2022屆新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章相互作用共點力的平衡第1節(jié)重力彈力摩擦力課件新人教版

1、第第1 1節(jié)重力彈力摩擦力節(jié)重力彈力摩擦力第第二二章章2022素養(yǎng)導(dǎo)讀素養(yǎng)導(dǎo)讀 備考定向備考定向【核心素養(yǎng)】 【試題情境】 生活實踐類 學(xué)習(xí)探索類 交通運輸,橋梁建設(shè),體育運動,生活中物體懸掛等受力分析,物體靜態(tài)平衡,動態(tài)平衡,合力和分力的關(guān)系【考向預(yù)測】 本章內(nèi)容屬于高考考查的熱點,多為選擇題?？疾榈木唧w內(nèi)容主要包括以下幾個方面:以生活實際或力、電平衡模型為背景的靜態(tài)、動態(tài)平衡問題;在綜合題中的滲透和體現(xiàn)必備知識必備知識 預(yù)案自診預(yù)案自診【知識梳理】 一、重力1.產(chǎn)生:由于 地球吸引而使物體受到的力。 注意:重力不是萬有引力,而是萬有引力豎直向下的一個分力。2.大小:g=mg,可用 彈簧測力

2、計測量。 注意:(1)物體的質(zhì)量不會變;(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 豎直向下的。 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。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 質(zhì)量分布。 (2)不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法: 懸掛法。 注意:重心的位置不一定在物體上。二、彈力1.彈性形變:撤去外力作用后能夠 恢復(fù)原狀的形變。 2.彈力:(1)定義:發(fā)生 形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對與它接觸的物體產(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、形變。 (3)方向:總是與施力物體形變的方向 相反,總是與受力物體的形變方向 相同。 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(伸長或縮短的量)成 正比。 (2)表達(dá)式:f=kx。k是彈簧的 勁度系數(shù),單位是牛頓每米,用符號 n/m表示;k的大小由彈簧 自身性質(zhì)決定。 x是彈簧長度的 變化量,不是彈簧形變以后的長度。 三、摩擦力1.靜摩擦力與滑動摩擦力項目靜摩擦力滑動摩擦力定義兩 相對靜止的物體間的摩擦力 兩 相對運動的物體間的摩擦力 產(chǎn)生條件接觸面 粗糙接觸處有 壓力兩物體間有 相對運動趨勢接觸面 粗糙接觸處有 壓力兩物體間有 相對運動大小0ffffmaxff=fn方向與受

4、力物體相對運動趨勢的方向 相反與受力物體相對運動的方向 相反作用效果總是阻礙物體間的 相對運動趨勢 總是阻礙物體間的 相對運動2.動摩擦因數(shù)(1)定義:彼此接觸的物體發(fā)生 相對運動時,摩擦力和正壓力的比值。 (2)決定因素:接觸面的材料和 粗糙程度。 【考點自診】 1.判斷下列說法的正誤。(1)重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力。( )(2)物體的重心一定在物體上。( )(3)桿的彈力不一定沿桿的方向。( )(4)摩擦力的方向與物體的運動方向一定相反。( )(5)靜摩擦力一定是阻力,滑動摩擦力不一定是阻力。 ( )(6)物體受到的摩擦力的大小一定滿足ff=fn。 ( )(7)運動的物體也可能受到靜摩擦

5、力的作用。 ( )2.(多選)(新教材人教版必修第一冊p67習(xí)題改編)如圖所示,一輛車?yán)屯霸谒铰访嫔献鰟蛩龠\動,根據(jù)圖中所給信息和所學(xué)知識你可以得出的結(jié)論是( )a.汽車各部分都受重力作用,但可以認(rèn)為汽車各部分所受重力集中于一點b.油桶對汽車的壓力的方向向下c.油桶受三個力的作用d.汽車受三個力作用答案ab 3.(新教材人教版必修第一冊p63習(xí)題改編)所受重力為200 n的木箱放在水平地板上,至少要用45 n的水平推力,才能使它從原地開始運動。木箱從原地移動以后,用40 n的水平推力,就可以使木箱繼續(xù)做勻速直線運動。由此可知:木箱與地板之間的最大靜摩擦力fmax= 45 n;木箱所受的滑

6、動摩擦力ff= 40 n,木箱與地板之間的動摩擦因數(shù)= 0.2;如果用30 n的水平推力推這個靜止的木箱,木箱所受的摩擦力大小為 30 n。 4.(多選)(新教材人教版必修第一冊p67習(xí)題改編)如圖所示,在粗糙的水平面上疊放著物體a和b,a和b間的接觸面也是粗糙的,如果用水平拉力f施于a,而a、b仍保持靜止,則下面的說法中正確的是( )a.物體a與地面間的靜摩擦力的大小等于fb.物體a與地面間的靜摩擦力的大小等于零c.物體a與b間的靜摩擦力的大小等于fd.物體a與b間的靜摩擦力的大小等于零答案ad解析以a、b整體為研究對象,分析受力可知,整體水平方向受到拉力f和地面對a的靜摩擦力fa,由平衡條

7、件可得,fa=f。故a正確,b錯誤。以b為研究對象,分析受力可知,b相對于a沒有運動趨勢,b不受靜摩擦力,即物體a與b間的靜摩擦力的大小等于零。故c錯誤,d正確。關(guān)鍵能力關(guān)鍵能力 學(xué)案突破學(xué)案突破假設(shè)法思路將與研究對象接觸的物體解除接觸,判斷研究對象的運動狀態(tài)是否發(fā)生改變例證 去掉斜面體,小球的狀態(tài)不變,故小球不受斜面的支持力考點一考點一彈力的分析與計算彈力的分析與計算(師生共研師生共研)1.彈力有無的判斷“三法” 替換法思路用細(xì)繩替換裝置中的輕桿,看能不能維持原來的力學(xué)狀態(tài)例證 用細(xì)繩替換桿ab,狀態(tài)不變,說明桿ab對a施加的是拉力;用細(xì)繩替換桿ac,原狀態(tài)不能維持,說明桿ac對a施加的是支

8、持力狀態(tài)法思路依據(jù)物體的運動狀態(tài),由二力平衡(或牛頓第二定律)列方程,求解彈力例證 升降機(jī)以a=g加速下降時物體不受底板的彈力作用2.彈力方向的確定 3.計算彈力大小的三種方法(1)根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解。(2)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解。(3)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解。答案d 解題指導(dǎo)本題根據(jù)狀態(tài)法判斷:靜止時,根據(jù)平衡條件判斷;加速運動時,根據(jù)牛頓第二定律判斷。素養(yǎng)微點本題考查彈力這一物理觀念,結(jié)合本題要進(jìn)一步熟練掌握在輕桿模型中彈力的求法,理解輕桿彈力“按需提供”的特點。提升科學(xué)思維這一核心素養(yǎng),學(xué)會質(zhì)疑并明確本題易錯點:誤認(rèn)為輕桿上的彈力一定沿桿的方向?！緦c演練】 1.(2020浙江臺州

9、一模)高竿船技是浙江嘉興文化古鎮(zhèn)(烏鎮(zhèn))至今仍保留并演出的傳統(tǒng)民間雜技藝術(shù),表演者爬上固定在船上的竹竿,模擬蠶寶寶吐絲作繭的動作祈愿蠶繭豐收。如圖所示,此時表演者靜止在彎曲傾斜的竹竿上,則下列說法正確的是( )a.表演者對竹竿的彈力是由竹竿形變產(chǎn)生的b.表演者對竹竿的力豎直向下c.表演者對竹竿的摩擦力一定為零d.表演者對竹竿的力大于竹竿對表演者的力答案 b解析 表演者對竹竿的彈力是由人發(fā)生形變產(chǎn)生的,故a錯誤;因為表演者靜止在彎曲傾斜的竹竿上,受到重力、彈力和摩擦力作用,且處于平衡,故竹竿對表演者的力豎直向上,根據(jù)牛頓第三定律可知表演者對竹竿的力豎直向下,故b正確,c錯誤;根據(jù)牛頓第三定律可知

10、,表演者對竹竿的力的大小等于竹竿對表演者的力的大小,故d錯誤。2.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通過球心。下列說法正確的是( )a.鐵球一定受墻面水平向左的彈力b.鐵球可能受墻面水平向左的彈力c.鐵球一定受斜面通過鐵球的重心的彈力d.鐵球可能受斜面垂直于斜面向上的彈力答案 b解析 f的大小合適時,鐵球可以靜止在無墻的斜面上,f增大時墻面才會對鐵球有彈力,所以選項a錯誤,b正確;斜面必須有對鐵球斜向上的彈力才能使鐵球不下落,該彈力方向垂直于斜面但不一定通過鐵球的重心,所以選項c、d錯誤?？键c二考點二摩擦力的有無及方向的判斷摩擦力的有無

11、及方向的判斷 (師生共研師生共研)1.對摩擦力的理解(1)摩擦力的方向總是與物體間相對運動(或相對運動趨勢)的方向相反,但不一定與物體的運動方向相反。(2)摩擦力總是阻礙物體間的相對運動(或相對運動趨勢),但不一定阻礙物體的運動。(3)摩擦力不一定是阻力,也可以是動力。(4)受靜摩擦力作用的物體不一定靜止,但一定保持相對靜止。2.明晰“三個方向”名稱釋義運動方向一般指物體相對地面(以地面為參考系)的運動方向相對運動方向以其中一個物體為參考系,另一個物體相對參考系的運動方向相對運動趨勢方向由于靜摩擦力的存在導(dǎo)致能發(fā)生卻沒有發(fā)生的相對運動的方向3.靜摩擦力的有無及方向的判斷方法(1)假設(shè)法(2)狀

12、態(tài)法根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律,判斷靜摩擦力的方向。(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。【典例2】 a、b、c三物塊的質(zhì)量分別為m,m和m0,按如圖所示連接。繩子不可伸長,且繩子和滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均不計。若b隨a一起沿水平桌面做勻速運動,則可以斷定( )a.物塊a與桌面之間有摩擦力,大小為m0gb.物塊a與b之間有摩擦力,大小為m0gc.桌面對a,b對a,都有摩擦力,兩者方向相同,合力為m0gd.桌面對a,b對a,都有摩擦力,兩者方向相反,合力為m0g答案 a 解析 因為b隨a一起沿水平桌面做勻速運動,所以a和

13、b整體受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,以及豎直向下的重力和豎直向上的支持力,因此a受到桌面對其向左的摩擦力等于繩子的拉力,因為拉力等于c的重力,所以物體a與桌面間的摩擦力等于m0g,a正確;對b進(jìn)行受力分析,根據(jù)狀態(tài)法或假設(shè)法可知b受重力、支持力,故b不會受到a的摩擦力,故a、b間沒有摩擦力,b、c、d錯誤。解題指導(dǎo)審題關(guān)鍵詞句分析解讀滑輪的摩擦不計滑輪處為“活結(jié)”模型,水平繩和豎直繩彈力相等b隨a一起沿水平桌面做勻速運動a、b、c均處于平衡狀態(tài)破題 1.對物塊c受力分析得到繩子彈力;2.對物塊a、b整體和物塊b分別受力分析得到桌面對a和a對b的摩擦力情況。素養(yǎng)微點核心素養(yǎng)切入角度具體表

14、現(xiàn)物理觀念運動與相互作用 系統(tǒng)做勻速直線運動,各物體均受力平衡科學(xué)思維模型建構(gòu)“活結(jié)”模型、平衡狀態(tài)科學(xué)推理科學(xué)論證根據(jù)平衡條件判斷和求解滑動摩擦力,根據(jù)狀態(tài)法判斷有無靜摩擦力【對點演練】 3.(2020浙江杭十四中高三月考)小明將一輛后輪驅(qū)動的電動小汽車,按圖示方法置于兩個平板小車上,三者置于水平實驗桌上。當(dāng)小明用遙控器啟動小車向前運動后,他看到兩個平板小車也開始運動,下列標(biāo)出平板小車的運動方向正確的是( )答案 c解析 用遙控器啟動小車向前運動,后輪是主動輪,順時針轉(zhuǎn)動,所以左側(cè)平板小車對后輪的摩擦力向右,后輪對左側(cè)平板小車的摩擦力向左;前輪是從動輪,所以右側(cè)平板小車對前輪的摩擦力向左,前

15、輪對右側(cè)平板小車的摩擦力向右。因此左側(cè)小車向左運動,右側(cè)小車向右運動。故c項正確。4.(2020河北衡水模擬)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?fàn)顟B(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 d解析 假設(shè)接觸面光滑,b向左運動,所以b受到a的摩擦力向右,a受到b的摩擦力向左,a、b構(gòu)成一個整體,在水平面上沒有運動趨勢,所以地面對a沒有摩擦力,d正確?？键c三考點三摩擦力大小的計算摩擦力大小的計算(師生共研師生共研)1.計算摩擦力大小的“四點”注意(1)首先分析物

16、體的狀態(tài),分清是靜摩擦力還是滑動摩擦力。(2)滑動摩擦力的大小可以用公式ff=fn計算,而靜摩擦力沒有公式可用,只能利用平衡條件或牛頓第二定律列方程計算。這是因為靜摩擦力是被動力,其大小隨狀態(tài)而變,介于0ffmax之間。(3)“ff=fn”中fn并不總是等于物體的重力。(4)滑動摩擦力的大小與物體速度的大小、接觸面積的大小無關(guān)。2.摩擦力大小計算的思維流程 【典例3】 一橫截面為直角三角形的木塊按如圖所示方式放置,質(zhì)量均為m的a、b兩物體用輕質(zhì)彈簧相連放在傾角為30的直角邊上,物體c放在傾角為60的直角邊上,b與c之間用跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)線連接,a、c的質(zhì)量比為 ,整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知物

17、體a、b與斜面間的動摩擦因數(shù)相同(1)且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,彈簧彈力大小為mg,c與斜面間無摩擦,則()a.物體a、b均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向b.物體a所受摩擦力大小為 mg,物體b不受摩擦力作用c.彈簧處于拉伸狀態(tài),a、b兩物體所受摩擦力大小均為 mg,方向均沿斜面向下d.剪斷彈簧瞬間,物體a一定加速下滑關(guān)鍵詞句分析解讀輕質(zhì)彈簧、輕質(zhì)細(xì)線不計彈簧、細(xì)線的質(zhì)量a、b兩物體用輕質(zhì)彈簧相連放在傾角為30的直角邊上,物體c放在傾角為60的直角邊上可求各物體重力沿斜面的分力質(zhì)量均為m的a、b兩物體動摩擦因數(shù)相同(1)且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,彈簧彈力大小為mg可判斷a所受最大

18、靜摩擦力與彈簧彈力的關(guān)系,進(jìn)一步判斷彈簧的狀態(tài)a、c的質(zhì)量比為 c與斜面間無摩擦可求得細(xì)線拉力,便于進(jìn)一步分析b的受力解題指導(dǎo)審題破題 1.根據(jù)物體a所受靜摩擦力的最大值為mgcos 30mg,可判斷彈簧處于伸長狀態(tài)。2.由物體c靜止可求得細(xì)線拉力為mc gsin 60。3.根據(jù)mgsin 30和mgcos 30的大小關(guān)系判斷剪斷彈簧瞬間物體a是否加速下滑。答案 c 素養(yǎng)微點核心素養(yǎng) 切入角度具體表現(xiàn)物理觀念 運動與相互作用 根據(jù)平衡狀態(tài)對各物體進(jìn)行受力分析與計算科學(xué)思維模型建構(gòu)斜面模型科學(xué)推理科學(xué)論證判斷推理靜摩擦力的有無和方向;結(jié)合牛頓第三定律用隔離法受力分析;平衡條件的應(yīng)用【對點演練】

19、5.(多選)(2020黑龍江牡丹江一中模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的物體,在恒力f作用下沿天花板做勻速直線運動,物體與頂板間的動摩擦因數(shù)為,則物體受到的摩擦力大小為( )a.fcos b.fsin c.(fsin -mg)d.(mg-fsin )答案ac 解析對物體受力分析,如圖所示,將推力f正交分解,由平衡條件:水平方向f=fcos ,豎直方向fsin =mg+n,滑動摩擦力大小:f=n,聯(lián)立可得:f=fcos 或f=(fsin -mg),故a、c正確,b、d錯誤。6.(2020山東百師聯(lián)盟聯(lián)考試題)在生產(chǎn)勞動中常遇到這樣的場景,四塊相同木板整齊疊放在水平地面上,工人使用f1、f2、f3、f4其

20、中一種方式使四塊木板一起沿水平方向緩慢運動,如圖所示。已知地面與木板間動摩擦因數(shù)大于木板與木板間動摩擦因數(shù),最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則下列判斷正確的是( )a.若工人沿f1方向拖木板1,可能使四塊木板一起運動b.若工人沿f2方向推木板1,只要力足夠大,可能使四塊木板一起運動c.若能使四塊木板一起緩慢運動,f3可能小于f4d.若能使四塊木板一起緩慢運動,f3一定大于f4答案 c解析 設(shè)每塊木板的質(zhì)量為m,木板間的動摩擦因數(shù)為1,木板與地面間的動摩擦因數(shù)為2,當(dāng)使用f1或f2方式作用于木板時,以木板4為研究對象,3給4的最大摩擦力為ff1=1fn,地面給4的最大靜摩擦力ff2=2(mg+fn)

21、,由于12,所以ff1ff2,故4不會運動,a、b錯誤;把四塊木板當(dāng)成整體,當(dāng)只有f3作用時,有f3=42mg,當(dāng)只有f4作用時,設(shè)f4與水平方向的夾角為,根據(jù)平衡條件有f4cos =2(4mg-f4sin ),解得,所以若能使四塊木板一起緩慢運動,f3可能小于f4,也可能大于f4,d錯誤,c正確。考點四考點四摩擦力的突變問題摩擦力的突變問題(師生共研師生共研)1.摩擦力的突變方式 靜靜突變當(dāng)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

22、速度為零時靜動突變物體相對靜止,當(dāng)其他力變化時,如果不能保持相對靜止?fàn)顟B(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(dá)到最大值時動靜突變兩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2.分析摩擦力突變問題注意“力隨境遷、抓住界點”(1)有些臨界問題中并不含“臨界術(shù)語”,但審題時要注意發(fā)現(xiàn)某個物理量在變化過程中是否會發(fā)生突變。(2)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(dá)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(zhì)的分界點?！镜淅?】 (多選)在

23、探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力變化的規(guī)律的實驗中,特設(shè)計了如圖甲所示的演示裝置,力傳感器a與計算機(jī)連接,可獲得力隨時間變化的規(guī)律,將力傳感器固定在光滑水平桌面上,測力端通過細(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),滑塊放在較長的小車上,小車一端連接一根輕繩并跨過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),整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。實驗開始時打開力傳感器同時緩慢向沙桶里倒入沙子,小車一旦運動起來,立即停止倒沙子。若力傳感器采集的圖像如圖乙所示,則結(jié)合該圖像,下列說法正確的是( )a.可求出空沙桶的重力b.可求出滑塊與小車之間的滑動摩擦力的大小c.可求出滑塊與小車之間的最大

24、靜摩擦力的大小d.可判斷第50 s后小車做勻速直線運動(滑塊仍在車上)解題指導(dǎo)(1)因為滑塊相對地面靜止,力傳感器所受拉力的大小等于小車對滑塊的摩擦力大小。(2)當(dāng)小車靜止時,輕繩的拉力、滑塊所受靜摩擦力、沙桶和沙的重力三者相等。(3)當(dāng)小車運動時,輕繩的拉力等于滑塊所受滑動摩擦力,小于沙桶和沙的重力。答案abc 解析t=0時刻,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,由力的相互性可知車受到滑塊的摩擦力為2 n,由車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 n,a正確;t=50 s時摩擦力達(dá)到最大值,即滑塊與小車間的最大靜摩擦力為3.5 n,同時小車啟動,說明帶有沙的沙桶重力等于3.5 n,此時摩擦力立即變?yōu)榛瑒幽Σ亮?最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力,故摩擦力突變?yōu)? n的滑動摩擦力,b、c正確;此后由于沙和沙桶重力3.5 n大于滑動摩擦力3 n,故50 s后小車將加速運動,d錯誤。素養(yǎng)微點摩擦力的突變問題,無論怎樣變化,其關(guān)鍵就是靜摩擦力和滑動摩擦力大小或方向的變化分析問題,