（全國用）2018版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用本章學(xué)科素養(yǎng)提升.doc

第二章 相互作用1.三種模型對比輕桿輕繩輕彈簧模型圖示模型特點(diǎn)形變特點(diǎn)只能發(fā)生微小形變?nèi)彳?，只能發(fā)生微小形變，各處張力大小相等既可伸長，也可壓縮，各處彈力大小相等方向特點(diǎn)不一定沿桿，可以是任意方向只能沿繩，指向繩收縮的方向沿彈簧軸線與形變方向相反作用效果特點(diǎn)可以提供拉力、支持力只能提供拉力可以提供拉力、支持力大小突變特點(diǎn)可以發(fā)生突變可以發(fā)生突變一般不能發(fā)生突變2.解決三種模型問題時應(yīng)注意的事項(xiàng)(1)輕桿、輕繩、輕彈簧都是忽略質(zhì)量的理想化模型.(2)分析輕桿上的彈力時必須結(jié)合物體的運(yùn)動狀態(tài).(3)討論輕彈簧上的彈力時應(yīng)明確彈簧處于伸長還是壓縮狀態(tài).例1(多選)如圖1所示，一條細(xì)線一端與地板上的物體b(物體b質(zhì)量足夠大)相連，另一端繞過質(zhì)量不計(jì)的定滑輪與小球a相連，定滑輪用另一條細(xì)線懸掛在天花板上的o點(diǎn)，細(xì)線與豎直方向所成角度為，則()圖1a.如果將物體b在地板上向右移動一點(diǎn)，角將增大b.無論物體b在地板上左移還是右移，只要距離足夠小，角將不變c.增大小球a的質(zhì)量，角一定減小d.懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力不可能等于小球a的重力答案ad解析o、a之間的細(xì)線一定沿豎直方向，如果物體b在地板上向右移動一點(diǎn)，o、b間的細(xì)線將向右偏轉(zhuǎn)，oa與ob間的夾角將增大.oa與ob兩段細(xì)線上的彈力都等于小球a的重力，其合力與懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力大小相等、方向相反，懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力方向(即oo的方向)與aob的平分線在一條直線上，顯然物體b在地板上向右移動時角將增大，選項(xiàng)a正確，b錯誤；增大小球a的質(zhì)量，只要物體b的位置不變，則角也不變，選項(xiàng)c錯誤；因物體b無論在地板上移動多遠(yuǎn)，aob都不可能達(dá)到120，故懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力不可能等于小球a的重力，選項(xiàng)d正確.例2如圖2所示，水平輕桿的一端固定在墻上，輕繩與豎直方向的夾角為37，小球的重力為12 n，輕繩的拉力為10 n，水平輕彈簧的彈力為9 n，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，求輕桿對小球的作用力.圖2答案見解析解析設(shè)桿的彈力大小為f，與水平方向的夾角為.(1)彈簧對小球向左拉時：小球受力如圖甲所示.由平衡條件知：fcos f1sin 37f2fsin f1cos 37g代入數(shù)據(jù)解得：f5 n，53即桿對小球的作用力大小為5 n，方向與水平方向成53角斜向右上方.(2)彈簧對小球向右推時：小球受力如圖乙所示：由平衡條件得：fcos f1sin 37f20fsin f1cos 37g代入數(shù)據(jù)解得：f15.5 n，arctan .即桿對小球的作用力大小為15.5 n，方向與水平方向成arctan 斜向左上方.例3如圖3所示，輕繩ad跨過固定在水平橫梁bc右端的定滑輪掛住一個質(zhì)量為10 kg的物體，acb30，g取10 m/s2，求：圖3(1)輕繩ac段的張力fac的大??；(2)橫梁bc對c端的支持力的大小及方向.答案(1)100 n(2)100 n方向與水平方向成30角斜向右上方解析物體m處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可判斷，與物體相連的輕繩拉力大小等于物體的重力，取c點(diǎn)為研究對象，進(jìn)行受力分析，如圖所示.(1)圖中輕繩ad跨過定滑輪拉住質(zhì)量為m的物體，物體處于平衡狀態(tài)，繩ac段的拉力大小為：facfcdmg1010 n100 n(2)由幾何關(guān)系得：fcfacmg100 n方向和水平方向成30角斜向右上方.物理的學(xué)習(xí)特別強(qiáng)調(diào)分析、推理和建模能力的培養(yǎng)，特別是對于題目隱含條件的挖掘，找到解決問題的突破口，此稱為破題能力.在本章有一類典型的共點(diǎn)力平衡問題，即輕繩套輕環(huán)的動態(tài)平衡分析問題，如圖4所示.圖4繩上套的是輕環(huán)，作用在繩上形成“活結(jié)”，此時繩上的拉力處處相等，平衡時與水平面所成夾角相等，即.當(dāng)動點(diǎn)p移至p時，繩長保持不變，夾角也保持不變，q移至q，這與繩“死結(jié)”模型截然不同.此類問題破題關(guān)鍵有兩點(diǎn)：(1)不計(jì)輕環(huán)與繩間的摩擦?xí)r，左右兩段繩中張力相等，左右兩段繩與豎直方向的夾角也相等.(2)總繩長度不變時，sin ，繩中張力和繩與豎直方向的夾角隨兩懸點(diǎn)水平距離d的變化而變化.例4如圖5所示為建筑工地一個小型起重機(jī)起吊重物的示意圖.一根輕繩跨過光滑的動滑輪，輕繩的一端系在位置a處，動滑輪的下端掛上重物，輕繩的另一端掛在起重機(jī)的吊鉤c處，起吊重物前，重物處于靜止?fàn)顟B(tài).起吊重物過程是這樣的：先讓吊鉤從位置c豎直向上緩慢地移動到位置b，然后再讓吊鉤從位置b水平向右緩慢地移動到d，最后把重物卸在某一個位置.則關(guān)于輕繩上的拉力大小變化情況，下列說法正確的是()圖5a.吊鉤從c向b移動過程中，輕繩上的拉力不變b.吊鉤從b向d移動過程中，輕繩上的拉力變小c.吊鉤從c向b移動過程中，輕繩上的拉力變大d.吊鉤從b向d移動過程中，輕繩上的拉力不變答案a解析由c到b時，兩繩夾角不變，故繩子拉力不變，由b到d時，兩繩夾角增大，2ftcos mg，繩子拉力增大.例5如圖6所示，豎直放置的“”形支架上，一根不可伸長的輕繩通過不計(jì)摩擦的輕質(zhì)滑輪懸掛一重物g，現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的a點(diǎn)，另一端從b點(diǎn)(與a點(diǎn)等高)沿支架緩慢地向c點(diǎn)靠近，則繩中拉力大小變化的情況是()圖6a.變大 b.變小 c.不變 d.先變大后變小答案c解析因不計(jì)輕質(zhì)滑輪的摩擦，故懸掛重物的左右兩段輕繩的拉力大小相等，由平衡條件可知，兩繩與豎直方向的夾角大小相等，設(shè)均