内容正文:
第二章 核心素养提升
[科学思维提炼]
1.假设法:分析弹力、摩擦力的有无及方向。
2.等效思想:重心的理解,力的合成与分解,验证力的平行四边形定则的实验。
3.整体法与隔离法:受力分析。分析几个物体组成的系统间的内力时用隔离法,分析系统所受外力时用整体法。
4.数学方法的应用:平行四边形法、矢量三角形法、相似三角形法、辅助圆法、正弦定理法、三角函数的应用等。
5.模型建构与理想化模型
轻杆、轻绳和轻弹簧的模型问题:
轻杆
轻绳
轻弹簧
模型图示
模型特点
形变特点
只能发生微小形变
柔软,只能发生微小形变,各处张力大小相等
既可伸长,也可压缩,各处弹力大小相等
方向特点
不一定沿杆,固定杆中可以是任意方向
只能沿绳,指向绳收缩的方向
沿弹簧轴线,与形变方向相反
作用效
果特点
可以提供拉力、支持力
只能提供拉力
可以提供拉力、支持力
大小突
变特点
可以发生突变
可以发生突变
一般不能发生突变
解决三种模型问题时应注意的事项:
(1)轻杆、轻绳、轻弹簧都是忽略质量的理想化模型。
(2)分析轻杆上的弹力时必须结合物体的运动状态。
(3)讨论轻弹簧上的弹力时应明确弹簧处于伸长还是压缩状态。
[关键能力提升集训]
一、选择题(本题共8小题)
1.(2022·广东揭东二中高三开学考试)图甲为家庭常用的燃气灶实物图,灶面上有一个支架。共有四个均匀分布的支承面,对放在上面的厨具起到支撑作用。现把一个蒸锅放在支架上,并抽象成示意图乙,已知支架的每个支面与水平方向成α角。蒸锅和里面的食物总计重为G,则每个支承面给蒸锅的支持力为(忽略蒸锅和支承面之间的摩擦力)( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 对蒸锅和里面的食物整体进行受力分析可得4F支cosα=G,解得F支=,A、C、D错误,B正确。
2.(2021·广东省珠海市高三二模)一位同学将水杯竖直握在手里,匀速走在校道上。如果水杯离地的高度保持不变,则( )
A.手握得更紧,可以增大摩擦力
B.如果同学静止,手对水杯的作用力变小
C.如果同学加速往前跑,手对水杯的作用力不变
D.无论同学的运动状态如何,手对水杯的摩擦力保持不变
答案 D
解析 对水杯受力分析,由平衡条件得,手对水杯的摩擦力f=mg,即摩擦力的大小与手是否握得更紧无关,故A错误;如果同学静止,水杯仍处于平衡状态,手对水杯的作用力仍与重力等大反向,故B错误;如果同学加速往前跑,手对水杯的作用力与重力不平衡,大小、方向改变,故C错误;无论同学的运动状态如何,水杯在竖直方向始终保持平衡状态,故手对水杯的摩擦力保持不变,故D正确。
3.(2022·湖南省名校联合体高三上10月联考)打印机是现代办公不可或缺的设备,正常情况下,进纸系统能做到“每次只进一张纸”,进纸系统的结构如图所示。设图中刚好有10张相同的纸,每张纸的质量均为m,搓纸轮按图示方向转动时带动最上面的第1张纸匀速向右运动,搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2,工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F。重力加速度为g,打印机正常工作时,下列说法正确的是( )
A.第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左
B.第2张与第3张纸之间的摩擦力大小为2μ2mg
C.第10张纸与摩擦片之间的摩擦力大小为μ2(mg+F)
D.要做到“每次只进一张纸”,应要求μ1<μ2
答案 C
解析 打印机正常工作时,搓纸轮带动第1张纸向右运动,故第1张纸上表面受到搓纸轮施加的摩擦力f方向向右,A错误;第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力f′,方向向左,即有f′=μ2(mg+F),要让纸张一张一张进入打印机,则需满足f′=μ2(mg+F)<f≤μ1F,故必有μ1>μ2,D错误;第2张纸与第3张纸之间的摩擦力及第10张纸与摩擦片之间的摩擦力都是静摩擦力,根据平衡条件可知其大小均为f′=μ2(mg+F),B错误,C正确。
4.(2021·广东省惠州市高三一模)如图甲为一种门后挂钩的照片,相邻挂钩之间的距离为10 cm,图乙挂包的宽度约为20 cm,在挂包质量一定的条件下,为了使悬挂时挂包带受力最小,下列措施正确的是( )
A.随意挂在一个钩子上
B.使挂包带跨过两个挂钩
C.使挂包带跨过三个挂钩
D.使挂包带跨过四个挂钩
答案 C
解析 设悬挂时挂包带与竖直方向的夹角为θ,根据平衡条件可得2Fcosθ=mg,解得挂包带的拉力F=,在挂包的质量一定的条件下,为了使悬挂时挂包带受力最小,则应使cosθ最大,由于相邻挂钩之间的距离为10 cm,图乙中挂包的宽度约为20 cm,故使挂包带跨过三个挂钩时θ≈0,cosθ≈1,此时挂包带受力最小。故选C。
5.(2021·山东