第2章 相互作用 高考導(dǎo)航考點(diǎn)內(nèi)容要求高考(全國卷)三年命題情況對照分析201720182019命題分析形變、彈性、胡克定律卷·T21：共點(diǎn)力的動態(tài)平衡卷·T16：摩擦力、共點(diǎn)力的平衡卷·T17：胡克定律、共點(diǎn)力的平衡卷·T22：游標(biāo)卡尺讀數(shù)、測定彈簧的勁度系數(shù)卷·T23：測定動摩擦因數(shù)卷·T19：受力分析、共點(diǎn)力的動態(tài)平衡卷·T16：受力分析、物體的平衡卷·T16：靜態(tài)平衡1.高考對本章的考查以選擇題型為主；2.命題熱點(diǎn)側(cè)重于彈力、摩擦力的分析與計算；受力分析、共點(diǎn)力的靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡問題；3.單獨(dú)考查一個知識點(diǎn)的題目較少，多數(shù)題目都同時涉及幾個知識點(diǎn)，常與牛頓運(yùn)動定律、功能關(guān)系、電磁學(xué)結(jié)合對物理思維和能力進(jìn)行考查。滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力矢量和標(biāo)量力的合成和分解共點(diǎn)力的平衡實(shí)驗二：探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系實(shí)驗三：驗證力的平行四邊行定則核心素養(yǎng)物理觀念：重力、重心、形變、彈力、摩擦力、合力與分力、力的合成、力的分解、矢量與標(biāo)量(如2017卷·T16)。科學(xué)思維：輕桿(繩)模型、輕彈簧模型、胡克定律、平行四邊形定則、整體法、隔離法、合成法、分解法(如2019卷·T19)。科學(xué)探究：探究彈簧形變與彈力的關(guān)系、研究兩個互成角度的共點(diǎn)力的合成規(guī)律(如2018卷·T22、卷·T23)。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：在生產(chǎn)、生活情境中，體驗物理學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。第1節(jié)重力彈力摩擦力一、重力和重心1產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力。2大小：與物體的質(zhì)量成正比，即Gmg?？捎脧椈蓽y力計測量重力。3方向：總是豎直向下的。4重心：其位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。5重心位置的確定質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，重心在其幾何中心；對于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的薄板，重心可用懸掛法確定。二、形變、彈性、胡克定律1形變物體在力的作用下形狀或體積的變化叫形變。2彈性(1)彈性形變：有些物體在形變后撤去作用力能夠恢復(fù)原狀的形變。(2)彈性限度：當(dāng)形變超過一定限度時，撤去作用力后，物體不能完全恢復(fù)原來的形狀，這個限度叫彈性限度。3彈力(1)定義：發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。(2)產(chǎn)生條件：物體相互接觸且發(fā)生彈性形變。(3)方向：彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向相反。4胡克定律(1)內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。(2)表達(dá)式：Fkx。k是彈簧的勁度系數(shù)，單位為N/m；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定。x是形變量，但不是彈簧形變以后的長度。三、滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力1靜摩擦力與滑動摩擦力對比名稱項目靜摩擦力滑動摩擦力定義兩相對靜止的物體間的摩擦力兩相對運(yùn)動的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件(1)接觸面粗糙(2)接觸處有壓力(3)兩物體間有相對運(yùn)動趨勢(1)接觸面粗糙(2)接觸處有壓力(3)兩物體間有相對運(yùn)動大小(1)靜摩擦力為被動力，與正壓力無關(guān)，滿足0<ff靜max(2)最大靜摩擦力f靜max大小與正壓力大小有關(guān)FN方向與受力物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反與受力物體相對運(yùn)動的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對運(yùn)動趨勢總是阻礙物體間的相對運(yùn)動2.動摩擦因數(shù)(1)定義：彼此接觸的物體發(fā)生相對運(yùn)動時，摩擦力的大小和壓力的比值，。(2)決定因素：與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān)。1思考辨析(正確的畫“”，錯誤的畫“×”)(1)重力的方向一定指向地心。(×)(2)物體所受彈力的方向與自身形變的方向相同。()(3)輕繩、輕桿的彈力方向一定沿繩、桿。(×)(4)運(yùn)動的物體也可以受到靜摩擦力作用。()(5)兩物體間正壓力增大時，接觸面間的摩擦力不一定增大。()(6)物體間的摩擦力越大，動摩擦因數(shù)一定越大。(×)2(人教版必修1P55圖3.2­3改編)如圖所示，小車受到水平向右的彈力作用，與該彈力有關(guān)的說法中正確的是()A彈簧發(fā)生拉伸形變B彈簧發(fā)生壓縮形變C該彈力是小車形變引起的D該彈力的施力物體是小車答案A3(人教版必修1P52圖3.1­4改編)(多選)如圖所示，兩輛車在以相同的速度做勻速運(yùn)動，根據(jù)圖中所給信息和所學(xué)知識你可以得出的結(jié)論是()A物體各部分都受重力作用，但可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中于一點(diǎn)B重力的方向總是垂直向下的C物體重心的位置與物體形狀和質(zhì)量分布有關(guān)D力是使物體運(yùn)動的原因AC物體各部分都受重力作用，但可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中于一點(diǎn)，這個點(diǎn)就是物體的重心，重力的方向總是和水平面垂直，是豎直向下而不是垂直向下，所以A正確，B錯誤；從題圖中可以看出，汽車(包括貨物)的形狀和質(zhì)量分布發(fā)生了變化，重心的位置就發(fā)生了變化，故C正確；力不是使物體運(yùn)動的原因，而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，所以D錯誤。4(滬科版必修1P81T8改編)(多選)如圖所示，在粗糙的水平面上疊放著物體A和B，A和B間的接觸面也是粗糙的，如果用水平拉力F施于A，而A、B仍保持靜止，則下面的說法中正確的是()A物體A與地面間的靜摩擦力的大小等于FB物體A與地面間的靜摩擦力的大小等于零C物體A與B間的靜摩擦力的大小等于FD物體A與B間的靜摩擦力的大小等于零AD以A、B整體為研究對象，分析受力可知，整體水平方向受到拉力F和地面對A的靜摩擦力fA，由平衡條件得到，fAF，故A正確，B錯誤；以B為研究對象，分析受力可知，B相對于A沒有運(yùn)動趨勢，B不受靜摩擦力，即物體A與B間的靜摩擦力的大小等于零，故C錯誤，D正確。 重力和彈力依題組訓(xùn)練1(2019·陜西白河高級中學(xué)月考)下列關(guān)于重力的說法正確的是()A重力的方向不一定豎直向下B重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的C所有物體的重心都在物體上D只有靜止的物體才受到重力B本題考查對重力的認(rèn)識。重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，重力的大小與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，其方向總是豎直向下的，重心是重力的作用點(diǎn)，可能在物體之上，也可能在物體之外，故A、C、D錯誤，B正確。2.如圖所示，一傾角為45°的斜面固定于墻角，為使一光滑的鐵球靜止于圖示位置，需加一水平力F，且F通過球心。下列說法正確的是()A鐵球一定受墻面水平向左的彈力B鐵球可能受墻面水平向左的彈力C鐵球一定受斜面通過鐵球的重心的彈力D鐵球可能受斜面垂直于斜面向上的彈力BF的大小合適時，鐵球可以靜止在無墻的斜面上，F(xiàn)增大時墻面才會對鐵球有彈力，所以選項A錯誤，B正確；斜面必須有對鐵球斜向上的彈力才能使鐵球不下落，該彈力方向垂直于斜面但不一定通過鐵球的重心，所以選項C、D錯誤。3(2019·合肥九中月考)一根彈簧受10 N拉力時總長為7 cm，受20 N拉力時總長為9 cm，已知當(dāng)拉力撤去時彈簧都能恢復(fù)原長，則彈簧原長為()A8 cmB9 cmC7 cmD5 cmD彈簧在大小為10 N的拉力作用下，其總長為7 cm；設(shè)彈簧原長為l0，根據(jù)胡克定律可知Fkx，有10 Nk×(0.07 ml0)。彈簧在大小為20 N拉力作用下，其總長為9 cm，有20 N10 Nk×(0.09 m0.07 m)；聯(lián)立計算得出l00.05 m5 cm。故D正確。1彈力有無的判斷2彈力方向的判斷方法(1)常見模型中彈力的方向。(2)根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向。3計算彈力大小的三種方法(1)根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解。(2)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解。(3)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解。 摩擦力的分析與計算講典例示法1摩擦力的有無及方向的判斷方法(1)假設(shè)法。(2)狀態(tài)法：根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律，判斷靜摩擦力的有無及方向。(3)牛頓第三定律法：先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向。2求解摩擦力的技巧典例示法(2019·濟(jì)寧質(zhì)檢)如圖所示，質(zhì)量為M的長木板放在水平地面上，放在長木板上的質(zhì)量為m的木塊在水平向右的拉力F的作用下向右滑行，長木板保持靜止。已知木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為1，長木板與地面間的動摩擦因數(shù)為2，下列說法正確的是()A地面對長木板的摩擦力的大小一定為1mgB地面對長木板的摩擦力的大小一定為2MgC地面對長木板的摩擦力的大小一定為2(mM)gD只要拉力F增大到足夠大，長木板一定會與地面發(fā)生相對滑動A木塊所受木板的滑動摩擦力大小為f11mg，方向水平向左，根據(jù)牛頓第三定律得知，木板受到木塊的摩擦力方向水平向右，大小等于1mg；木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，水平方向受到木塊的滑動摩擦力和地面的靜摩擦力，根據(jù)平衡條件可知木板受到地面的摩擦力的大小也是1mg，木板相對于地面處于靜止?fàn)顟B(tài)，不能使用滑動摩擦力的公式計算木板受到的地面的摩擦力，所以木板與地面之間的摩擦力不一定是2(mM)g，故A正確，B、C錯誤；開始時木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明木塊與木板之間的摩擦力小于木板與地面之間的最大靜摩擦力，與拉力F的大小無關(guān)，所以即使拉力F增大到足夠大，木板仍靜止，故D錯誤。摩擦力分析與計算的三點(diǎn)注意1分析物體的運(yùn)動狀態(tài)，判斷是靜摩擦力還是滑動摩擦力。2滑動摩擦力有具體的計算公式，而靜摩擦力要借助其他公式，如：利用平衡條件列方程或牛頓第二定律列方程等。3“fN”中N并不總是等于物體的重力，如斜面上的物體，且N與重力G在大小上沒有關(guān)系。跟進(jìn)訓(xùn)練1(2019·貴州銅仁一中月考)某人買了一輛前輪驅(qū)動的玩具小汽車，接通電源讓小汽車自動前行，地面對前輪的摩擦力為Ff1，對后輪的摩擦力為Ff2；關(guān)掉電源，推著小汽車前進(jìn)時，地面對前輪的摩擦力為Ff1，對后輪的摩擦力為Ff2，則()AFf1與車前進(jìn)方向相同BFf2與車前進(jìn)方向相同CFf1與車前進(jìn)方向相同DFf2與車前進(jìn)方向相同C玩具汽車接通電源前進(jìn)時，前輪是主動輪，在它與地面接觸處有相對地面向后滑的趨勢，故受到向前的摩擦力；后輪是從動輪，它在與地面接觸處有相對于地面向前滑的趨勢，故受向后的摩擦力。而推動玩具汽車前進(jìn)時，地面對前、后輪的摩擦力方向都向后，所以Ff1向前，F(xiàn)f2、Ff1、Ff2向后，故A、B、D錯誤，C正確。2(多選)(2019·肥城月考)如圖所示，甲、乙、丙三個物體質(zhì)量相同，與地面間的動摩擦因數(shù)相同，受到三個大小相同的作用力F，當(dāng)它們滑動時，下列說法正確的是()A甲、乙、丙所受摩擦力相同B甲受到的摩擦力最小C乙受到的摩擦力最大D丙受到的摩擦力最大BC物體均在滑動，故受到的是滑動摩擦力；由于甲、乙、丙三個物體對地面的壓力大小分別為FN甲mgFsin ；FN乙mgFsin ；FN丙mg；根據(jù)fFN可知，滑動摩擦力的大小關(guān)系為f乙>f丙>f甲，故B、C正確，A、D錯誤。3(2019·濟(jì)寧質(zhì)檢)如圖所示，物體B疊放在物體A上，A、B的質(zhì)量均為m，且上、下表面均與斜面平行，它們以共同速度沿傾角為的固定斜面C勻速下滑，則()AA、B間沒有靜摩擦力BA受到B的靜摩擦力方向沿斜面向上CA受到斜面的滑動摩擦力大小為mgsin DA與斜面間的動摩擦因數(shù)tan D對物體B受力分析可知，B一定受重力、支持力，將重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，B能勻速下滑，受力一定平衡，故A對B應(yīng)有沿斜面向上的靜摩擦力；根據(jù)力的相互作用規(guī)律可知，A受到B的靜摩擦力應(yīng)沿斜面向下，故A、B錯誤；對A、B整體分析，并將整體重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力與摩擦力等大反向，故A受的滑動摩擦力沿斜面向上，大小為2mgsin ，C錯誤；對A、B整體分析，受重力、支持力和滑動摩擦力，由于勻速下滑，故重力沿斜面方向的分力與滑動摩擦力平衡，故2mgsin ·2mgcos ，解得tan ，D正確。 摩擦力的突變問題分考向訓(xùn)練1常見三種摩擦力的突變問題“靜靜”突變物體在摩擦力和其他力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時，物體雖然仍保持相對靜止，但物體所受的靜摩擦力將發(fā)生突變“動動”突變某物體相對于另一物體滑動的過程中，若突然相對運(yùn)動方向變了，則滑動摩擦力方向發(fā)生突變“靜動”突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)其他力變化時，如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則靜摩擦力將突變成滑動摩擦力2.摩擦力突變問題的“臨界點(diǎn)”(1)題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時，一般隱藏著摩擦力突變的臨界問題。題意中某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變，這可能導(dǎo)致摩擦力突變，則該物理量突變時的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)。(2)存在靜摩擦的情景中，相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值。(3)研究傳送帶問題時，物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和運(yùn)動性質(zhì)的分界點(diǎn)?！办o靜”突變1.一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個力，即F1、F2和摩擦力的作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，其中F110 N，F(xiàn)22 N。若撤去F1，則木塊受到的摩擦力為()A10 N，方向向左B6 N，方向向右C2 N，方向向右D0C當(dāng)物體受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時，由平衡條件可知物體所受的摩擦力的大小為8 N，方向向左，可知最大靜摩擦力f靜max8 N。當(dāng)撤去力F1后，F(xiàn)22 N<f靜max，物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件可知物體所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變，且與作用在物體上的F2等大反向，選項C正確?！办o動”突變2(多選)在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力變化規(guī)律的實(shí)驗中，設(shè)計了如圖甲所示的演示裝置，力傳感器A與計算機(jī)連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測力端通過細(xì)繩與一滑塊相連(調(diào)節(jié)力傳感器高度可使細(xì)繩水平)，滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過光滑的輕定滑輪系一只空沙桶(調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部輕繩水平)，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。實(shí)驗開始時打開力傳感器同時緩慢向沙桶里倒入沙子，小車一旦運(yùn)動起來，立即停止倒沙子，若力傳感器采集的圖象如圖乙，則結(jié)合該圖象，下列說法正確的是()甲乙A可求出空沙桶的重力B可求出滑塊與小車之間的滑動摩擦力的大小C可求出滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小D可判斷第50 s后小車做勻速直線運(yùn)動(滑塊仍在車上)ABCt0時刻，力傳感器顯示拉力為2 N，則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為2 N，由小車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N，A選項正確；t50 s時刻摩擦力達(dá)到最大值，即最大靜摩擦力為3.5 N，同時小車啟動，說明帶有沙的沙桶重力等于3.5 N，此時摩擦力立即變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，故摩擦力突變?yōu)? N的滑動摩擦力，B、C選項正確；此后由于沙和沙桶重力3.5 N大于滑動摩擦力3 N，故50 s后小車將加速運(yùn)動，D選項錯誤。“動動”突變3.如圖所示，斜面固定在地面上，傾角為37°(sin 37°0.6，cos 37°0.8)。質(zhì)量為1 kg的滑塊以初速度v0，從斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足夠長，該滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.7)，則該滑塊所受摩擦力f隨時間變化的圖象是下圖中的(取初速度v0的方向為正方向，g取10 m/s2)()C滑塊上升過程中受到滑動摩擦力作用，由fN和Nmgcos 聯(lián)立得f5.6 N，方向為沿斜面向下。當(dāng)滑塊的速度減為零后，由于重力的分力mgsin >mgcos ，滑塊下滑，滑塊受的摩擦力方向為沿斜面向上，故選項C正確。11