人教高中物理专题02 相互作用（解析版）.docx

专题02 相互作用
[题型导航]
题型一 弹力的分析与计算 1
题型二 “活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题 4
题型三 摩擦力的分析与计算 10
题型四 摩擦力突变问题 14
题型五 共点力的合成 16
题型六 力分解的两种常用方法 18
[考点分析]
题型一 弹力的分析与计算
1．弹力有无的判断
(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力．此方法多用来判断形变较明显的情况．
(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力．
(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在．
(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态．
2．弹力方向的判断
(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断．
(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向．
3．弹力大小计算的三种方法：
(1)根据力的平衡条件进行求解．
(2)根据牛顿第二定律进行求解．
(3)根据胡克定律进行求解．
①内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比．
②表达式：F＝kx.k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定．x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度．
如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定着一个重力大小为3N的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力（　　）
A．大小为3N，方向平行于斜面向上
B．大小为2N，方向平行于斜面向上
C．大小为3N，方向垂直于斜面向上
D．大小为3N，方向竖直向上
【解答】解：小球处于静止状态，受力平衡，故小球所受的弹力与重力等大反向，故D正确，ABC错误；
故选：D。
如图甲所示，“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，运动过程中不计空气阻力。把长弹性绳简化为竖直放置的轻弹簧，弹力大小F＝kΔx（Δx为长弹性绳的形变量，k为常量）。弹性绳原长为h，人的质量为m。从人开始下落到第一次下降至最低点的过程中，人的速度v随时间t的变化图像如图乙所示，其中OA段为直线，AB段是与OA相切于A点的曲线，BCD是平滑的曲线。若以人开始下落的位置为坐标原点，沿竖直向下方向建立坐标轴Ox，则关于A、B、C、D各点对应人的位置坐标x及所对应弹力的大小，以下说法正确的是（　　）
A．xA＝h，FA＝mg B．xB＝h+mgk，FB＞mg
C．xC＝h+2mgk，FC＝2mg D．xD＝h+2mgk，FD＞2mg
【解答】解：A．OA段时自由落体运动，则xA＝h，A点弹性绳没有发生形变，拉力为0，故A错误；
B．由图可知，B点是速度最大的地方，此时有FB＝kx＝mg，则x=mgk，B点位置坐标为xB=ℎ+mgk，故B错误；
C．根据运动的对称性可知，由A点到B点的形变量为mgk，则由B点到C点的形变量也为mgk，所以C点的形变量为2mgk，此时有F＝2mg，C点位置坐标为xC=ℎ+2mgk，故C正确；
D．到达D点，速度为0，所以达到D点时形变量要大于C点的形变量，则D点坐标xD＞ℎ+2mgk，FD＞2mg，故D错误。
故选：C。
在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢通过一根水平轻弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k．在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球．某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ，在这段时间内木块与车厢也保持相对静止，如图所示．不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变量为（　　）
A．m1gktanθ B．m1gktanθ
C．(m1+m2)gktanθ D．(m1+m2)gktanθ
【解答】解：以小球为研究对象，分析受力情况，根据牛顿第二定律得：
m2gtanθ＝m2a，
得：a＝gtanθ
再以质量为m1的木块为研究对象，由牛顿第二定律得：
F＝m1a
又由胡克定律得：F＝kx
解得：x=m1gtanθk
故选：A。
题型二 “活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题
1．死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张力不一定相等．
2．注意：轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定