专题2.1 三大性质力的理解及运算及实验【讲】学生版-高考物理一轮复习讲义（新高考）

专题2.1 三大性质力的理解及运算及实验【讲】 目录 一 讲核心素养1 二 讲必备知识2 【知识点一】 弹力的分析与计算2 【知识点二】静摩擦力的有无及方向判断4 【知识点三】摩擦力大小的计算5 【知识点四】力的合成6 【知识点五】力的分解8 【知识点六】实验探究弹力和弹簧伸长量的关系9 【知识点七】实验验证力的平行四边形定则13 三．讲关键能力17 【能力点一】.会分析摩擦力的突变问题17 【能力点二】实验拓展与创新能力19 四．讲模型思想22 模型一 绳上的“死结”与“活结”模型22 模型二 “动杆”与“定杆”模型23 一 讲核心素养 1.物理观念重力、重心、形变、弹力、摩擦力、合力与分力、力的合成、力的分解、矢量与标量。 1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建立相互作用观。 2通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。。 2.科学思维轻杆绳模型、轻弹簧模型、胡克定律、平行四边形定则、整体法、隔离法、合成法、分解法。 1.能熟练应用胡克定律求弹簧弹力的大小 2知道平行四边形定则是解决矢量问题的方法，学会作图，并能把握几种特殊情形 3会用作图法求分力，会用直角三角形的知识计算分力 4能结合受力分析，运用力的合成与分解、正交分解、物体的平衡条件等解决与实际相结合的力学平衡问题。 3.科学探究探究弹簧形变与弹力的关系、研究两个互成角度的共点力的合成规律 1学会利用图象法处理实验数据，探究弹簧形变与弹力的关系。 2培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力。 4.科学态度与责任在生产、生活情境中，体验物理学技术的应用。 能用静力学的知识解决以生活中的实际问题为背景的问题，体会物理学的应用价值激发学生学习欲望。 二 讲必备知识 【知识点一】 弹力的分析与计算 1．弹力有无的判断 2．弹力方向的判断方法 1常见模型中弹力的方向。 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．计算弹力大小的三种方法 1根据胡克定律进行求解。 2根据力的平衡条件进行求解。 3根据牛顿第二定律进行求解。 【例1】2021合肥九中月考一根弹簧受10 N拉力时总长为7 cm，受20 N拉力时总长为9 cm，已知当拉力撤去时弹簧都能恢复原长，则弹簧原长为 A．8 cmB．9 cm C．7 ．5 cm 【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。要求考生能正确运用胡克定律解决弹簧问题。 【必备知识】应用胡克定律计算分析弹簧弹力，一定首先判明弹簧处于伸长状态还是压缩状态. 【变式训练】如图所示，质量均为m的A、B两球，由一根劲度系数为k的轻弹簧连接静止于半径为R的光滑半球形碗中，弹簧水平，两球间距为R且球半径远小于碗的半径．则弹簧的原长为 A.＋R B.＋R C.＋R D.＋R 【例2】2021四川模拟多选如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆的下端固定有质量为m的小球．下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是 A．小车静止时，F＝mgsin θ，方向沿杆向上 B．小车静止时，F＝mgcos θ，方向垂直于杆向上 C．小车向右匀速运动时，一定有F＝mg，方向竖直向上 D．小车向右匀加速运动时，一定有F＞mg，方向可能沿杆向上 【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。要求考生能结合物体的运动状态来分析计算弹力的大小。 【必备知识】杆对球的弹力方向与球的运动状态有关，并不一定沿杆的方向，这与轻绳所产生的弹力方向是有区别的. 【变式训练】2020浙江高考如图所示的是“中国天眼”500 m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为 mg、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉。若将人视为质点，此时工作人员 A. 受到的重力大小为 mg B. 受到的合力大小为 mg C. 对球面的压力大小为 mg D. 对球面的作用力大小为 mg 【知识点二】静摩擦力的有无及方向判断 1．假设法 利用假设法判断的思维程序如下 2．状态法 此法关键是先判明物体的运动状态即加速度的方向，再利用牛顿第二定律F＝ma确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向． 3．牛顿第三定律法 此法的关键是抓住“力是物体间的相互作用”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向． 【例1】2021泰安模拟大型商场或者大型超市为了方便顾客上下楼，都会安装自动扶梯。小王同学经过调查研究发现，不同商场或超市中的自动扶梯是不一样的，可以分为两大类，一种无台阶，另一种有台阶，两种自动扶梯分别如图所示。此外，小王同学还发现，为了节约能源，在没有顾客乘行时，这两种自动扶梯都以较小的速度匀速运行，当有顾客乘行时自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行，则电梯在运送顾客上楼的整个过程中 A. 图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用 B. 图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用 C. 图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下 D. 图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下 【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。要求考生对物体的运动状态或物理过程所遵循的物理规律，来研究和处理受力问题。 【必备知识】判断摩擦力有无及方向的三点注意 1静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系，可能相同，也可能相反，还可能成一定的夹角． 2分析摩擦力方向时，要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力方向的“相对性”． 3受静摩擦力的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体也不一定是运动的． 【变式训练1】．如图所示，物体A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是 A．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同 B．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反 C．甲、乙两图中物体A均不受摩擦力 D．甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F相同 【变式训练2】多选2020南京模拟如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同．三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示．则下列说法正确的是 A．A物体受到的摩擦力方向向右 B．三个物体中只有A物体