1、专题02相互作用【考纲定位】高考命题点考纲要求高考真题1.重力、弹力、摩擦力认识重力、弹力与摩擦力通过实验，了解胡克定律知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小2.力的合成与分解通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量3.共点力平衡条件及应用能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题2020山东高考T8【知识重现】一、常见的三种力1重力(1)Gmg.在题目中不注明的情况下，g取9.80 m/s2.方向竖直向下(或与当地水平面垂直)(2)重力与万有引力的关系：重力实际上是物体与地球间的万有引力的一部分(另一部分为物体绕地球旋转所需要的向心力)重力是非接触力非特别说明，凡地球
2、上的物体均受到重力2弹力(1)发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力叫弹力弹力的方向与施力物体的形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的物体上(2)几种典型弹力的方向注意：可绕端点自由转动的轻杆的弹力方向一定沿杆，而端点固定的轻杆的弹力方向不一定沿杆，可由其他受力并结合物体的状态确定(3)弹力的大小胡克定律：在弹性限度内，弹簧产生的弹力大小与弹簧的形变量成正比，即Fkx.其中k是弹簧的劲度系数，由弹簧本身的性质决定；x表示弹簧的形变量除弹簧外，其他一般物体所受弹力大小，通常利用平衡条件或动力学规律求解3摩擦力(1)定义：当一个物体在另一个物体的表面上有相对运动或有相对运动的趋
3、势时，受到的另一个物体阻碍相对运动或相对运动趋势的力，叫摩擦力，可分为静摩擦力和滑动摩擦力(2)产生条件：接触面粗糙；相互接触的物体间有弹力；接触面间有相对运动或相对运动趋势三个条件缺一不可(3)摩擦力的方向静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动方向相反(4)摩擦力的大小静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关，趋势越强，静摩擦力越大，但不能超过最大静摩擦力，即0FfFfm ，具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解滑动摩擦力的大小：FfFN.最大静摩擦力的大小：Ffm0FN；最大静摩擦力与物体运动趋势无关，只跟0FN有关，它比滑动
4、摩擦力略大一些，在许多问题的处理过程中往往认为其大小等于滑动摩擦力二、力的计算方法1力的合成方法(1)平行四边形定则：求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以把F1、F2的线段作为邻边作平行四边形，如图1所示，它的对角线即表示合力的大小和方向图1共点的两个力F1、F2的合力F的大小，与它们的夹角有关，越大，合力越小；越小，合力越大合力可能比分力大，也可能比分力小，F1与F2同向时合力最大，F1与F2反向时合力最小，合力大小的取值范围是| F1F2|F| F1F2|.(2)三角形定则：求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以把F1、F2首尾相接地画出来，把F1、F2的另外两端连接起来，如
5、图2所示，则此连线就表示合力F的大小和方向注意：矢量三角形定则是平行四边形定则的简化，在分析力的合成与分解以及共点力动态平衡问题时，非常简捷而有效二力合成的三角形法则可以推广到多边形定则求n(n2)个力的合力，如图3所示，把所有的分力F1、F2、F3依次首尾相连，从第一个分力F1的始端指向最后一个分力Fn的末端的有向线段F，就表示这n个力的合力的大小和方向利用矢量三角形作图法分析最小力是最简单、最直观、最有效的方法之一，特别是以下两种典型情况：当已知合力F的大小和方向及一个分力F1的方向时，另一个分力F2最小的条件是两个分力互相垂直，如图4所示，最小的F2Fsin.当已知合力F的方向及另一个分
6、力F1的大小和方向时，另一个分力F2最小的条件是F2与合力F垂直，如图5所示，最小的是F2F1sin .2.力的分解方法力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则两个分力的合力是唯一确定的，而一个已知力可以分解为大小、方向不同的分力，即一个力的两个分力不是唯一的，要确定一个力的两个分力，应根据具体条件进行分析常用的方法有：按力产生的效果进行分解；按问题的需要进行分解；正交分解(1)常见的重力的作用效果图6 图7 图8 图9如图6所示，质量为m的物体静止在斜面上，其重力产生两个效果：一是使物体沿斜面下滑，相当于分力F2的作用；二是使物体压紧斜面，相当于分力F1的作用F1mgcos，F2m
7、gsin.如图7所示，质量为m的光滑小球被竖直挡板挡住静止于斜面上时，其重力产生两个效果：一是使球压紧挡板，相当于分力F1的作用；二是使球压紧斜面，相当于分力F2的作用F1mgtan，F2.如图8所示，质量为m的光滑小球被悬挂靠在竖直墙壁上，其重力产生两个效果：一是使球压紧竖直墙壁，相当于分力F1的作用；二是使球拉紧悬线，相当于分力F2的作用F1mgtan，F2.如图9所示，质量为m的物体被细绳AO和轻杆OC(可绕C自由转动)作用而静止，其重力产生两个效果：一是拉紧绳AO，相当于分力F1的作用；二是挤压杆OC，相当于分力F2的作用F1mgtan，F2.(2)正交分解法物体受到多个力作用求其合力
8、时，可将各个力沿两个相互垂直的方向进行正交分解，然后再分别沿这两个方向求出合力，正交分解法是处理多个力作用问题的基本方法，解题步骤如下：正确选择直角坐标系，一般选共点力的作用点为原点，水平方向或物体运动的加速度方向为x轴，使尽量多的力落在坐标轴上正交分解各力，即分别将各力投影在坐标轴上，分别求出坐标轴上各力投影的合力FxF1xF2xFnx，FyF1yF2yFny.共点力合力的大小F，合力方向与x轴夹角arctan.三、共点力的平衡1共点力作用下物体的平衡(1)平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态叫平衡状态，是加速度a0的状态(2)平衡条件：物体所受的合力为零，即F合0.若采用正交分解法求
9、平衡问题，则平衡条件是Fx合0，Fy合0.注意：物体的瞬时速度为零时，物体不一定处于平衡状态例如，做竖直上抛运动的物体到达最高点时，速度为零，但加速度不为零，不能保持静止状态2共点力平衡的常用推论二力平衡这一对平衡力必定大小相等、方向相反三力平衡其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反多力平衡其中任意一个力与其余几个力的合力大小相等、方向相反3.整体法和隔离法整体法隔离法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力注意问题进行受力分析时不需再考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体说明解决实际问题时常交替使用整体法与隔离法【真题
10、汇编】1.（2020山东高考真题）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45时，物块A、B刚好要滑动，则的值为（）ABCD【答案】C【详解】当木板与水平面的夹角为时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力根据平衡条件可知对B物块受力分析如图沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力根据平衡条件可知两式相加，可得解得故选C。【突破练习】1（2022山东菏泽二模）如图所示，两段轻
11、绳A、B连接两个小球1、2，悬挂在天花板上。一轻弹簧C一端连接球2，另一端固定在竖直墙壁上。两小球均处于静止状态。轻绳A与竖直方向、轻绳B与水平方向的夹角均为，弹簧C沿水平方向。已知重力加速度为g。则（）A球1和球2的质量之比为B在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度方向竖直向下C在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度大小一定大于gD在轻绳A突然断裂的瞬间，球2的加速度大小为【答案】C【详解】A对两球作为整体受力分析且由平衡可得对2小球受力分析且由平衡可得联立解得球1和球2的质量之比为2：1，故A错误；BCD在轻绳A突然断裂的瞬间，弹簧弹力FC不变，假设轻绳A突然断裂的瞬间轻绳B的弹力变为0，则A
12、加速度为球2加速度水平方向和竖直方向分别为，两小球竖直方向加速度相等，水平方向上B球加速度向右，球2总的加速度斜向右下，AB间的绳子绷紧，则轻绳A突然断裂的瞬间轻绳B的弹力不为0，假设不成立。故球1除了受到重力还受到AB间绳子斜向右下的拉力，则向下的加速度大于g；球2除重力和弹力外还受到AB间绳子斜向左上的拉力，故球2的加速度大小小于。故BD错误，C正确。故选C。2（2022山东高三学业考试）如图所示，置于水平地面上的竖直圆形金属环内用三根细绳OA、OB、OC悬挂一质量为物体，物体可看做质点。OB绳处于水平方向，AOB120，设OA、OB绳的拉力大小为F1、F2，现将金属圆环在竖直面内缓慢逆时
13、针转过90，在此过程中（）AF2一直增大BF1一直增大CF2先增大后减小DF1先增大后减小【答案】C【详解】由题图对O点受力分析，由平衡条件可得，三个力组成矢量三角形平衡图，如图所示，由图可知，将金属圆环在竖直面内缓慢逆时针转过90，绳OC的拉力大小和方向不变，可知角增大，F2先增大后减小，F1一直减小，ABD错误，C正确。故选C。3（2022山东三模）如图所示，将两个相同的木块P、Q置于粗糙斜面上，P、Q中间有一处于压缩状态的弹簧，弹簧不与P、Q栓接。木块P受到一个沿斜面向下的恒定拉力F，P、Q均静止。下列说法正确的是（）AP一定受到5个力的作用BQ一定受到4个力的作用C只移去弹簧后P可能会
14、沿斜面下滑D只移去弹簧后P所受摩擦力可能不变【答案】A【详解】A设木块质量为m，斜面倾角为q，对P受力分析如图则P受到重力、支持力、弹簧弹力、摩擦力、拉力五个力的作用，A正确；BQ受到的弹簧弹力沿斜面向上，若Q重力沿斜面向下的分力与弹簧弹力的大小相等，则Q不受摩擦力，所以Q可能受到重力、支持力、弹簧弹力三个力的作用，B错误；CD有弹簧时，正交分解P受到的重力，沿斜面方向受力平衡，有只移去弹簧时，有可知物块P受到的沿斜面向下的力变小，需要的摩擦力变小，故物块P仍然静止。CD错误。故选A。4（2022山东日照三模）如图所示，轻绳的一端与静止在斜面上的物块a相连，另一端通过滑轮与静止在弹簧上的容器b
15、相连，不计轻绳与滑轮间的摩擦。现缓慢向容器b中加水，在物块a保持静止状态的过程中（）A轻绳的拉力逐渐增大B弹簧的弹力逐渐增大C物块a受到的摩擦力逐渐增大D轻绳对滑轮的作用力保持不变【答案】A【详解】AB由题意，a保持静止，说明轻绳未移动，b保持静止，则弹簧弹力不变，对b受力分析可知，加入水后向下的力增大，则轻绳向上的拉力增大，A正确，B错误；Ca初状态平衡，受斜面摩擦力可能沿斜面向下，可能为零，也可能沿斜面向上，所以细绳拉力增大，摩擦力可能沿斜面向下增大，也可能沿斜面向上减小，C错误；D两部分轻绳拉力大小增大，夹角不变，则合力增大，所以对滑轮的作用力增大，D错误。故选A。5（2022山东省实验
16、中学模拟预测）完全相同的直角三角形滑块A、B，按如图所示放置，设A、B接触的斜面光滑，A与桌面间的动摩擦因数为，斜面倾角，现在B上作用一水平推力F，恰好使A、B一起在桌面上匀速运动，且A、B保持相对静止。则A与桌面间的动摩擦因数为（）ABCD【答案】A【详解】整体在水平方向上受推力和滑动摩擦力。有对B分析，B受到重力、推力F和支持力，根据共点力平衡有解得故BCD错误，A正确。故选A。6（2022山东文登新一中高一期中）如图所示，质量均为的A、B两滑块一端与两轻杆相连，另一端放在粗糙水平面上，两轻杆等长，杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接，在两杆上方施加一竖直向下的力，使整个装置处于静止状态，设
17、杆与水平面间的夹角为。下列说法正确的是（）A当一定时，越小，滑块对地面的压力越大B当一定时，越大，轻杆受力越小C当一定时，越大，滑块与地面间的摩擦力越大D当一定时，越小，可施加的力越大【答案】B【详解】A以A、B两滑块和两轻杆为整体，根据受力平衡可得解得当一定时，地面对滑块的支持力保持不变，可知滑块对地面的压力保持不变，A错误；B以杆与杆间连接点为对象，根据受力平衡可得解得可知当一定时，越大，越大，轻杆受力越小，B正确；C对A分析，受重力、杆的推力、地面支持力和向右的静摩擦力，根据平衡条件，有可知滑块与地面间的摩擦力与无关， C错误；D根据整体法可得可知越小，地面对滑块的支持力越小，地面对滑块
18、的最大静摩擦力越小，根据可知当一定时，可施加的力越小，D错误；故选B。7（2022山东高三学业考试）如图所示，将一横截面为扇形的物体B放在水平面上，一小滑块A放在物体B上，除了物体B与水平面间的摩擦力之外，其余接触面的摩擦均可忽略不计。已知物体B的质量为M滑块A的质量为m，当整个装置静止时，A、B接触面的切线与竖直的挡板之间的夹角为，重力加速度为g。则（）A物体B对水平面的压力大小为MgB物体B受到水平面的摩擦力大小为C滑块A与竖直挡板之间的弹力大小为D滑块A对物体B的压力大小为【答案】D【详解】对A受力分析如图所示对AB整体受力分析如图所示又根据牛顿第三定律可知，物体B对水平面的压力大小等于
19、；滑块A对物体B的压力大小等于故ABC错误D正确；故选D。8（2021山东文登新一中高三阶段练习）如图所示，两根轻绳一端系于结点O，另一端分别系于固定圆环上的A、B两点，O点下面悬挂一物体M，绳OA水平，拉力大小为F1，绳OB与OA夹角=120，拉力大小为F2，将两绳同时缓慢顺时针转过60，并保持两绳之间的夹角始终不变，且物体始终保持静止状态。则在旋转过程中，下列说法正确的是（）AF1逐渐增大BF1先增大后减小CF2逐渐增大DF2先增大后减小【答案】A【详解】以结点O为研究对象，对其受力分析如图1所示，设物体的重力为Mg，有解得从题意可知b从60逐渐减小到0，cosb增大，则F1增大，q角从0增大到60，cosq减小，则F2减小，故BCD错误，A正确。故选A。
