解密02 相互作用-备战2019年高考物理之高频考点解密 Word版含解析.pdf
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1、核心考点核心考点 考纲要求考纲要求 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 形变、弹性、胡克定律 矢量和标量 力的合成和分解 共点力的平衡 考点考点1 物体的平衡物体的平衡 (1)平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动状态。 (2)共点力的平衡条件:F合=0 或。 =0 =0 x y F F 合 合 (3)重要推论 二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反。 三力平衡:如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力 大小相等,方向相反。 多力平衡:如果物体受多个力作用处于平衡状态,其中任何一个力与其余力的合力大小相等,方向 相反。
2、 (4)共点力作用下物体的平衡问题的一般解题思路 拓展 1:整体法与隔离法在平衡问题中的应用 (1)对整体法和隔离法的理解 整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法。整体法的优点在于只需要分析整个系统与外 界的关系,避开了系统内部繁杂的相互作用。 隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来,单独分析该物体的方法。隔离法的优点在于能把系统内 各个物体所处的状态、物体状态变化的原因以及物体间的相互作用关系表达清楚。 (2)整体法和隔离法的使用技巧 当分析相互作用的两个或两个以上的物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时,宜用整体法; 而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用
3、隔离法。整体法和隔离法不是独立的, 对一些较复杂问题,通常需要多次选取研究对象,交替使用整体法和隔离法。 拓展 2:临界问题的处理方法 (1)临界问题:当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰 好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述。 (2)常见的临界状态有: 两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为 0(主要体现为两物体间的弹力为 0); 绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值; 绳子绷紧与松驰的临界条件为绳中张力为 0; 存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大。 (3
4、)研究的基本方法:假设推理法。 拓展 3:动态平衡 (1)动态平衡:平衡问题中的一部分力是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化。 (2)基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”。 (3)基本方法 解析法:列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式,根据已知量的变化情况来确定未知量的变 化情况。 图解法:根据已知量的变化情况,由平行四边形定则或三角形定则作出变化的图示,由几何关系确 定未知量大小、方向的变化。 如图, 用等长的两根轻质细线把两个质量相等的小球悬挂起来。 现对小球 b 施加一个水平向左的恒力 F, 同时对小球 a 施加一个水平向右的恒力 3F,最后达到稳定状态。则下列能表示
5、平衡状态的图是 【参考答案】【参考答案】D 【试题解析】【试题解析】 把 a、b 作为整体受力分析, 受到重力、 水平向左的 F、 水平向右的 3F、 上段绳子的拉力 T1 作用,绳子的拉力必然有向左的分力和向上的分力,A 错误 ; 设上段绳子与竖直方向夹角为 ,则 T1sin =2F, T1cos =2mg,设下段绳子与竖直方向夹角为 ,则 T2sin =F,T2cos =mg,联立可得 =,故 BC 错误,D 正确。 1(2018福建泉州三中)如图所示,物体在水平力 F 作用下静止在斜面上。若稍许增大水平力 F,而使 物体仍静止在斜面上时,斜面对物体的静摩擦力 Ff、支持力 N 以及 Ff
6、和 N 的合力变化情况是 AFf不一定增大,N 一定增大,合力一定增大 BFf一定增大,N 一定增大,合力不变 Cf、N、及 f 与 N 的合力均增大 Df、N 不一定增大,f 与 N 的合力一定增大 【答案】A 2(2018山东青州第三次模拟)如图所示,物体 A、B 用足够长的细绳与轻弹簧连接后跨过滑轮,A 置 于薄木板上, 此时弹簧左侧细绳与木板平行, 已知质量 mA=3mB, 现将薄木板由倾角 30缓慢放平, 物体 A 始终与木板保持相对静止,不计滑轮摩擦,物体 A、B 大小可忽略不计。 A弹簧伸长量逐渐变大 B连接 A、B 的细绳对滑轮的作用力不变 C物体 A 受到的摩擦力先变小后变大
7、 D物体 A 受到的摩擦力大小不变 【答案】C 【解析】对物体 B 受力分析,受重力和拉力,由二力平衡得到:T=mBg,则知弹簧的弹力不变,伸长量 不变,故 A 错误;连接 A、B 的细绳之间的夹角减小,则两条细绳的拉力的合力变大,即细绳对滑轮的 作用力变大, 选项 B 错误 ; 将薄木板由倾角 30缓慢放平的过程中肯定存在一个位置, 即物块 A 受的重力、 细线的拉力以及斜面的支持力三力平衡,此时 A 受摩擦力为零,则因开始时和最后时物块 A 所示的摩擦 力均不是零,可知物体 A 受到的摩擦力先变小后变大,选项 C 正确,D 错误。 3(2018陕西第十二次模拟)一质量为 m 的铁环套在粗糙
8、的水平横杆上,通过细线连接一质量也为 m 的小球,小球还用一根水平细线拉着且水平细线拉力大小为 mg,保持环和小球的位置不变,横杆的位 置逐渐按图示方向在纸面内转到竖直位置,在这个过程中环与杆相对静止,则 A连接环和小球的细线拉力增大 B杆对环的作用力逐渐增大 C杆对环弹力的最小值为 3mg D杆对环的摩擦力的最大值为 2mg 【答案】D 【解析】对球受力分析,受重力和两个拉力,如图所示: 为: f=mg+T1cos 45=2mg;故 BC 错误,D 正确。 考点考点2 探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系 1基本实验要求基本实验要求 (1)实验原理 弹簧受到拉力会伸长,平衡时弹簧
9、产生的弹力和外力大小相等;弹簧的伸长量越大,弹力也就越大。 (2)实验器材 铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸 (3)实验步骤 安装实验仪器; 测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量),列表作出记录,要尽可能多测 几组数据; 根据所测数据在坐标纸上描点,以力(或质量)为纵坐标,以弹簧的伸长量(或总长)为横坐标; 按照在图中所绘点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线),所画的点不一定正好在 这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同; 写出曲线所代表的函数。 2规律方法总结规律方法总结 (1)实验数据处理方法 列表法 将测得的 F、x 数据填入设计好的表格中,可以发
10、现弹力 F 与弹簧伸长量 x 的比值在误差允许范围内是 相等的。 图象法 以弹簧伸长量 x 为横坐标,弹力 F 为纵坐标,描出 F、x 各组数据相应的点,作出的拟合曲线是一条过 坐标原点的直线。 函数法 弹力 F 与弹簧伸长量 x 满足 F=kx 的关系。 (2)注意事项 不要超过弹性限度 : 实验中弹簧下端挂的钩码不要太多, 以免弹簧被过分拉伸, 超过弹簧的弹性限度。 尽量多测几组数据:要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据。 弹簧的原长:弹簧悬挂后的长度才能算是弹簧的原长,由于弹簧自身重力的影响,悬挂的弹簧比水 平放置的弹簧长一些。 观察所描点的走向:本实验是探究性实验,实验前并不知道其规律
11、,所以描点以后所作的曲线是试 探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。 统一单位:记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 (3)误差分析 钩码标值不准确,弹簧长度测量不准确带来误差。 画图时描点及连线不准确也会带来误差。 (4)用图象法处理实验数据 图象法是一种重要的实验数据处理方法。图象具有既能描述物理规律,又能直观地反映物理过程、表 示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点。当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高。 作图的规则: 要在坐标轴上标明坐标轴代表的物理量、单位,恰当地选取纵轴、横轴的标度,并根据数据特点正 确确定坐标起点,使所作出的图象
12、几乎占满整个坐标图纸。若弹簧原长较长,则横坐标起点可以不从零开 始选择。 作图线时,尽可能使直线通过较多所描的点,不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧 (若有个别点偏离太远,则是因偶然误差太大所致,应舍去)。 要注意坐标轴代表的物理量的意义,注意分析图象的斜率、截距的意义,要理解斜率和截距的意义 可以解决什么问题。 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中。 (1)某同学先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长为 L0,再把弹簧竖直悬挂 起来,然后用钩码挂在弹簧下端,测出弹簧的长度为 L,把 LL0作为弹簧的伸长量 x1,改变钩码个数重复 操作。由于弹簧自身重力的影响,最后
13、作出的 Fx 图象,可能是下图中的_。 (2)另一同学使用两条不同的轻质弹簧 a 和 b,得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。下列表述正确 的是_。 Aa 的原长比 b 的长 Ba 的劲度系数比 b 的大 Ca 的劲度系数比 b 的小 D测得的弹力与弹簧的长度成正比 (3)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的砝码。实验测 出了砝码质量 m 与弹簧长度 l 的相应数据,其对应点已在图上标出。作出 ml 的关系图线。弹簧的劲度系 数为_N/m(结果保留 3 位有效数字)。 【参考答案】【参考答案】(1)C (2)B (3)0.250(0.2480.262 均算对)
14、 【试题解析】【试题解析】(1)由于弹簧自身重力的原因,在不施加外力,把弹簧竖直悬挂起来时,弹簧有一定的 伸长量,根据公式可知图象是一条倾斜的直线,故 C 正确;Fk x (2)弹簧的斜率表示劲度系数,所以 a 的劲度系数比 b 的大,由于图象没有通过原点,即弹簧的长度 等于原长在变化量,即弹簧的长度和弹力不成正比; (3)由胡克定律得:。Fkx 1(2018北京西城区)某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码,探究弹力与弹簧伸长量的关系。弹簧的弹 力用 F 表示,弹簧挂上钩码后的总长度用 L 表示,表中是该同学记录的实验数据,实验中弹簧始终未超 过弹性限度。(g=10 N/kg) (1)该同学根据实
15、验数据作出弹簧的弹力 F 与弹簧的伸长量 x 的关系图象,如图所示;根据图象得到 的结论_。 (2)如图所示,是另一位同学在做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”时得到的图象,发现图象后半部分出 现弯曲现象,你认为造成这一现象的原因是:_。 【答案】(1)在弹性限度内,弹簧的弹力 F 与弹簧的形变量 x 成正比 (2)所挂重物太重,超出了弹 簧的弹性限度 2(2018河北容城)一位同学做探究弹簧弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据如下表,请 根据表中数据解决下面问题。 (1)算出每一次弹簧的伸长量,并将结果填在上表的空格内; 弹力 F/N0.51.01.52.0 弹簧原来长度 L0/cm15
16、.015.015.015.0 弹簧后来长度 L/cm16.017.117.919.0 弹簧伸长量 x/cm_ (2)在图上作出 Fx 图线_; (3)弹簧的劲度系数是_N/m。 (4)图线的函数表达式是_。 【答案】(1)1.0 2.1 2.9 4.0 (2)见解析 (3)50 (4)F=50x 【解析】(1)弹簧的伸长量分别为: , ,; (2)描点作图,如图所示: 3(2018山西运城康杰中学)在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中。 (1)关于操作步骤先后顺序,下列说法正确的是_。 A先测量原长,后竖直悬挂 B先竖直悬挂,后测量原长 C先后顺序对实验结果无影响 D先后顺序对实验结果的影响
17、程度取决于弹簧的自重 (2)为了探求弹簧弹力 F 和弹簧伸长量 x 的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试, 根据测得的数据绘出如图所示的图象,从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,使图象上端 成为曲线,图象上端成为曲线是因为_。这两根弹簧的劲度系数分别为:甲弹簧为 _N/m,乙弹簧为_N/m。若要制作一个精确度较高的弹簧秤,应选弹簧_(填“甲” 或“乙”)(结果保留三位有效数字)。 【答案】(1)BD (2)弹簧已经超过了弹簧的弹性限度 66.7 N/m 200 N/m 甲 【解析】(1)为了准确测量弹簧的原长,并消除重力带来的影响,应先将弹簧悬挂,再测原长;故 BD 正确,
18、AC 错误; (2)向上弯曲的原因是超出了弹性限度,注意该图象中纵坐标为伸长量,横坐标为拉力,斜率的倒数 为劲度系数,由此可求出;,因为甲的劲度系数小,因此其精度 高。 考点考点3 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 1基本实验要求基本实验要求 (1)实验原理 若某个力 F的作用效果与两个力 F1、F2的共同作用效果都能使橡皮条伸长到同一点,则 F为 F1和 F2 的合力,作出 F的图示,再根据平行四边形定则作出 F1和 F2的合力 F 的图示,比较 F、F,分析在实验误 差允许的范围内是否大小相等、方向相同,即可验证平行四边形定则。 (2)实验器材 木板、白纸、图钉(若干)、弹簧测
19、力计(2)、橡皮条、细绳套(2)、三角板、刻度尺、铅笔。 (3)实验步骤 用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。 用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套, 互成角度地拉橡皮条, 使橡皮条伸长, 结点到达某一位置 O。 用铅笔描下结点 O 的位置和两个细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数。 在白纸上作出两个力 F1、F2,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力 F。 只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置 O,记下弹簧测力计的读 数 F和细绳的方向。 比较 F与用平行四边形定则求得的合力 F,
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