD=10cm，在B点用细线悬挂，板处于平衡状态，AB35cm，则悬线和板边缘CA的夹角 .（2） 杠杆法例、如图所示，有一等边三角形ABC，在B、C两处各放一个质量为m的小球，在A处放一个质量为2m的小球，求这个系统组成的重心在何处。【疑难解析】重力和万有引力是一回事吗？【复习巩固题】1、关于重力的说法，正确的是（）A重力是由于地球对物体的吸引而产生的B物体在地球表面附近无论是静止，还是向上或向下运动，它都受到重力C重力就是静止的物体对竖直悬绳的拉力 D物体本身就有重力，所以重力没有施力物体2、关于物体的重心的说法中，正确的是（）A因物体的重心是重力的作用点，所以物体的重心一定在物体上B任何有规则形状的物体，其重心必在其几何中心C物体的形状改变时，它的重心位置很可能也随着改变D物体的重心可能在物体上，也可能在物体外3、设想从某一天起，地球引力减小一半，那么对漂浮在水面上的船来说，下列说法中正确的是： （ ）A船受到的重力将减小，船的吃水深度将不变B船受到的重力将减小，船的吃水深度将减小C船受到的重力将不变，船的吃水深度将不变D船受到的重力将不变，船的吃水深度将减小3、 弹力1、定义：直接接触的物体间由于发生弹性形变(即是相互挤压)而产生的力2、产生条件：直接接触，有弹性形变。3、方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反（与形变恢复方向相同），作用在迫使物体发生形变的物体上。弹力是法向力，力垂直于两物体的接触面弹力方向的判定（1） 轻绳、轻杆和轻弹簧弹力方向的判定轻绳对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向，即只为拉力。轻杆的弹力方向可能沿杆也可能不沿杆，杆可提供拉力也可提供压力,这一点跟绳是不同的。弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向。其弹力可为拉力,可为压力；对弹簧秤只为拉力。（2）根据接触面情况判断弹力的方向点与面接触时弹力的方向，过接触点垂直于接触面（或接触面的切线方向）而指向受力物体。面与面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体。球与面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上而指向受力物体。球与球相接触的弹力方向，沿半径方向，垂直于过接触点的公切面而指向受力物体。例、如图所示,一匀质木棒,搁置于台阶上保持静止,下图关于木棒所受的弹力的示意图中正确的是（ ）4、弹力的大小：弹簧、橡皮条类：它们的形变可视为弹性形变。(在弹性限度内)弹力的大小跟形变关系符合胡克定律遵从胡克定律力F=kX。（重点）上式中k叫弹簧劲度系数,单位：N/m，跟弹簧的材料、粗细,直径及原长都有关系；X是弹簧的形变量（拉伸或压缩量）切不可认为是弹簧的原长。一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等。非弹簧类的弹力是形变量越大,弹力越大,一般应根据物体所处的运动状态,利用平衡条件或动力学规律(牛顿定律)来计算。【典例精析】1、如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：中弹簧的左端固定在墙上，中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有 （ ）FMNaRcbAl2l1 Bl4l3 Cl1l3 Dl2l42、图中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图并处于平衡状态（ ）A、有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B、有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C、有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D、有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态3、（xx德州模拟）如图所示，某一弹簧秤外壳的质量为m，弹簧及与弹簧相连的挂钩质量忽略不计，将其放在光滑水平面上，现用两水平拉力F1、F2分别作用在与弹簧相连的挂钩和与外壳相连的提环上，关于弹簧秤的示数，下列说法正确的是()A只有F1F2时，示数才为F1B只有F1F2时，示数才为F2C不论F1、F2关系如何，示数均为F1D不论F1、F2关系如何，示数均为F24、（甘肃省兰州一中xx届高三上学期9月月考物理试题）如图所示，质量为m的小球置于倾角为30的光滑斜面上，劲度系数为k的轻弹簧一端系在小球上，另一端拴在墙上P点，开始时弹簧与竖直方向的夹角为，现将P点沿着墙向下移动，则弹簧的最短伸长量为( )A. B. C. D.5、(xx年池州模拟)如图所示，原长分别为L1和L2，劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m1的物体，最下端挂着质量为m2的另一物体，整个装置处于静止状态求：(1)这时两弹簧的总长(2)若用一个质量为M的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起，直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，求这时平板受到下面物体m2的压力6、如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态现缓慢地向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离5、弹力有无的判定 “假设法”分析物体间的弹力：欲分析一物体的某一接触处是否有弹力作用，可先假设接触的物体有弹力作用，看看被研究的物体有怎样的运动趋势，在判断是否有弹力。如下面的例子。总结6、常见理想模型中弹力比较：类别轻绳轻杆轻弹簧特征轻、软、不可伸长，即绳中各处的张力大小相等轻，不可伸长，亦不可压缩轻，既可被拉伸，也可被压缩，弹簧中各处弹力均相等产生力的方向及特点只能产生拉力，不能产生压力，拉力的方向沿绳子收缩的方向既能产生压力，又能产生拉力，弹力方向不一定沿杆的方向既能产生压力，又能产生拉力，力的方向沿弹簧轴线大小计算运用平衡方程或牛顿第二定律求解运用平衡方程或牛顿第二定律求解除运用平衡方程或牛顿第二定律外，还可应用胡克定律Fkx求解变化情况弹力可以发生突变弹力只能渐变【复习巩固题】1、S1和S2表示劲度系数分别为k1和k2的两根弹簧，k1k2；a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物块，mamb。将两弹簧与物块按图方式悬挂起来.现要求两根弹簧的总长度最大，则应使（ ）AS1在上，a在上BS1在上，b在上CS2在上，a在上DS2在上，b在上2、（09海南理综）两刚性球a和b的质量分别为和、直径分别为个()。将a、b球依次放入一竖直放置、内径为的平底圆筒内，如图所示。设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为和，筒底所受的压力大小为已知重力加速度大小为g。若所以接触都是光滑的，则（ ）A BC D3、如图所示，质量均为m的甲、乙两同学，分别静止于水平地面的台秤P、Q上，他们用手分别竖直牵拉一只弹簧秤的两端，稳定后弹簧秤的示数为F，若弹簧秤的质量不计，下列说法正确的是（ ）A甲同学处于超重状态，乙同学处于失重状态B台秤P的读数等于mgFC台秤Q的读数为mg2FD两台秤的读数之和为2mg4、一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球篮中减少的质量为（ ）A、2(M)B 、MC 、2M D、05、如图所示，竖直放置在水平面上的轻质弹簧上放着质量为2kg的物体A，处于静止状态。若将一个质量为3kg的物体B竖直向下轻放在A上的一瞬间，则A对B的压力大小为(取g=10m/s2)（ ）A30N B0C15ND12N6、（09广东物理）某缓冲装置可抽象成图所示的简单模型。图中为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是 （ ）A缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变7、（江西师大附中、鹰潭一中xx届高三下学期4月联考）如图所示，将一个质量为m的球固定在弹性杆AB的上端，今用测力计沿水平方向缓慢拉球，使杆发生弯曲，在测力角逐渐增大8、如图甲所示，小车沿水平面向右做加速直线运动，车上固定的硬杆和水平面的夹角为，杆的顶端固定着一个质量为m的小球.当车运动的加速度逐渐增大时，杆对小球的作用力(F1至F4变化)的受力图形(OO沿杆方向)可能是图乙中的 () xx届高三物理一轮复习（相互作用与物体的平衡）本试卷分第卷（选择题）和第卷(非选择题)两部分。共100分。考试时间90分钟。第卷（选择题部分 42分）一 选择题（每小题3分，共42分。下列每小题所给选项至少有一项符合题意，请将正确答案的序号填涂在答题卡上。全对得3分，对而不全得2分）1、近代科学告诉我们，自然界中只存在四种相互作用力，它们是万有引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。下列有关力说法正确的是（ ）A任何两物之间的吸引力就是万有引力B力学中的弹力、摩擦力、浮力是电磁力C只要两物之间作用力很大时，此力就叫强相互作用力，作用距离无要求D弱相互作用力是微观粒子之间的一种作用力，作用距离约10-10m2、将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱，其中第3、4块固定在基地上，第1、2块间的接触面是竖直的，每块石块的两个侧面间所夹的圆心角为。假定石块间的摩擦力可以忽略不计，则第1、2块石块间的作用力和第1、3块石块间的作用力的大小之比为 （ ）A1/2 BC D3、如上图所示，三根长度均为L的轻绳分别连接于C、D两点，A、B两端悬挂在水平天花板上，相距为2L。现在C点悬挂一个质量为m的重物，为使CD绳保持水平，在D点应施加的最小作用力为 （ ） Amg Bmg Cmg Dmg 4、斜面放置在水平地面上始终处于静止状态，物体在沿斜向上的拉力作用下沿斜面向上运动，某时刻撤去拉力F，那么物体在撤去拉力后的瞬间与撤去拉力前相比较，以下说法正确的是（ ）A斜面对地面的静摩擦力一定不变B斜面对地面的静摩擦力一定减小了C斜面对地面的压力一定增大了D斜面对地面的压力一定减小了5、如图所示，两相同轻质硬杆、可绕其两端垂直纸面的水平轴、转动，在点悬挂一重物M，将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止。表示木块与挡板间摩擦力的大小，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，系统仍静止且、始终等高，则A变小 B不变 C变小 D变大6、如图所示，质量为m的两个球A、B固定在杆的两端，将其放入光滑的半圆形碗中，杆的长度等于碗的半径，当杆与碗的竖直半径垂直时，两球刚好能平衡，则杆对小球的作用力为()A.mg B.mgC.mg D2mg7、如图所示，在绳下端挂一物体，用力F拉物体使悬线偏离竖直方向的夹角为，且保持其平衡保持不变，当拉力F有极小值时，F与水平方向的夹角应是()A0B.C D28、如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则（ ）AB对墙的压力增大BA与B之间的作用力增大C地面对A的摩擦力减小DA对地面的压力减小9、如图,位于水平桌面上的物块块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的,已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是,两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计.若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动,则F的大小为 （ ）A.4mgB.3mgC.2mgD.mg10、如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点，衣服处于静止状态如果保持绳子A端位置不变，将B端分别移动到不同的位置。下列判断正确的是 （ ）AB端移到B1位置时，绳子张力不变BB端移到B2位置时，绳子张力变小CB端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大DB端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小11、如图所示,轻绳一端系在质量为m的物体A上,另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN上的圆环上.现用水平力F拉住绳子上一点O,使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置,但圆环仍保持在原来的位置不动,则在这一过程中,环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是 ( ) A.F1保持不变,F2逐渐增大B.F1逐渐增大,F2保持不变C.F1逐渐减小,F2保持不变D.F1保持不变,F2逐渐减小12、如图所示，两根直木棍AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动，水泥圆筒从木棍的上部匀速滑下若保持两木棍倾角不变，将两者间的距离稍增大后固定不动，且仍能将水泥圆筒放在两木棍的上部，则( )A每根木棍对圆筒的支持力变大，摩擦力不变B每根木棍对圆筒的支持力变大，摩擦力变大C圆筒将静止在木棍上D圆筒将沿木棍减速下滑13、在验证平四边形定则的实验中，用A、B两个弹簧秤拉橡皮条的结点，使其位于O处，如下图所示，此时，现在保持A读数不变化，减小角，要使结点仍在O处，可采用的办法是（ ）A增大B的读数，同时减小角 B增大B的读数，同时增大角C减小B的读数，同时减小角 D减小B的读数，同时增大角14、如图所示，OB为一遵从胡克定律的弹性轻绳，其一端固定于天花板上的O点，另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块P相连，当绳处在竖直位置时，滑块P对地面有压力作用B为紧挨绳的一光滑水平小钉，它到天花板的距离OB等于弹性绳的自然长度现用一水平力F作用于滑块P，使之向右缓慢地沿水平面做直线运动，在运动过程中且绳处于弹性限度内，作用于滑块P的摩擦力（ ）保持不变 逐渐减小 逐渐增大 条件不足，无法判断第卷 客观题部分（58分）2、 实验题（16分）15、在探究弹力和弹簧伸长的关系实验中，小明同学用甲、乙两根规格不同的弹簧进行实验，由实验得到弹簧伸长X与弹簧受到拉力F关系如图a所示，由图求得弹簧乙的劲度系数 N/m。若要在两根弹簧中选用一个来制作精确程度较高的弹簧秤，应选弹簧 ；用制作好的弹簧秤来测量物质的重力，如图b所示，物体重 N16、某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N。(2)下列不必要的实验要求是_。(请填写选项前对应的字母)(A)应测量重物M所受的重力(B)弹簧测力计应在使用前校零(C)拉线方向应与木板平面平行(D)改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请你提出两个解决办法。17、为测定一方木块与木板间的动摩擦因数，同学甲设计了两种方案。方案A：木板水平固定，通过弹簧秤水平匀速拉动木块，如图a；方案B：木块固定，通过细线水平拉动木板，如图b。 （1）上述两方案中，你认为更合理的是 ；原因是 （2）同学乙认为不用弹簧秤，用一根轻弹簧和一把刻度尺也可以测出动摩擦因数，请你写出这一方案所要测量的物理量及符号：_，由此得到动摩擦因数的表达式_3、 计算题本题共4小题，共42分解答应写出文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能给分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位18、一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（小球中央有孔），A与B间由细绳连接着，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态，此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，与水平成30夹角，已知B球的质量为m，求细绳对B球的拉力和A球的质量.19、如图所示，用三根轻绳将质量均为m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点 O之间两两连接，然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态，三根轻绳长度之比为OA：AB：OB=3：4：5 试计算OA绳拉力及F的大小？20、一根弹性细绳原长为l，劲度系数为k，将其一端穿过一个光滑小孔O（其在水平地面上的投影点为O），系在一个质量为m的滑块A上，A放在水平地面上小孔O离绳固定端的竖直距离为l，离水平地面高度为h（hmg/k）,滑块A与水平地面间的最大静摩擦力为正压力的倍问：lO（1）当滑块与O点距离为r时，弹性细绳对滑块A的拉力为多大？（2）滑块处于怎样的区域内时可以保持静止状态？21、xx年春节前后，我国南方大部分省区遭遇了罕见的雪灾，此次灾害过程造成17个省（区、市、兵团）不同程度受灾。尤其是雪灾天气造成输电线被厚厚的冰层包裹（如图甲），使相邻两个铁塔间的拉力大大增加，导致铁塔被拉倒、压塌（如图乙），电力设施被严重损毁，给这些地方群众的生产生活造成了极大不便和巨大损失。当若干相同铁塔等高、等距时，可将之视为如图所示的结构模型。已知铁塔（左右对称）质量为m，塔基宽度为d。相邻铁塔间输电线的长度为L，其单位长度的质量为m0，输电线顶端的切线与竖直方向成角。已知冰的密度为，设冰层均匀包裹输电线上，且冰层的横截面为圆形，其半径为R（输电线的半径可忽略）。（1）每个铁塔塔尖所受的压力将比原来增大多少？（2）被冰层包裹后，输电线在最高点、最低点所受的拉力大小分别为多少？d丙HL