2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章研究物體間的相互作用核心素養(yǎng)提升學(xué)案粵教版

1、第二章 研究物體間的相互作用1.科學(xué)思維(整體法、隔離法在平衡問題中的應(yīng)用)1.整體法與隔離法方法整體法隔離法概念將加速度相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來分析的方法將研究對(duì)象與周圍物體分隔開的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力2.整體法整體法是研究力學(xué)問題的重要方法，它將幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體看成一個(gè)整體(系統(tǒng))，把這一整體作為研究對(duì)象。這種研究方法與隔離法各有長處，如果不求系統(tǒng)的內(nèi)力，則用整體法更簡便。3.基本思路【典例】 (2019杭州七校聯(lián)考)圖1如圖1所示，甲、乙兩個(gè)小球的質(zhì)量均為m，兩球間用細(xì)線連接(細(xì)線的質(zhì)量不計(jì))，甲球用細(xì)線懸掛

2、在天花板上。現(xiàn)分別用大小相等的力f水平向左、向右拉兩球，平衡時(shí)細(xì)線都被拉緊。則平衡時(shí)兩球的可能位置是下面的 ()解析用整體法分析，把兩個(gè)小球看做一個(gè)整體，此整體受到的外力為豎直向下的重力2mg、水平向左的力f(甲受到的)、水平向右的力f(乙受到的)和細(xì)線1的拉力，兩水平力相互平衡，故細(xì)線1的拉力一定與重力2mg等大反向，即細(xì)線1一定豎直；再用隔離法，分析乙球受力的情況，乙球受到豎直向下的重力mg，水平向右的拉力f，細(xì)線2的拉力f2。要使得乙球受力平衡，細(xì)線2必須向右傾斜。選項(xiàng)a正確。答案a【提升練1】 把【典例】圖中的乙球放在光滑的斜面上，系統(tǒng)保持靜止(線的質(zhì)量不計(jì))，以下圖示正確的是()答案

3、b【提升練2】 在【典例】中，如果作用在乙球上的力大小為f，作用在甲球上的力大小為2f，則此裝置平衡時(shí)的位置可能是()解析將甲、乙兩個(gè)小球作為一個(gè)整體，受力分析如圖所示，設(shè)上面的繩子與豎直方向的夾角為，則根據(jù)平衡條件可得tan ；再單獨(dú)研究乙球，設(shè)下面的繩子與豎直方向的夾角為，根據(jù)平衡條件可得tan ，可得，因此甲球在豎直線的右側(cè)，而乙球在豎直線的左側(cè)，選項(xiàng)c正確。答案c【提升練3】 在【典例】中，用力f拉小球b，使兩個(gè)小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，且細(xì)線oa與豎直方向的夾角保持30，如圖2所示，重力加速度為g，則f達(dá)到最小值時(shí)oa繩上的拉力大小為()圖2a.mg b.mgc.mg d.mg解析以兩個(gè)小

4、球組成的整體為研究對(duì)象，分析受力，作出f在三個(gè)方向時(shí)整體的受力圖，如圖所示，根據(jù)平衡條件得知：f與ft的合力與重力mg總是大小相等、方向相反，由力的合成圖可知，當(dāng)f與繩子oa垂直時(shí)，f有最小值，即圖中2位置，f有最小值，根據(jù)平衡條件得f2mgsin 30mg，ft2mgcos 30mg，選項(xiàng)a正確。答案a2.科學(xué)思維(數(shù)學(xué)方法在平衡中的應(yīng)用) 解直角三角形法當(dāng)物體只受三個(gè)力作用，且這三個(gè)力經(jīng)過轉(zhuǎn)換可以構(gòu)成直角三角形時(shí)，常根據(jù)邊角關(guān)系，利用三角函數(shù)求解?！镜淅?】 如圖3所示，兩根輕彈簧a、b的上端固定在豎直墻壁上，下端連接在小球上。當(dāng)小球靜止時(shí)，彈簧a、b與豎直方向的夾角分別為53和37。已知

5、a、b的勁度系數(shù)分別為k1、k2，sin 530.8，則a、b兩彈簧的伸長量之比為()圖3a. b.c. d.解析作出小球的受力分析圖如圖所示，根據(jù)平衡條件有fmg，彈簧a的彈力f1fcos 53mg，彈簧b的彈力f2fsin 53mg，根據(jù)胡克定律有x，則a、b兩彈簧的伸長量之比為，選項(xiàng)b正確。答案b核心素養(yǎng)解讀以輕彈簧為載體，創(chuàng)設(shè)三力平衡的情境，通過受力分析，運(yùn)用共點(diǎn)力的平衡條件，采用力的合成法或力的分解法，解決實(shí)際問題，促進(jìn)相互作用觀念的形成，體現(xiàn)了對(duì)“物理觀念”的考查；另外，對(duì)質(zhì)點(diǎn)、輕彈簧模型的建構(gòu)，對(duì)實(shí)際情境的分析綜合、推理，結(jié)合數(shù)學(xué)方法進(jìn)行求解，體現(xiàn)了對(duì)“科學(xué)思維”的考查。 相似三

6、角形法在共點(diǎn)力平衡問題中，常會(huì)出現(xiàn)力三角形和幾何三角形相似的情況，準(zhǔn)確作圖、仔細(xì)觀察、靈活選用相似三角形的邊角關(guān)系是解題的關(guān)鍵?！镜淅?】 (2019河北石家莊模擬)如圖4所示，豎直墻壁上固定有一個(gè)光滑的半圓形支架(ab為直徑)，支架上套著一個(gè)小球，輕繩的一端p懸于墻上某點(diǎn)，另一端與小球相連。已知半圓形支架的半徑為r，輕繩長度為l，且rl2r?，F(xiàn)將輕繩的上端點(diǎn)p沿墻壁緩慢下移至a點(diǎn)，此過程中輕繩對(duì)小球的拉力f1及支架對(duì)小球的支持力f2的大小變化情況為()圖4a.f1和f2均增大b.f1保持不變，f2先增大后減小c.f1先減小后增大，f2保持不變d.f1先增大后減小，f2先減小后增大解析小球受重

7、力、繩的拉力和支架提供的支持力，由于平衡，三個(gè)力可以構(gòu)成矢量三角形，如圖所示，根據(jù)平衡條件，該矢量三角形與幾何三角形poc相似，故，解得f1g，f2g，當(dāng)p點(diǎn)下移時(shí)，po減小，l、r不變，故f1增大，f2增大，a正確。答案a 正(余)弦定理的應(yīng)用三角函數(shù)、正(余)弦定理反映了三角形邊與角之間的定量關(guān)系。在合成或分解物理量時(shí)會(huì)構(gòu)成矢量三角形，若為直角三角形，可直接用三角函數(shù)或勾股定理分析計(jì)算，若為斜三角形，則通常要用到正(余)弦定理分析求解?！镜淅?】 近年來，智能手機(jī)的普及使“低頭族”應(yīng)運(yùn)而生。研究發(fā)現(xiàn)，玩手機(jī)時(shí)有可能讓頸椎承受270 n的重量。不當(dāng)?shù)淖藙?shì)會(huì)引起一系列的健康問題。當(dāng)人體直立時(shí)，

8、頸椎所承受的壓力等于頭部的重量；但當(dāng)?shù)皖^時(shí)，頸椎受到的壓力會(huì)隨之變化。現(xiàn)將人低頭時(shí)頭頸部簡化為如圖5所示的模型：重心在頭部的p點(diǎn)，頸椎op(輕桿)可繞o點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，人的頭部在頸椎的支持力和沿pa方向肌肉拉力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。假設(shè)低頭時(shí)op與豎直方向的夾角為45，pa與豎直方向的夾角為60，此時(shí)頸椎受到的壓力約為直立時(shí)頸椎受到的壓力的(1.414，1.732)() 圖5a.4.2倍 b.3.3倍c.2.8倍 d.2.0倍解析設(shè)頭部的質(zhì)量為m，當(dāng)人體直立時(shí)，頸椎受到的壓力fmg；當(dāng)?shù)皖^時(shí)，設(shè)頸椎受到的壓力為f1，以p點(diǎn)為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，由正弦定理得，解得f13.3mg，選項(xiàng)b正確。答案b 利用三角函數(shù)求極值(1)二倍角公式法：如果所求物理量的表達(dá)式可以化成yasin cos ，則根據(jù)二倍角公式，有ysin 2，當(dāng)45時(shí)，y有最大值，ymax。(2)和差角公式法：如果所求物理量的表達(dá)式為yasin bcos ，通過和差角公式轉(zhuǎn)化為ysin()，當(dāng)90時(shí)，y有最大值，ymax?！镜淅?】 水平地面上有一木箱，木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(01)?，F(xiàn)對(duì)木箱施加一拉力f，使木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)f的方向與水平地面的夾角為，如圖6所示，在從0逐漸增大到90的過程中，木箱的速度保持不變，則()圖6a.f先減小后增大 b.f一直增大c.f一直減小 d.f先增大后減小