2023年高考物理總複習（新課標）
第二章相互作用
（包括基礎梳理、考點突破、常見命題方向、典型例題及詳解、過關檢測及詳細答案五大部分）
基礎知識梳理及考點突破
一、重力和彈力
基礎知識梳理
1．重力
(1)產生：由於地球的吸引而使物體受到的力。
(2)大小：與物體的質量成正比，即g＝mg。可用彈簧測力計測量重力。
(3)方向：總是豎直向下。
(4)重心：其位置與其質量分布和形狀有關。
2．彈力
(1)定義：發生彈性形變的物體由於要恢復原狀而對與它接觸的物體產生的作用力。
(2)產生的條件：
①物體間直接接觸；
②接觸處發生彈性形變。
(3)方向：總是與物體形變的方向相反。
(4)大小——胡克定律：
①內容：彈簧發生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。
②表示式：f＝kx。k是彈簧的勁度係數，由彈簧自身的性質決定，單位是牛頓每公尺，用符號n/m表示。x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以後的長度。
考點突破：
1． 判斷彈力有無的四種方法
2．判斷彈力方向的方法
(1)根據物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反判斷。
(2)根據共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向。
3．計算彈力大小的三種方法
(1)根據胡克定律進行求解。
(2)根據力的平衡條件進行求解。
(3)根據牛頓第二定律進行求解。
典例：1.如圖2－1－1所示，小車內有一固定光滑斜面，乙個小球通過細繩與車頂相連，細繩始終保持豎直。關於小球的受力情況，下列說法正確的是( )
圖2－1－1
a．若小車靜止，繩對小球的拉力可能為零
b．若小車靜止，斜面對小球的支援力一定為零
c．若小車向右運動，小球一定受兩個力的作用
d．若小車向右運動，小球一定受三個力的作用
解析：選b 若小車靜止，小球受力平衡，則小球只受兩個力作用，即重力和細繩拉力，a錯，b對；若小車向右勻速運動，則小球受力平衡，斜面對小球的支援力為零；小球不可能向右加速運動；若小球向右減速運動，則加速度水平向左，斜面對小球有支援力，小球共受三個力作用，選項c、d錯。
二、摩擦力：
基礎知識梳理：
1．定義
兩個相互接觸的物體，當它們發生相對運動或具有相對運動的趨勢時，在接觸面上產生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力。
2．產生條件
(1)接觸面粗糙；
(2)接觸處有彈力；
(3)兩物體間有相對運動或相對運動趨勢。
3．方向
與受力物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反。
4．大小
(1)滑動摩擦力：f＝μfn；
(2)靜摩擦力：0考點突破：
1．判斷靜摩擦力有無及方向的四種方法
(1)假設法：利用假設法判斷的思維程式如下。
(2)反推法：從研究物體的運動狀態反推它必須具有的條件，分析組成條件的相關因素中摩擦力所起的作用，從而判斷靜摩擦力的有無及方向。
(3)狀態法：此法關鍵是先判明物體的運動狀態(即加速度的方向)，再利用牛頓第二定律(f＝ma)確定合力，然後通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向。
(4)牛頓第三定律法：此法的關鍵是抓住「力是成對出現的」，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據「力的相互性」確定另一物體受到的靜摩擦力方向。
2．靜摩擦力的計算
(1)其大小、方向都跟產生相對運動趨勢的外力密切相關，但跟接觸面相互擠壓力fn無直接關係，因而靜摩擦力具有大小、方向的可變性，其大小只能依據物體的運動狀態進行計算，若為平衡狀態，靜摩擦力可由平衡條件建立方程求解；若為非平衡狀態，可由動力學規律建立方程求解。
(2)最大靜摩擦力fmax是物體將要發生相對滑動這一臨界狀態時的摩擦力，它的數值與fn成正比，在fn不變的情況下，滑動摩擦力略小於fmax，而靜摩擦力可在0～fmax間變化。
3．滑動摩擦力的計算
(1)公式：f＝μfn。
(2)注意事項：
①μ為動摩擦因數，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關；fn為兩接觸面的正壓力，其大小不一定等於物體的重力。
②滑動摩擦力的大小與物體的運動速度無關，與接觸面積的大小無關。
典例：2．(2011·天津高考)如圖2－1－2所示，a、b兩物塊疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對靜止地向右做勻減速直線運動，運動過程中b受到的摩擦力( )
圖2－1－2
a．方向向左，大小不變b．方向向左，逐漸減小
c．方向向右，大小不變d．方向向右，逐漸減小
解析：選a 對b受力分析知，b所受靜摩擦力f＝mb·a＝μmbg，大小不變，方向向左，故a對，b、c、d錯。
三、力的合成
基礎知識梳理
1．合力與分力
(1)定義：如果幾個力共同作用產生的效果與乙個力的作用效果相同，這乙個力就叫做那幾個力的合力，那幾個力叫做這乙個力的分力。
(2)關係：合力與分力是等效替代關係。
2．共點力
作用在物體的同一點，或作用線的延長線交於一點的幾個力。
3．力的合成
(1)定義：求幾個力的合力的過程。
(2)運算法則：
①平行四邊形定則：求兩個互成角度的共點力的合力，可以用表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。
②三角形定則：把兩個向量的首尾順次連線起來，第乙個向量的首到第二個向量的尾的有向線段為合向量。
考點突破：
1．合力範圍的確定
(1)兩個共點力的合力範圍：|f1－f2|≤f≤f1＋f2，即兩個力的大小不變時，其合力隨夾角的增大而減小。當兩力反向時，合力最小，為|f1－f2|；當兩力同向時，合力最大，為f1＋f2。
(2)三個共面共點力的合力範圍：
①三個力共線且方向相同時，其合力最大為f＝f1＋f2＋f3。
②以這三個力的大小為邊，如果能組成封閉的三角形，則其合力最小為零，若不能組成封閉的三角形，則合力最小值的大小等於最大的乙個力減去另外兩個力的和。
2．幾種特殊情況的共點力合成
典例：1．兩個共點力f1與f2的合力大小為6 n，則f1與f2的大小可能是( )
a．f1＝2 n，f2＝9 nb．f1＝4 n，f2＝8 n
c．f1＝1 n，f2＝8 nd．f1＝2 n，f2＝1 n
解析：選b 由於合力大小為：|f1－f2|≤f≤|f1＋f2|可通過以下**對選項進行分析。
四、力的分解
基礎知識梳理：
1．力的分解
(1)定義：求乙個力的分力的過程，是力的合成的逆運算。
(2)遵循法則：平行四邊形定則、三角形定則。
(3)分解的方法：
①按力的實際作用效果進行分解。
②力的正交分解。
2．向量和標量
(1)向量：既有大小又有方向的量，運算時遵從平行四邊形定則。
(2)標量：只有大小沒有方向的量，運算時按算術法則進行。
考點突破：
1．效果分解法的解題步驟
(1)根據力的實際作用效果確定兩個實際分力的方向；
(2)根據兩個實際分力的方向畫出平行四邊形；
(3)由平行四邊形和數學知識求出兩分力的大小。
2．正交分解法
(1)定義：將已知力按互相垂直的兩個方向進行分解的方法。
圖2－2－1
(2)建立座標軸的原則：一般選共點力的作用點為原點，在靜力學中，以少分解力和容易分解力為原則(即盡量多的力在座標軸上)；在動力學中，以加速度方向和垂直加速度方向為座標軸建立座標系。
(3)方法：物體受到多個力作用f1、f2、f3…，求合力f時，可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解。
x軸上的合力：fx＝fx1＋fx2＋fx3＋…
y軸上的合力：fy＝fy1＋fy2＋fy3＋…
合力大小：f＝
合力方向：與x軸夾角為θ，則tan θ＝。
典例：2.如圖2－2－2所示，質量為m的等邊三稜柱靜止在水平放置的斜面上。已知三稜柱與斜面之間的動摩擦因數為μ，斜面的傾角為30°，則斜面對三稜柱的支援力與摩擦力的大小分別為( )
圖2－2－2
a. mg和mg
b. mg和mg
c. mg和μmg
d. mg和μmg
解析：選a 三稜柱受到重力、支援力和摩擦力三個力的作用而平衡，故fn＝mgcos 30°＝mg，ff＝mgsin 30°＝mg，a正確。
五、受力分析
基礎知識梳理：
1．定義
把指定物體(研究物件)在特定的物理環境中受到的所有外力都找出來，並畫出受力示意圖的過程。
2．受力分析的一般順序
(1)分析場力(重力、電場力、磁場力)；
(2)分析接觸力(彈力、摩擦力)；
(3)分析其他力。
考點突破：
1．受力分析的常用方法
2．受力分析的基本步驟
考點突破：
1.用一輕繩將小球p繫於光滑牆壁上的o點，在牆壁和球p之間夾有一矩形物塊q，如圖2－3－1所示。p、q均處於靜止狀態，則下列相關說法正確的是( )
圖2－3－1
a．p物體受4個力
b．q受到3個力
c．若繩子變長，繩子的拉力將變小
d．若繩子變短，q受到的靜摩擦力將增大
解析：選ac 因牆壁光滑，故牆壁和q之間無摩擦力，q處於平衡狀態，一定受重力，p對q的壓力，牆壁對q的彈力，以及p對q向上的靜摩擦力，而p受重力，繩子的拉力，q對p的彈力，q對p的摩擦力，把p、q視為一整體，豎直方向有fcos θ＝(mq＋mp)g，其中θ為繩子和牆壁的夾角，f為繩子的拉力，易知，繩子變長，拉力變小，p、q之間的靜摩擦力不變。
2023年新課標高考物理總複習
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