（通用版）202x版高考物理大一輪復習 2.1 第1節(jié) 重力 彈力 摩擦力 新人教版

1、第二章相互作用,第1節(jié)重力彈力摩擦力,基礎夯實,自我診斷,一、力的概念 1.力的概念 (1)力是物體間的相互作用,力總是成對出現(xiàn)的,這一對力的性質相同。不接觸的物體間也可以有力的作用,如重力、磁力等。 (2)力是矢量,其作用效果由大小、方向及作用點三個要素決定。力的作用效果是使物體產(chǎn)生形變或加速度。 2.力的分類 按力的性質可分為重力、彈力、摩擦力等;按力的效果可分為動力、阻力、向心力、回復力、浮力、壓力、支持力等。即使力的作用效果相同,但這些力產(chǎn)生的條件及性質也不一定相同。 3.力的表示方法 (1)力的圖示。(2)力的示意圖。,基礎夯實,自我診斷,二、常見的三種力 1.重力 (1)產(chǎn)生:由于

2、地球對物體的吸引而使物體受到的力。 (2)大小:G=mg。與物體的運動狀態(tài)無關,與物體所在的緯度、高度有關。 (3)方向:豎直向下。 (4)重心 定義:物體各部分都受重力的作用,從效果上看,可以認為各部分受到的重力作用集中于一點,這一點叫物體的重心。 重心的確定:質量分布均勻的規(guī)則物體的重心在其幾何中心;形狀不規(guī)則或質量分布不均勻的薄板,重心可用懸掛法確定。,基礎夯實,自我診斷,2.彈力 (1)定義 發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原狀會對跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用,這種力叫作彈力。 (2)產(chǎn)生的條件 兩物體相互接觸;發(fā)生彈性形變。 (3)方向 與施力物體恢復形變的方向相同(選填“相同”或“相反”

3、),作用在迫使物體發(fā)生形變的那個物體上。,基礎夯實,自我診斷,(4)胡克定律 內容:彈簧發(fā)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。 表達式:F=kx。k是彈簧的勁度系數(shù),由彈簧自身的性質決定,單位是牛/米,x是彈簧長度的形變量,不是彈簧形變以后的長度。,基礎夯實,自我診斷,3.摩擦力 兩種摩擦力對比,基礎夯實,自我診斷,1.試分析圖中光滑半圓柱體上A、B、C三點所受的彈力方向。 提示：如圖,因為圓柱體受重力作用,則A點受水平面給它的豎直向上的彈力FA;C點受到的彈力FC垂直于點與曲面的切線,指向圓心;B點受到的彈力FB垂直于接觸面水平向左。,基礎夯實,自我診斷,2.用彈簧測

4、力計測定木塊A和木塊B間的動摩擦因數(shù),有如圖甲、乙兩種裝置。,(1)為了用彈簧測力計的讀數(shù)表示滑動摩擦力的大小,兩種情況中木塊A是否都一定要做勻速直線運動? (2)若木塊A均做勻速直線運動,圖甲中A、B間摩擦力是否等于拉力Fa? 提示：(1)題圖甲中A可以不做勻速運動,題圖乙中A必須做勻速運動。(2)不等于。,基礎夯實,自我診斷,1.下列關于重力和重心的說法正確的是() A.物體所受的重力就是地球對物體的吸引力 B.重力的方向總是指向地心 C.用細線將重物懸掛起來,靜止時物體的重心一定在懸線所在的直線上 D.重心就是物體所受重力的等效作用點,故重心一定在物體上,答案,解析,基礎夯實,自我診斷,

5、2.如圖所示,小車受到水平向右的彈力作用,與該彈力有關的說法中正確的是() A.彈簧發(fā)生拉伸形變 B.彈簧發(fā)生壓縮形變 C.該彈力是小車形變引起的 D.該彈力的施力物體是小車,答案,解析,基礎夯實,自我診斷,3.在下列各圖中,a、b均處于靜止狀態(tài),且接觸面均光滑,則a、b間一定有彈力的是(),答案,解析,基礎夯實,自我診斷,4.如圖所示,放在粗糙水平面上的物體A上疊放著物體B,A和B之間有一根處于壓縮狀態(tài)的彈簧,A、B均處于靜止狀態(tài),下列說法中正確的是() A.B受到向左的摩擦力 B.B對A的摩擦力向右 C.地面對A的摩擦力向右 D.地面對A沒有摩擦力,答案,解析,基礎夯實,自我診斷,5.如圖

6、所示,質量相等的物塊A、B、C疊放在水平地面上,物塊B受到一個F1=7 N的水平向右的力的作用,物塊C受到一個F2=13 N的水平向左的力的作用,A、B、C相對于地面保持靜止狀態(tài),物塊B對A產(chǎn)生的摩擦力大小為 N,地面受到的摩擦力大小為 N。,答案,解析,考點一,考點二,考點三,彈力的分析與計算(師生共研) 想一想如圖所示,一重為10 N的球固定在支撐桿AB的上端,今用一段繩子水平拉球,使桿發(fā)生彎曲,已知繩的拉力為7.5 N,則AB桿對球的作用力方向及大小為多少?,提示：AB桿對球作用力與水平方向夾角為53,大小為12.5 N,考點一,考點二,考點三,知識整合1.彈力有無的判斷“三法”,考點一

7、,考點二,考點三,考點一,考點二,考點三,2.彈力方向的確定,考點一,考點二,考點三,3.計算彈力大小的三種方法 (1)根據(jù)胡克定律進行求解。 (2)根據(jù)力的平衡條件進行求解。 (3)根據(jù)牛頓第二定律進行求解。,考點一,考點二,考點三,例1(多選)如圖所示,一傾角為45的斜面固定于豎直墻上,為使一光滑的鐵球靜止,需加一水平力F,且F通過球心,下列說法正確的是() A.球一定受墻的彈力且水平向左 B.球可能受墻的彈力且水平向左 C.球一定受斜面的彈力且垂直斜面向上 D.球可能受斜面的彈力且垂直斜面向上,答案,解析,考點一,考點二,考點三,例2如圖所示,小車上固定著一根彎成角的曲桿,桿的另一端固定

8、一個質量為m的小球。下列關于桿對球的作用力F的判斷正確的是() A.小車靜止時,F=mgcos ,方向沿桿向上 B.小車靜止時,F=mgcos ,方向垂直桿向上,答案,解析,考點一,考點二,考點三,思維點撥(1)小車靜止時,由平衡條件判斷; (2)小車加速運動時,由牛頓第二定律判斷。,考點一,考點二,考點三,例3如圖所示,A、B是兩個相同的彈簧,原長x0=10 cm,勁度系數(shù)k=500 N/m,如果圖中懸掛的兩個物體均為m=1 kg(不計彈簧質量,g取10 N/kg),則兩個彈簧的總長度為 () A.22 cmB.24 cm C.26 cmD.28 cm,答案,解析,考點一,考點二,考點三,方

9、法歸納1.輕桿彈力的確定方法 桿的彈力與繩的彈力不同,繩的彈力始終沿繩指向繩收縮的方向,但桿的彈力方向不一定沿桿的方向,其大小和方向的判斷要根據(jù)物體的運動狀態(tài)來確定,可以理解為“按需提供”,即為了維持物體的狀態(tài),由受力平衡或牛頓運動定律求解得到所需彈力的大小和方向,桿就會根據(jù)需要提供相應大小和方向的彈力。 2.彈簧類彈力計算(要點是彈簧形變量的確定)的思維過程 (1)恢復彈簧的原長確定彈簧處于原長時端點的位置; (2)判斷彈簧的形變形式和形變量:從彈簧端點的實際位置與彈簧處于原長時端點的位置對比判斷彈簧的形變形式和形變量x,并由形變形式判斷彈力的方向; (3)由胡克定律計算彈力的大小。,考點一

10、,考點二,考點三,突破訓練 1.(2018安徽六安期末)如圖所示,在一個正方體的盒子中放有一個質量分布均勻的小球,小球的直徑恰好和盒子內表面正方體的邊長相等,盒子沿傾角為的固定斜面滑動,不計一切摩擦,下列說法正確的是() A.無論盒子沿斜面上滑還是下滑,球都僅對盒子的下底面有壓力 B.盒子沿斜面下滑時,球對盒子的下底面和右側面有壓力 C.盒子沿斜面下滑時,球對盒子的下底面和左側面有壓力 D.盒子沿斜面上滑時,球對盒子的下底面和左側面有壓力,答案,解析,考點一,考點二,考點三,2.(多選)如圖所示,在傾角為30的光滑斜面上,A、B兩個質量均為m的滑塊用輕質彈簧相連,彈簧的勁度系數(shù)為k,水平力F作

11、用在滑塊B上,A和B均靜止,此時彈簧長度為l,且在彈性限度內,則下列說法正確的是(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,摩擦力的分析與計算(師生共研) 1.靜摩擦力的有無和方向的判斷方法 (1)假設法:利用假設法判斷的思維過程如下 (2)狀態(tài)法:先判斷物體的狀態(tài)(即加速度的方向),再利用牛頓第二定律(F=ma)確定合力,然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向。 (3)牛頓第三定律法:先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向。,考點一,考點二,考點三,2.靜摩擦力大小的計算 (1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速運動),利用力的平衡條件來判斷靜

12、摩擦力的大小。 (2)物體有加速度時,若只有靜摩擦力,則Ff=ma。若除靜摩擦力外,物體還受其他力,則F合=ma,先求合力再求靜摩擦力。 3.滑動摩擦力大小的計算 滑動摩擦力的大小用公式Ff=FN來計算,應用此公式時要注意以下幾點: (1)為動摩擦因數(shù),其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關;FN為兩接觸面間的正壓力,其大小不一定等于物體的重力。 (2)滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面的大小均無關。,考點一,考點二,考點三,例4(多選)如圖所示,甲物體在沿斜面的推力F的作用下靜止于乙物體上,乙物體靜止在水平面上,現(xiàn)增大外力F,兩物體仍然靜止,則下列說法正確的是() A.乙對甲的摩擦力

13、一定增大 B.乙對甲的摩擦力可能減小 C.乙對地面的摩擦力一定增大 D.乙對地面的摩擦力可能增大,答案,解析,考點一,考點二,考點三,例5如圖所示,與水平面夾角為30的固定斜面上有一質量m=1.0 kg的物體,細繩的一端與物體相連,另一端經(jīng)摩擦不計的定滑輪與固定的彈簧測力計相連。物體靜止在斜面上,彈簧測力計的示數(shù)為4.9 N。關于物體受力的判斷(g取9.8 m/s2),下列說法正確的是() A.斜面對物體的摩擦力大小為零 B.斜面對物體的摩擦力大小為4.9 N,方向沿斜面向上 C.斜面對物體的支持力大小為4.9 N,方向豎直向上 D.斜面對物體的支持力大小為4.9 N,方向垂直斜面向上,答案,

14、解析,考點一,考點二,考點三,例6(多選)如圖所示,斜面體A靜置于水平地面上,其傾角為=45,上底面水平的物塊B在A上恰能勻速下滑。現(xiàn)對B施加一個沿斜面向上的力F,使B能緩慢地向上勻速運動,某時刻在B上輕輕地放上一個質量為m的小物體C(圖中未畫出),A始終靜止,B保持運動狀態(tài)不變。關于放上C之后的情況,下列說法正確的是(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,思維點撥(1)B在A上恰能勻速下滑,則=tan 。放上C后,B對A的壓力增大了,則摩擦力也增大了。 (2)放上C后,將B、C作為一個整體,重力沿斜面向下的分力增大了。 (3)將A、B、C作為整體,A受地面的摩擦力等于推力F 水平方向的分力

15、。,考點一,考點二,考點三,特別提醒摩擦力大小計算時注意事項 (1)分清摩擦力的性質:是靜摩擦力還是滑動摩擦力。 (2)只有滑動摩擦力才能用公式Ff=FN計算,其中的FN表示正壓力,不一定等于重力G?；瑒幽Σ亮Υ笮∨c物體速度、接觸面積的大小無關。 (3)靜摩擦力大小不能用Ff=FN計算,只有當靜摩擦力達到最大值,其最大值認為等于滑動摩擦力時,才有Ffmax=FN。 (4)靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運動情況共同確定,其可能的取值范圍是0FfFfmax。,考點一,考點二,考點三,突破訓練 3.(2018江蘇四市聯(lián)考)小明將一輛后輪驅動的遙控小汽車,按圖示方法置于兩個平板小車上,三者均置于

16、水平實驗桌上。小明用遙控器啟動小汽車向前運動后,他看到兩個平板小車也開始運動,下列標出的平板小車的運動方向正確的是(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,4.如圖所示,質量m1=10 kg和m2=30 kg的兩物體疊放在水平地面上,m2與水平地面的動摩擦因數(shù)為0.25。勁度系數(shù)為k=250 N/m的輕彈簧處于水平方向,其兩端分別 與墻壁和質量為m1的物體相連,彈簧處于自然伸長狀態(tài)。現(xiàn)用一水平拉力F作用于質量為m2的物體上,使它緩慢地向右移動,當移動了x=0.20 m時,兩物體開始相對滑動,g取10 m/s2,則此時水平拉力F的大小為() A.50 NB.100 NC.150 ND.200 N

17、,答案,解析,考點一,考點二,考點三,摩擦力的突變問題(師生共研) 當物體的受力或相對運動發(fā)生變化時,摩擦力也常發(fā)生突變,常見類型如下。 1.靜靜突變 當作用在物體上的其他力的合力發(fā)生突變時,兩物體仍保持相對靜止,則物體所受靜摩擦力可能發(fā)生突變。 2.動動突變 某物體相對于另一物體在滑動的過程中,若相對運動方向變了,則滑動摩擦力方向也發(fā)生突變,突變點常常為兩物體相對速度為零時。,考點一,考點二,考點三,3.靜動突變 物體在摩擦力和其他力作用下相對于另一物體靜止,當其他力變化時,如果不能保持相對靜止狀態(tài),則物體受到的靜摩擦力將突變?yōu)榛瑒幽Σ亮?突變點常常為靜摩擦力達到最大值時。 4.動靜突變 兩

18、物體相對滑動的過程中,若相對速度變?yōu)榱?則滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力,突變點常常為兩物體相對速度剛好為零時。,考點一,考點二,考點三,例7(多選)將力傳感器A固定在光滑水平桌面上,測力端通過輕質水平細繩與滑塊相連,滑塊放在較長的小車上,如圖甲所示,力傳感器A與計算機相連接,可獲得力隨時間變化的規(guī)律曲線。一水平輕質細繩跨過光滑的定滑輪,一端連接小車,另一端系沙桶,整個裝置開始處于靜止狀態(tài),在滑塊與小車分離前緩慢向沙桶里倒入細沙,力傳感器采集的F-t圖像如圖乙所示。則下列分析正確的是(),考點一,考點二,考點三,A.2.5 s前小車做變加速運動 B.2.5 s后小車做變加速運動 C.2.5 s前小車

19、所受摩擦力不變 D.2.5 s后小車所受摩擦力不變,答案,解析,考點一,考點二,考點三,思維點撥力傳感器所受拉力的大小等于小車對滑塊的摩擦力的大小。當小車靜止時,拉力、滑塊所受靜摩擦力、沙桶和沙的重力三者相等;當小車運動時,拉力等于滑塊所受滑動摩擦力,小于沙桶和沙的重力。,考點一,考點二,考點三,方法歸納用臨界法分析摩擦力突變問題的三點注意 1.題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關鍵詞時,一般隱藏著臨界問題。有時,有些臨界問題中并不含上述常見的“臨界術語”,但審題時發(fā)現(xiàn)某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變,則該物理量突變時物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)。 2.靜摩擦力是“被動力”,其存在及大小、方

20、向取決于物體間的相對運動的趨勢,而且靜摩擦力存在最大值。存在靜摩擦的連接系統(tǒng),相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達到最大值。 3.研究傳送帶問題時,物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和運動性質變化的分界點。,考點一,考點二,考點三,突破訓練 5.一木塊放在水平桌面上,水平方向共受到三個力,即F1、F2和摩擦力的作用,木塊處于靜止狀態(tài),如圖所示,其中F1=10 N,F2=2 N。若撤去F1,則木塊受到的摩擦力為() A.10 N,方向向左B.6 N,方向向右 C.2 N,方向向右D.0,答案,解析,考點一,考點二,考點三,6.如圖所示,質量為1 kg的物體與地面間的動摩擦因

21、數(shù)=0.2,從t=0開始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同時受到一個水平向左的恒力F=1 N的作用,g取10 m/s2,向右為正方向,該物體受到的摩擦力Ff隨時間t變化的圖像是(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,7.表面粗糙的長直木板的上表面一端放有一個木塊,如圖所示,木板由水平位置緩慢向上轉動(即木板與地面的夾角變大,最大靜摩擦力大于滑動摩擦力),另一端不動,則木塊受到的摩擦力Ff隨角度變化的圖像是下列圖中的(),C,考點一,考點二,考點三,解析： 下面通過“過程分析法”和“特殊位置法”分別求解 解法一:過程分析法 (1)木板由水平位置剛開始運動時,=0

22、,Ff靜=0。 (2)從木板開始轉動到木板與木塊發(fā)生相對滑動前,木塊所受的是靜摩擦力。由于木板緩慢轉動,木塊處于平衡狀態(tài),受力分析如圖,由平衡關系可知,靜摩擦力大小等于木塊重力沿斜面向下的分力,Ff靜=mgsin ,因此,靜摩擦力隨的增大而增大,它們滿足正弦規(guī)律變化。,考點一,考點二,考點三,(3)木塊相對于木板剛好要滑動而沒滑動時,木塊此時所受的靜摩擦力為最大靜摩擦力Ffmax。繼續(xù)增大,木塊將開始滑動,靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮?且滿足FfmaxFf滑。 (4)木塊相對于木板開始滑動后,Ff滑=mgcos ,此時,滑動摩擦力隨的增大而減小,滿足余弦規(guī)律變化。 (5)最后,= ,Ff滑=0。 綜

23、上分析可知選項C正確。,考點一,考點二,考點三,解法二:特殊位置法 本題選兩個特殊位置也可方便地求解,具體分析見下表:,由以上分析知,選項C正確。,考點一,考點二,考點三,8.如圖所示,完全相同的A、B兩物體放在水平地面上,與水平地面間的動摩擦因數(shù)均為=0.2,每個物體重G=10 N,設物體A、B與水平地面間的最大靜摩擦力均為Ffm=2.5 N,若對A施加一個向右的由0均勻增大到6 N的水平推力F,有四位同學將A物體受到的摩擦力隨水平推力F的變化情況在圖中表示出來。其中表示正確的是(),答案,解析,思維激活,模型建立,典例示范,以題說法,變式訓練,輕桿、輕繩、輕彈簧模型 輕繩、輕彈簧和輕桿的彈

24、力的方向一定沿著它們自身嗎? 提示：輕繩、輕彈簧的彈力方向一定沿著它們自身指向它們收縮的方向,輕桿的彈力的方向不一定沿著輕桿的方向。,思維激活,模型建立,典例示范,以題說法,變式訓練,三種模型對比,思維激活,模型建立,典例示范,以題說法,變式訓練,思維激活,模型建立,典例示范,以題說法,變式訓練,例題(14分)如圖所示,水平輕桿的一端固定在墻上,輕繩與豎直方向的夾角為37,小球的重力為12 N,輕繩的拉力為10 N,水平輕彈簧的彈力為9 N,小球處于靜止狀態(tài)。求輕桿對小球的作用力。,思維激活,模型建立,典例示范,以題說法,變式訓練,解析：(1)彈簧對小球向左拉時,設桿的彈力大小為F,與水平方向的夾角為,小球受力如圖甲所示。 由平衡條件知 Fcos +F1sin 37=F2(2分) Fsin +F1cos 37=G(2分) 代入數(shù)據(jù)解得F=5 N,=53(2分) 即桿對小球的作用力大小為5 N,方向與水平方向成53角斜向右上方。 (1分),思維激活,模型建立,典例示范,以題說法,變式訓練,即桿對小球的作用力大小為15.5 N,方向與水平方向成arctan 斜向左上方。(1分),答案： 大小為5 N,與水平方向成53斜向右上方,或大小為15.5 N,方向與水平方向成a