解密02 相互作用——备战2020年高考物理高频考点解密(原卷版)

解密02 相互作用核心考点考纲要求 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 形变、弹性、胡克定律 矢量和标量 力的合成和分解 共点力的平衡Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ ⅡG mg ⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩⎧⎧⎪⎪=⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎨⎨⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩力的概念力的基本特征基本概念力的图示和力的示意图四种基本相互作用合力与分力共点力：合力为零时处于平衡状态平行四边形力的合成相互作用力的合成与分解定则按作用效果分解力的分解正交分解重心重力大小：方向：总是竖直向下滑动摩擦力常见的三种力摩擦力静摩擦力大小、方向弹力产生条件：直接接触产生弹性形变胡克定律⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩考点1物体的平衡（1）平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动状态。

（2）共点力的平衡条件：F合=0或=0=0xyFF⎧⎪⎨⎪⎩合合。

（3）重要推论①二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反。

②三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，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。

③多力平衡：如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小相等，方向相反。

（4）共点力作用下物体的平衡问题的一般解题思路拓展1：整体法与隔离法在平衡问题中的应用（1）对整体法和隔离法的理解整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法。

整体法的优点在于只需要分析整个系统与外界的关系，避开了系统内部繁杂的相互作用。

隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体的方法。

隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体状态变化的原因以及物体间的相互作用关系表达清楚。

（2）整体法和隔离法的使用技巧当分析相互作用的两个或两个以上的物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；而在分析系统内各物体（或一个物体各部分）间的相互作用时常用隔离法。

整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法。

拓展2：临界问题的处理方法（1）临界问题：当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述。

（2）常见的临界状态有：①两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0（主要体现为两物体间的弹力为0）；②绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值；③绳子绷紧与松驰的临界条件为绳中张力为0；③存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大。

（3）研究的基本方法：假设推理法。

拓展3：动态平衡（1）动态平衡：平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化。

（2）基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”。

（3）基本方法①解析法：列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式，根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况。

②图解法：根据已知量的变化情况，由平行四边形定则或三角形定则作出变化的图示，由几何关系确定未知量大小、方向的变化。

（2019·天津期中）如图所示，倾角为 的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，滑轮通过轻杆固定在天花板上，A、B、C都处于静止状态，忽略滑轮的自重，则A．水平面对C的支持力等于B、C的总重力B．杆对滑轮的作用力方向竖直向上C．B一定受到C的摩擦力D．C一定受到水平面的摩擦力【参考答案】D【试题解析】AD．以BC组成的整体为研究对象，分析受力，画出力图如图。

根据平衡条件，水平面对C 的摩擦力f =F cos θ。

方向水平向左。

由图得到水平面对C 的支持力大小N =G C +G B –F sinθ＜G C +G B 。

故A 错误，D 正确；B ．滑轮受到AB 两个物体的拉力，这两个力的合力的方向不在竖直方向上，所以滑轮受到的杆对滑轮的作用力的方向一定不是竖直向上。

故B 错误。

C ．当物体B 满足m B g sin θ=m A g 时，B 不受C 的摩擦力，选项C 错误。

1．（2019·天津期中）用一轻绳将一重力为G 的小球P 系于光滑墙壁上的O 点，小球P 处于静止状态，且细绳与竖直墙面之间的夹角为θ，则下列相关说法正确的是A ．细绳的拉力为sin GθB ．墙对小球的支持力为tan GθC ．若绳子变短，墙对小球的支持力变大D ．若绳子变长，绳子对小球的拉力变大2．（2019·浙江高三月考）如图所示为一幅叠石平衡作品，各种形状的石头被堆叠在一起保持静止。

图中关于a 、b 和c 三块石头的说法正确的是A．a与b之间一定有摩擦力B．a对b的作用力就是A的重力C．a对c的压力等于A的重力D．c对b的支持力是由于B发生形变产生的3．一质量为m的铁环套在粗糙的水平横杆上，通过细线连接一质量也为m的小球，小球还用一根水平细线拉着且水平细线拉力大小为mg，保持环和小球的位置不变，横杆的位置逐渐按图示方向在纸面内转到竖直位置，在这个过程中环与杆相对静止，则A．连接环和小球的细线拉力增大B．杆对环的作用力逐渐增大C．杆对环弹力的最小值为3mgD．杆对环的摩擦力的最大值为2mg考点2探究弹力和弹簧伸长的关系1．基本实验要求（1）实验原理弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大。

（2）实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸（3）实验步骤①安装实验仪器；②测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码的质量），列表作出记录，要尽可能多测几组数据；③根据所测数据在坐标纸上描点，以力（或质量）为纵坐标，以弹簧的伸长量（或总长）为横坐标；④按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线），所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同；⑤写出曲线所代表的函数。

2．规律方法总结（1）实验数据处理方法①列表法将测得的F、x数据填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的。

②图象法以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线。

③函数法弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系。

（2）注意事项①不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。

②尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。

③弹簧的原长：弹簧悬挂后的长度才能算是弹簧的原长，由于弹簧自身重力的影响，悬挂的弹簧比水平放置的弹簧长一些。

④观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。

⑤统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。

（3）误差分析①钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差。

②画图时描点及连线不准确也会带来误差。

（4）用图象法处理实验数据图象法是一种重要的实验数据处理方法。

图象具有既能描述物理规律，又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点。

当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高。

作图的规则：①要在坐标轴上标明坐标轴代表的物理量、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸。

若弹簧原长较长，则横坐标起点可以不从零开始选择。

②作图线时，尽可能使直线通过较多所描的点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧（若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去）。

③要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义，要理解斜率和截距的意义可以解决什么问题。

（2019·河南郑州一中高三期中）焦利氏秤是用来测量竖直方向微小力的仪器。

实际上就是一个弹簧秤，其简化原理图如图1所示。

焦利氏秤上的弹簧是挂在可以上下移动的有刻度的管子上的，管外面套有外管，外管上有游标尺，旋转标尺上下调节旋钮即可使管上下移动。

当重物盘内不放砝码时，固定在弹簧下端的指针指在标线的位置，此时的读数可由管的刻度和外管上的游标读出。

如果在重物盘上加x克砝码，弹簧伸长，指针位置下移，旋转标尺上下调节旋钮使管向上移动，使指针回下调节标线位置，通过管及外管的游标可读出重物盘上加x克砝码对应的示数。

现通过改变重物盘内砝码的质量获得实验数据如下表所示:序号0 1 2 3 4 5 6 7 8 9盘内砝码质量（g）0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 标尺上读数（cm） 1.63 3.52 5.39 7.28 9.17_______12.93 14.82 16.69 18.56 当重物盘中加入5 g砝码时，管和外管刻度如图2所示，请把表格补充完整。

已知重力加速度g=9.8 m/s2，由表中数据可求得焦利氏秤内弹簧的劲度系数k=_________N/m（保留两位有效数字）。

【参考答案】11.07 0.52【试题解析】按十分度的游标卡尺读数规则，当重物盘中加入5 g砝码时读数为：110 mm+7×0.lmm=110.7 mm=11.07 cm，根据mgkl=∆，用逐差法求得相差5 g状态下的伸长量平均值：25061728394()()()()()9.41610m 5l l l l l l l l l l l --+-+-+-+-∆==⨯，可求得325000109.8=0.529.41610mg k l --⨯⨯=≈∆⨯ N/m 。

1．（2019·吉林吉化第一高级中学校期中）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

（1）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向（填“水平”或“竖直”）；（2）弹簧自然悬挂，待弹簧处于静止时，长度记为L 0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx ；在砝码盘中每次增加10g 砝码，弹簧长度依次记为L 1至L 6，数据如下表： 代表符号Lx L 0 L x L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 数值（cm ） 25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4037.40表中有一个数值记录不规范，代表符号为_______。

由表可知所用刻度尺的最小分度为______mm 。

（3）下图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_________的差值（填“L 0或L x ”）。