2018高考物理大一轮复习第2章相互作用教学案

B.小车静止时,F=mgcos θ,方向垂直于杆向上 C.小车以向右的加速度a运动时,一定有F=

masin θ

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D.小车以向左的加速度a运动时,F=?ma?+?mg?,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角θ1满足tan θ1=

解析:选D.小车静止时,由物体的平衡条件知此时杆对球的作用力方向竖直向上,大小等于球的重力mg,A、B错误;小车以向右的加速度a运动,设小球受杆的作用力的方向与竖直方向的夹角为θ1,如图甲所示.根据牛顿第二定律,有Fsin θ1=ma,Fcos θ1=

agamg,两式相除可得tan θ1=,只有当球的加速度a=gtan θ时,杆对球的作用力才沿杆

g的方向,此时才有F=,C错误;小车以加速度a向左加速运动时,由牛顿第二定律,

sin θ可知小球所受到的重力mg与杆对球的作用力的合力大小为ma,方向水平向左,如图乙所示.所以杆对球的作用力的大小F=?ma?+?mg?,方向斜向左上方,tan θ1=,D正确.

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maag

几种典型弹力的方向

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考点二 静摩擦力的有无及方向的判断

1.假设法:利用假设法判断的思维程序如下:

2.状态法

根据物体的运动状态来确定,思路如下.

3.转换法

利用牛顿第三定律(作用力与反作用力的关系)来判定.先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的大小和方向,再确定另一物体受到的反作用力——静摩擦力的大小和方向.

1.如图,质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起,靠着竖直墙面.让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落过程中,物体B的受力示意图是( )

解析:选A.两物体A、B叠放在一起,在沿粗糙墙面下落过程中,由于物体与竖直墙面之间没有压力,所以没有摩擦力,二者一起做自由落体运动,A、B之间没有弹力作用,物体B的受力示意图是图A.

2.(2017·东北三校二联)(多选)如图所示是主动轮P通过皮带带动从动轮Q的示意图,

A与B、C与D分别是皮带上与轮缘上相互接触的点,则下列判断正确的是( )

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A.B点相对于A点运动趋势方向与B点运动方向相反 B.D点相对于C点运动趋势方向与C点运动方向相反 C.D点所受静摩擦力方向与D点运动方向相同

D.主动轮受到的摩擦力是阻力,从动轮受到的摩擦力是动力

解析:选BCD.P为主动轮,假设接触面光滑,B点相对于A点的运动方向一定与B点的运动方向相同,A错误;Q为从动轮,D点相对于C点的运动趋势方向与C点的运动方向相反,Q轮通过静摩擦力带动,因此,D点所受的静摩擦力方向与D点的运动方向相同,B、C均正确;主动轮靠摩擦带动皮带,从动轮靠摩擦被皮带带动,故D也正确.

3.(多选)如图所示,倾角为θ的斜面C置于水平地面上,小物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态,则( )

A.B受到C的摩擦力一定不为零 B.C受到地面的摩擦力一定为零

C.C有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力 D.将细绳剪断,若B依然静止在斜面上,此时地面对C的摩擦力为0

解析:选CD.若绳对B的拉力恰好与B的重力沿斜面向下的分力平衡,则B与C间的摩擦力为零,A项错误;将B和C看成一个整体,则B和C受到细绳向右上方的拉力作用,故

C有向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力,B项错误,C项正确;将细绳剪断,若B依然静止在斜面上,利用整体法判断,B、C整体在水平方向不受其他外力作用,处于平衡状态,则地面对C的摩擦力为0,D项正确.

考点三 摩擦力的计算

1.静摩擦力大小的计算

(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动),利用力的平衡条件来判断其大小. (2)物体有加速度时,若只有静摩擦力,则Ff=ma.若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.

2.滑动摩擦力的计算

滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN来计算,应用此公式时要注意以下几点:

(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力.

(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关. 考向1:静摩擦力的计算

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[典例1] (2017·黄冈模拟) 如图所示,质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上,P、Q间的动摩擦因数为μ1,Q与斜面间的动摩擦因数为μ2.当它们从静止开始沿斜面滑下时,两物体始终保持相对静止,则物体P受到的摩擦力大小为( )

A.μ1mgcos θ,方向平行于斜面向上 B.μ1mgcos θ,方向平行于斜面向下 C.μ2mgcos θ,方向平行于斜面向上 D.μ2mgcos θ,方向平行于斜面向下

解析 当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时,其加速度为a=gsin θ-μ2gcos θ<gsin θ,因为P和Q相对静止,所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力,且方向平行于斜面向上,B、D错误;不能用公式Ff=μFN求解,对物体P运用牛顿第二定律得mgsin θ-F静=ma,求得F静=μ2mgcos θ,C正确.

答案 C

判断摩擦力方向时应注意的两个问题

(1)静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系,可能相同,也可能相反,还可能成一定的夹角.

(2)分析摩擦力方向时,要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力的“相对性”. 考向2:滑动摩擦力的计算

[典例2] 如图所示,质量为mB=24 kg的木板B放在水平地面上,质量为mA=22 kg的木箱A放在木板B上,另一端拴在天花板上,轻绳与水平方向的夹角为θ=37°.已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1=0.5.现用水平向右、大小为200 N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin 37°≈0.6,cos 37°≈0.8,重力加速度g取10 m/s),则木板

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B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为( )

A.0.3 C.0.5

B.0.4 D.0.6

解析 对A受力分析如图甲所示,由题意得

FTcos θ=Ff1① FN1+FTsin θ=mAg②

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