2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第1講 重力 彈力 摩擦力課件

1、第1講重力彈力摩擦力 第二章相互作用 內(nèi)容索引 基礎(chǔ) 知識(shí)梳理 命題點(diǎn)一 重力、彈力的分 析與計(jì)算 命題點(diǎn)二 “動(dòng)桿”和“定 桿”與“活結(jié)” 和“死結(jié)”問題 命題點(diǎn)三 摩擦力的分析與 計(jì)算 盤查拓展點(diǎn) 命題點(diǎn)四 摩擦力的突變問題 課時(shí)作業(yè) 基礎(chǔ)知識(shí)梳理 1 一、重力一、重力 1.產(chǎn)生：由于 而使物體受到的力.注意：重力不是萬(wàn)有引力， 而是萬(wàn)有引力豎直向下的一個(gè)分力. 2.大?。篏mg，可用 測(cè)量.注意：(1)物體的質(zhì)量不會(huì)變； (2)G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的. 3.方向：總是 的.注意：豎直向下是和水平面垂直，不一定和 接觸面垂直，也不一定指向地心. 地球吸引 彈簧測(cè)力計(jì)

2、豎直向下 4.重心：物體的每一部分都受重力作用，可認(rèn)為重力集中作用于一點(diǎn)即 物體的重心. (1)影響重心位置的因素：物體的幾何形狀；物體的 分布. (2)不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法： 法.注意：重心的位置不一 定在物體上. 質(zhì)量 懸掛 二、彈力二、彈力 1.彈性形變：撤去外力作用后能夠 的形變. 2.彈力： (1)定義：發(fā)生 的物體由于要恢復(fù)原狀而對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的 作用力. (2)產(chǎn)生條件： 物體間直接接觸； 接觸處發(fā)生 . (3)方向：總是與施力物體形變的方向 . 恢復(fù)原狀 形變 形變 相反 3.胡克定律： (1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)， 彈力和彈簧形變大小(伸長(zhǎng)或縮短的量)成 . (

3、2)表達(dá)式：Fkx. k是彈簧的 ，單位是牛頓每米，用符號(hào)N/m表示；k的大小由 彈簧 決定. x是彈簧長(zhǎng)度的 ，不是彈簧形變以后的長(zhǎng)度. 正比 勁度系數(shù) 自身性質(zhì) 變化量 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(duì)球的作用力方向及大小為多少？ 由此說(shuō)明桿彈力的方向有什么特點(diǎn)？ 答案解析 AB桿對(duì)球的作用力與水平方向夾角為53，大小為12.5 N桿彈力的方 向不一定沿桿方向 深度思考深度思考 對(duì)小球進(jìn)行受力分析可得，AB桿對(duì)球的作用力F和繩的拉力的合力與小 球的重力等大、反向，可得F方向斜向左上方，令A(yù)B桿對(duì)

4、小球的作用力與 水平方向夾角為，可得： 說(shuō)明桿彈力的方向不一定沿桿方向. 三、摩擦力三、摩擦力 1.靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力： 名稱 項(xiàng)目 靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力 定義兩 的物體間的摩擦力兩 的物體間的摩擦力 產(chǎn)生 條件 接觸面_ 接觸處有_ 兩物體間有_ 接觸面_ 接觸處有_ 兩物體間有_ 相對(duì)靜止相對(duì)運(yùn)動(dòng) 粗糙粗糙 壓力壓力 相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相對(duì)運(yùn)動(dòng) 2.動(dòng)摩擦因數(shù)： (1)定義：彼此接觸的物體發(fā)生 時(shí)，摩擦力和正壓力的比值. . (2)決定因素：接觸面的材料和 . 大小0mgcos 37， 故此后小物體繼續(xù)做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，則 用臨界法分析摩擦力突變問題的三點(diǎn)注意用臨界法分析摩擦力突變問

5、題的三點(diǎn)注意 1.題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時(shí)，一般隱藏著臨 界問題.有時(shí)，有些臨界問題中并不含上述常見的“臨界術(shù)語(yǔ)”，但審題 時(shí)發(fā)現(xiàn)某個(gè)物理量在變化過(guò)程中會(huì)發(fā)生突變，則該物理量突變時(shí)物體所 處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài). 2.靜摩擦力是被動(dòng)力，其存在及大小、方向取決于物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的 趨勢(shì)，而且靜摩擦力存在最大值.存在靜摩擦的連接系統(tǒng)，相對(duì)滑動(dòng)與相 對(duì)靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值. 3.研究傳送帶問題時(shí)，物體和傳送帶的速度相等的時(shí)刻往往是摩擦力的 大小、方向和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的分界點(diǎn). 方法感悟方法感悟 題組階梯突破題組階梯突破 7.如圖所示， 質(zhì)量為1 kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦

6、因數(shù)0.2， 從t0開始以初 速度v0沿水平地面向右滑行， 同時(shí)受到一個(gè)水平向左的恒力F1 N的作用， 取 g10 m/s2， 向右為正方向，該物體受到的摩擦力Ff隨時(shí) 間t變化的圖象是(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力) 答案 8.表面粗糙的長(zhǎng)直木板的上表面的一端放有一個(gè)木塊， 如圖所示， 木板由水 平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(dòng)(即木板與地面的夾角變大， 最大 靜摩擦力大于滑動(dòng)摩擦力)， 另一端不動(dòng)， 則木塊受到的摩 擦力Ff隨角度變化的圖象是下列圖中的 答案解析 下面通過(guò)“過(guò)程分析法”和“特殊位置法”分別求解： 解法一：過(guò)程分析法 (1)木板由水平位置剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)：0，F(xiàn)f靜0. (2)從木板開始轉(zhuǎn)動(dòng)到木

7、板與木塊發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)前： 木塊所受的是靜摩擦力.由于木板緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，可認(rèn) 為木塊處于平衡狀態(tài)，受力分析如圖： 由平衡關(guān)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. (3)木塊相對(duì)于木板剛好要滑動(dòng)而沒滑動(dòng)時(shí)，木塊此時(shí)所受的靜摩擦力為 最大靜摩擦力Ffm.繼續(xù)增大，木塊將開始滑動(dòng)，靜摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦 力，且滿足：FfmFf滑. (4)木塊相對(duì)于木板開始滑動(dòng)后，F(xiàn)f滑mgcos ，此時(shí)，滑動(dòng)摩擦力隨 的增大而減小，滿足余弦規(guī)律變化. (5)最后， ，F(xiàn)f滑0. 綜上分析可知選項(xiàng)C正確. 解法二：特殊位置法 本題選兩個(gè)特殊

8、位置也可方便地求解，具體分析見下表： 由以上分析知，選項(xiàng)C正確. 特殊位置分析過(guò)程 木板剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)此時(shí)木塊與木板無(wú)摩擦，即Ff靜0，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤. 木塊相對(duì)于木板剛好要 滑動(dòng)而沒滑動(dòng)時(shí) 木塊此時(shí)所受的靜摩擦力為最大靜摩擦力，且大于剛開始 運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力，即FfmFf滑，故B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 盤查拓展點(diǎn) 6 掃描摩擦力的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)掃描摩擦力的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí) (多選)在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動(dòng)摩擦力變化的規(guī)律的實(shí) 驗(yàn)中，特設(shè)計(jì)了如圖甲所示的演示裝置，力傳感器A與計(jì)算機(jī)連接，可獲 得力隨時(shí)間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測(cè)力端通過(guò) 細(xì)繩與一滑塊相連(調(diào)節(jié)力傳感器高度可使細(xì)繩水平)，

9、滑塊放在較長(zhǎng)的小 車上，小車一端連接一根輕繩并跨過(guò)光滑的輕定滑輪系一只空沙桶(調(diào)節(jié)滑 輪可使桌面上部輕繩水平)，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).實(shí)驗(yàn)開始時(shí)打 開力傳感器同時(shí)緩慢向沙桶里倒入沙 子，小車一旦運(yùn)動(dòng)起來(lái)，立即停止倒沙 子，若力傳感器采集的圖象如圖乙，則 結(jié)合該圖象，下列說(shuō)法正確的是 【典例】 A.可求出空沙桶的重力 B.可求出滑塊與小車之間的滑動(dòng)摩擦力的大小 C.可求出滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小 D.可判斷第50 s后小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)(滑塊仍在車上) t0時(shí)刻， 力傳感器顯示拉力為2 N， 則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力， 大小 為2 N， 由車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2

10、 N， A對(duì)； t50 s時(shí) 刻摩擦力達(dá)到最大值， 即最大靜摩擦力為3.5 N， 同時(shí)小車啟動(dòng)， 說(shuō)明帶有沙 的沙桶重力等于3.5 N， 此時(shí)摩擦力立即變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力， 最大靜摩擦力略大 于滑動(dòng)摩擦力， 故摩擦力突變?yōu)? N的滑動(dòng)摩擦力， B、 C正確； 此后由于沙 和沙桶重力3.5 N大于滑動(dòng)摩擦力3 N， 故50 s后小車將加速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò). 答案解析 點(diǎn)評(píng) 上面的實(shí)驗(yàn)案例考查了靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力的區(qū)分.本題的難點(diǎn)分為： (1)對(duì)摩擦力分類的判斷，考慮到最大靜摩擦力大于滑動(dòng)摩擦力，故在t 50 s時(shí)刻為最大靜摩擦力突變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力的臨界點(diǎn)，最大靜摩擦力 為3.5 N. (2)在50 s以后

11、，沙和沙桶的重力一定大于滑動(dòng)摩擦力，故小車加速運(yùn)動(dòng)， 不可視為平衡狀態(tài)來(lái)處理. 如圖所示，為什么不能固定 木板，用彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)定 木塊和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)呢？ 如果固定木板，用彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊運(yùn)動(dòng)，要保證木塊勻速運(yùn)動(dòng)非常 困難，且彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不穩(wěn)定，不能根據(jù)二力平衡求木塊與木板間 的滑動(dòng)摩擦力. 答案 思維拓展思維拓展 課時(shí)作業(yè) 7 123456789101112 1.(多選)關(guān)于彈力，下列說(shuō)法正確的是 A.彈力的方向總是與施力物體形變的方向相反 B.輕繩中的彈力方向一定沿著繩并指向繩收縮的方向 C.輕桿中的彈力方向一定沿著輕桿 D.在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力大小與彈簧的形

12、變量成正比 答案 2.(多選)如圖所示，一傾角為45的斜面固定于墻角，為使一光滑的鐵 球靜止于圖示位置，需加一水平力F，且F通過(guò)球心.下列說(shuō)法正確的是 A.球一定受墻水平向左的彈力 B.球可能受墻水平向左的彈力 C.球一定受斜面通過(guò)鐵球重心的彈力 D.球可能受斜面垂直于斜面向上的彈力 答案 123456789101112 3.如圖所示，小車內(nèi)有一固定光滑斜面，一個(gè)小球通過(guò)細(xì)繩與車頂相連，細(xì) 繩始終保持豎直， 關(guān)于小球的受力情況， 下列說(shuō)法中正確的是 A.若小車靜止，繩對(duì)小球的拉力可能為零 B.若小車靜止，斜面對(duì)小球的支持力一定為零 C.若小車向右運(yùn)動(dòng)，小球一定受兩個(gè)力的作用 D.若小車向右運(yùn)動(dòng)

13、，小球一定受三個(gè)力的作用 答案解析 123456789101112 小車靜止時(shí)，小球受力平衡，只受重力和繩子拉力兩個(gè)力的作用，故選 項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確； 小車向右運(yùn)動(dòng)可能有三種運(yùn)動(dòng)形式：向右勻速運(yùn)動(dòng)、向右加速運(yùn)動(dòng)和向 右減速運(yùn)動(dòng).當(dāng)小車向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球受力平衡，只受重力和繩子拉 力兩個(gè)力的作用，當(dāng)小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球須有向右的合力，但由 細(xì)繩始終保持豎直狀態(tài)和斜面形狀可知，該運(yùn)動(dòng)形式不可能有.當(dāng)小車向 右減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球須有向左的合力，則一定受重力和斜面的支持力， 可能受繩子的拉力，也可能不受繩子的拉力，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤. 123456789101112 4.在豎直放置的平底圓筒內(nèi)，放置

14、兩個(gè)半徑相同的剛性球a和b，球a質(zhì)量 大于球b.放置的方式有如圖甲和乙兩種.不計(jì)圓筒內(nèi)壁和球面之間的摩擦， 對(duì)有關(guān)接觸面的彈力，下列說(shuō)法正確的是 A.圖甲圓筒底受到的壓力大于圖乙圓筒底受到的壓力 B.圖甲中球a對(duì)圓筒側(cè)面的壓力小于圖乙中球b對(duì)側(cè)面 的壓力 C.圖甲中球a對(duì)圓筒側(cè)面的壓力大于圖乙中球b對(duì)側(cè)面的壓力 D.圖甲中球a對(duì)圓筒側(cè)面的壓力等于圖乙中球b對(duì)側(cè)面的壓力 答案解析 123456789101112 以a、b整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，筒底對(duì)兩個(gè)球整體支持力等于兩 球的重力，故圖甲圓筒底受到的壓力等于圖乙圓筒底受到的壓力，選項(xiàng) A錯(cuò)誤； 以a、b整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，兩側(cè)的兩個(gè)

15、壓 力是大小相等的，再以上面球?yàn)檠芯繉?duì)象受力分析， 如圖所示，由幾何知識(shí)可知FN筒mgtan ，故側(cè)壁的 壓力與上面球的重力成正比，由于球a的質(zhì)量大于球 b的質(zhì)量，故乙圖中球?qū)?cè)面的壓力較大，選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤. 123456789101112 5.(多選)下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法中，正確的是 A.兩物體間有摩擦力，一定有彈力，且摩擦力的方向和它們的彈力方向 垂直 B.兩物體間的摩擦力大小和它們間的壓力一定成正比 C.在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體之間可以存在靜摩擦力，且靜摩擦力的方向可以與 運(yùn)動(dòng)方向成任意角度 D.滑動(dòng)摩擦力的方向可以與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同，也可以相反 答案解析 12345678910111

16、2 摩擦力方向沿接觸面，彈力方向垂直接觸面，且有摩擦力一定有彈力， 有彈力不一定有摩擦力，A正確； 靜摩擦力與壓力沒有關(guān)系，B錯(cuò)誤； 靜摩擦力可以產(chǎn)生在運(yùn)動(dòng)的物體間，且靜摩擦力的方向可以與運(yùn)動(dòng)方向 成任意角度，例如靜摩擦力提供向心力，C正確； 滑動(dòng)摩擦力可以是動(dòng)力也可以是阻力，D正確. 123456789101112 6.物體b在力F作用下將物體a向光滑豎直墻壁擠壓，如圖所示，a、b處于 靜止?fàn)顟B(tài)，則 A.a受到的摩擦力有二個(gè) B.a受到的摩擦力大小不隨F變化 C.a受到的摩擦力大小隨F的增大而增大 D.a對(duì)b的摩擦力方向豎直向上 答案解析 對(duì)于a：由于墻壁光滑，a處于靜止?fàn)顟B(tài)，受重力、b對(duì)a

17、的壓力、墻壁的 彈力、b對(duì)a的靜摩擦力處于平衡，則b對(duì)a的摩擦力大小等于a的重力大 小，方向豎直向上，F(xiàn)增大，摩擦力大小不變，始終等于a的重力大小， 由牛頓第三定律知，a對(duì)b的摩擦力方向豎直向下. 123456789101112 7.如圖所示，純凈水桶和簡(jiǎn)易金屬支架靜止于水平桌面上，則 A.桌面對(duì)支架的摩擦力水平向左 B.水桶對(duì)支架的作用力豎直向下 C.支架對(duì)水桶的作用力斜向右上方 D.支架對(duì)桌面的壓力大小等于支架的重力 答案解析 123456789101112 對(duì)水桶和支架整體，受重力和支持力，二力平衡，故桌面對(duì)支架沒有摩 擦力，否則不平衡；支架對(duì)桌面的壓力等于整體的重力，大于支架的重 力，

18、故A、D錯(cuò)誤. 隔離水桶受力分析，水桶受重力和支架的支持力，根據(jù)平衡條件，支持 力與重力等值、反向、共線，故支架對(duì)水桶的作用力豎直向上，根據(jù)牛 頓第三定律，水桶對(duì)支架的作用力豎直向下，故B正確，C錯(cuò)誤. 123456789101112 8.(多選)下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法中，正確的是 A.作用在物體上的滑動(dòng)摩擦力只能使物體減速，不可能使物體加速 B.作用在物體上的靜摩擦力只能使物體加速，不可能使物體減速 C.作用在物體上的滑動(dòng)摩擦力既可能使物體減速，也可能使物體加速 D.作用在物體上的靜摩擦力既可能使物體加速，也可能使物體減速 答案解析 摩擦力總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))， 而物體間

19、的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 與物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān).當(dāng)摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)， 摩擦力 是動(dòng)力， 當(dāng)摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)為阻力， 故C、 D項(xiàng)正確. 123456789101112 9.(多選)如圖所示，A、B、C三個(gè)物體質(zhì)量相等，它們與傳送帶間的動(dòng)摩 擦因數(shù)相同.三個(gè)物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示. 則下列說(shuō)法正確的是 A.A物體受到的摩擦力不為零，方向向右 B.三個(gè)物體只有A物體受到的摩擦力為零 C.B、C受到的摩擦力大小相等，方向相同 D.B、C受到的摩擦力大小相等，方向相反 答案解析 123456789101112 A物體與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，沒有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)

20、，也沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨 勢(shì)，所以A物體不受摩擦力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤； 對(duì)B、C物體進(jìn)行受力分析，可知B、C所受的靜摩擦力大小均為mgsin ， 方向均沿傳送帶向上，選項(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)誤. 123456789101112 10.(多選)如圖所示，將兩相同的木塊a、b置于粗糙的水平地面上，中間 用一輕彈簧連接，兩側(cè)用細(xì)繩固定于墻壁.開始時(shí)a、b均靜止.彈簧處于 伸長(zhǎng)狀態(tài)，兩細(xì)繩均有拉力，a所受的摩擦力Ffa0，b所受的摩擦力Ffb 0，現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷，則剪斷瞬間 A.Ffa大小不變 B.Ffa方向改變 C.Ffb仍然為零 D.Ffb方向向右 答案解析 123456789101112 剪斷右側(cè)細(xì)繩瞬間，b木塊仍受彈簧向左的拉力，