考物理-復(fù)習(xí)方案-第1講重力彈力摩擦力

1、重力和彈力1重力(1)產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力。(2)大?。号c物體的質(zhì)量成正比，即Gmg?？捎脧椈蓽y力計測量重力。(3)方向：總是豎直向下。(4)重心：其位置與其質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。2彈力(1)定義：發(fā)生彈性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)生的條件：物體間直接接觸；接觸處發(fā)生彈性形變。(3)方向：總是與物體形變的方向相反。(4)大小胡克定律：內(nèi)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(dá)式：Fkx。k是彈簧的勁度系數(shù)，由彈簧自身的性質(zhì)決定，單位是牛頓每米，用符號N/m表示。x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度。1

2、 判斷彈力有無的四種方法條件法根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力。此方法多用來判斷形變較明顯的情況。假設(shè)法對形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若運動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力，若運動狀態(tài)改變，則此處一定有彈力。狀態(tài)法根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在。替換法可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，看能否維持原來的力學(xué)狀態(tài)。2判斷彈力方向的方法(1)根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反判斷。(2)根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向。3計算彈力大小的三種方法(

3、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。1.如圖211所示，小車內(nèi)有一固定光滑斜面，一個小球通過細(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，下列說法正確的是()圖211A若小車靜止，繩對小球的拉力可能為零B若小車靜止，斜面對小球的支持力一定為零C若小車向右運動，小球一定受兩個力的作用D若小車向右運動，小球一定受三個力的作用解析：選B若小車靜止，小球受力平衡，則小球只受兩個力作用，即重力和細(xì)繩拉力，A錯，B對；若小車向右勻速運動，則小球受力平衡，斜面對小球的支持力為零；小球不可能向右加速運動；若小球向右減速運動，則加速度水平向左，斜面對

4、小球有支持力，小球共受三個力作用，選項C、D錯。摩 擦 力1定義兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力。2產(chǎn)生條件(1)接觸面粗糙；(2)接觸處有彈力；(3)兩物體間有相對運動或相對運動趨勢。3方向與受力物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反。4大小(1)滑動摩擦力：FFN；(2)靜摩擦力：0<FFmax。1判斷靜摩擦力有無及方向的四種方法(1)假設(shè)法：利用假設(shè)法判斷的思維程序如下。 (2)反推法：從研究物體的運動狀態(tài)反推它必須具有的條件，分析組成條件的相關(guān)因素中摩擦力所起的作用，從而判斷靜摩擦力的有無及方向。(3)狀態(tài)法

5、：此法關(guān)鍵是先判明物體的運動狀態(tài)(即加速度的方向)，再利用牛頓第二定律(Fma)確定合力，然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向。(4)牛頓第三定律法：此法的關(guān)鍵是抓住“力是成對出現(xiàn)的”，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。2靜摩擦力的計算(1)其大小、方向都跟產(chǎn)生相對運動趨勢的外力密切相關(guān)，但跟接觸面相互擠壓力FN無直接關(guān)系，因而靜摩擦力具有大小、方向的可變性，其大小只能依據(jù)物體的運動狀態(tài)進(jìn)行計算，若為平衡狀態(tài)，靜摩擦力可由平衡條件建立方程求解；若為非平衡狀態(tài)，可由動力學(xué)規(guī)律建立方程求解。(2)最大靜摩擦力Fmax是物體將要發(fā)生相對

6、滑動這一臨界狀態(tài)時的摩擦力，它的數(shù)值與FN成正比，在FN不變的情況下，滑動摩擦力略小于Fmax，而靜摩擦力可在0Fmax間變化。3滑動摩擦力的計算(1)公式：FFN。(2)注意事項：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(guān)；FN為兩接觸面的正壓力，其大小不一定等于物體的重力?；瑒幽Σ亮Φ拇笮∨c物體的運動速度無關(guān)，與接觸面積的大小無關(guān)。2(2011·天津高考)如圖212所示，A、B兩物塊疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對靜止地向右做勻減速直線運動，運動過程中B受到的摩擦力()圖212A方向向左，大小不變B方向向左，逐漸減小C方向向右，大小不變 D方向向右，逐漸減小解析：

7、選A對B受力分析知，B所受靜摩擦力FmB·amBg，大小不變，方向向左，故A對，B、C、D錯。彈力的分析與計算命題分析彈力的有關(guān)分析和計算是高考必考的知識點，可單獨命題，也可與其他知識綜合命題，題型有選擇、計算等。例1如圖213甲所示，輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質(zhì)量為10 kg的物體，ACB30°；圖乙中輕桿HP一端用鉸鏈固定在豎直墻上，另一端P通過細(xì)繩EP拉住，EP與水平方向也成30°，輕桿的P點用細(xì)繩PQ拉住一個質(zhì)量也為10 kg的物體。g取10 N/kg，求：圖213(1)輕繩AC段的張力FAC與細(xì)繩EP的張力FEP之比；(2)橫梁B

8、C對C端的支持力；(3)輕桿HP對P端的支持力。思維流程第一步：抓信息關(guān)鍵點關(guān)鍵點信息獲取(1)水平橫梁BC右端的定滑輪AC繩和CD繩拉力等大，BC桿在C點的彈力方向不一定沿桿(2)輕桿HP一端用鉸鏈固定桿HP對P點的彈力沿桿的方向，EP繩和PQ繩的拉力不一定等大第二步：找解題突破口(1)要求FAC與FEP之比，應(yīng)利用共點力的平衡，分別對C點和P點受力分析，列式求解。(2)橫梁BC對C端的支持力等于FAC和FCD的合力。(3)輕桿HP對P端支持力的方向為沿輕桿向右。第三步：條理作答解析圖甲和乙中的兩個物體M1、M2都處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可判斷，與物體相連的細(xì)繩拉力大小等于物體的重力。分別

9、取C點和P點為研究對象，進(jìn)行受力分析如圖甲和乙所示。(1)圖甲中輕繩AD跨過定滑輪拉住質(zhì)量為M1的物體，物體處于平衡狀態(tài)，繩AC段的拉力FACFCDM1g圖乙中由FEPsin 30°FPQM2g得FEP2M2g，所以得。(2)圖甲中，根據(jù)幾何關(guān)系得：FCFACM1g100 N，方向和水平方向成30°角斜向右上方。(3)圖乙中，根據(jù)平衡方程有FEPsin 30°M2gFEPcos 30°FP所以FPM2gcot 30°M2g173 N，方向水平向右。答案(1)12(2)100 N，方向與水平方向成30°角斜向右上方(3)173 N，方向

10、水平向右分析繩或桿的彈力時應(yīng)重點關(guān)注的問題(1)中間沒有打結(jié)的輕繩上各處的張力大小都是一樣的，如果繩子打結(jié)，則以結(jié)點為界，不同位置上的張力大小可能是不一樣的。(2)桿可分為固定桿和活動桿，固定桿的彈力方向不一定沿桿，彈力方向視具體情況而定，活動桿只能起到“拉”和“推”的作用。 變式訓(xùn)練1.(2012·青島模擬)如圖214所示，在水平天花板的A點處固定一根輕桿a，桿與天花板保持垂直，桿的下端有一個輕滑輪O。另一根細(xì)線上端固定在該天花板的B點處，細(xì)線跨過滑輪O，下端系一個重量為G的物體。BO段細(xì)線與天花板的夾角為30°，系統(tǒng)保持靜止，不計一切摩擦。下列說法中正確的是()圖214

11、A細(xì)線BO對天花板的拉力大小是Ba桿對滑輪的作用力大小是Ca桿和細(xì)線對滑輪的合力大小是GDa桿對滑輪的作用力大小是G解析：選D細(xì)線對天花板的拉力等于物體的重力G；以滑輪為研究對象，兩段細(xì)線的拉力都是G，互成120°，因此合力大小是G，根據(jù)共點力的平衡條件，a桿對滑輪的作用力大小也是G，方向與豎直方向成60°角斜向右上方；a桿和細(xì)線對滑輪的合力大小為零。摩擦力的有無及方向的判斷命題分析靜摩擦力的有無及方向的判斷是個難點問題，在高考中經(jīng)常涉及，在大題中常作為解題過程的一部分考查。 例2如圖215所示，傾角為的斜面體C置于水平面上，B置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與A相連接

12、，連接B的一段細(xì)繩與斜面平行，A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()圖215AB受到C的摩擦力一定不為零BC受到水平面的摩擦力一定為零C不論B、C間摩擦力大小、方向如何，水平面對C的摩擦力方向一定向左D水平面對C的支持力與B、C的總重力大小相等解析由于B受到的重力沿斜面向下的分力與繩對它的拉力關(guān)系未知，所以B受到C的摩擦力情況不確定，A錯；對B、C整體，受力如圖所示，C受到水平面的摩擦力與拉力的水平分力相等，水平面對C的支持力等于B、C的總重力與拉力的豎直分力的差值，故C對。答案C變式訓(xùn)練2如圖216所示，物體A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向做勻速運動，關(guān)于物體A所受的摩擦力，下列說法正確的

13、是()圖216A甲、乙兩圖中A均受摩擦力，且方向均與F相同B甲、乙兩圖中A均受摩擦力，且方向均與F相反C甲、乙兩圖中A均不受摩擦力D甲圖中A不受摩擦力，乙圖中A受摩擦力，方向與F相同解析：選D分析水平面上疊加物體間的摩擦力，甲圖中選用假設(shè)法，A、B在拉力F作用下一起勻速運動，若A受摩擦力，則A物體受力不平衡與已知相矛盾，故A、B間無摩擦力。斜面上疊加的物體間摩擦力分析，乙圖中也選用假設(shè)法，設(shè)AB間光滑無摩擦力，A沿斜面方向受力不平衡，不能勻速運動故有摩擦力。摩擦力大小的計算命題分析高考中常結(jié)合共點力的平衡、牛頓運動定律等考查摩擦力的計算問題，能力要求較高，命題形式多樣。 例3用輕彈簧豎直懸掛質(zhì)

14、量為m的物體，靜止時彈簧的伸長量為L，現(xiàn)用該彈簧沿斜面方向拉住質(zhì)量為2m的物體，系統(tǒng)靜止時彈簧伸長量也為L，斜面傾角為30°，如圖217所示。則物體所受摩擦力()圖217A等于零B大小為mg，方向沿斜面向下C大小為mg，方向沿斜面向上D大小為mg，方向沿斜面向上解析對豎直懸掛的物體，因處于靜止?fàn)顟B(tài)，故有kLmg對斜面上的物體進(jìn)行受力分析，建立如圖所示的坐標(biāo)，并假設(shè)摩擦力方向沿x軸正方向。由平衡條件得：kLFf2mg sin 30°聯(lián)立兩式解得：Ff0，故選項A正確，B、C、D錯誤。答案A變式訓(xùn)練3(2013·山東淄博)如圖218所示，物塊A放在傾斜的木板上，已知木

15、板的傾角分別為30°和45°時物塊所受摩擦力的大小恰好相同，則物塊和木板間的動摩擦因數(shù)為()圖218A.B.C. D.解析：選C由題意可以判斷出，當(dāng)傾角30°時，物塊受到的摩擦力是靜摩擦力，大小為Ff1mgsin 30°，當(dāng)45°時，物塊受到的摩擦力為滑動摩擦力，大小為Ff2FNmgcos 45°，由Ff1Ff2得。萬能模型靜摩擦力和滑動摩擦力的相互轉(zhuǎn)化模型1模型特點當(dāng)物體的受力情況發(fā)生變化時，摩擦力的大小和方向往往會發(fā)生變化，有可能會導(dǎo)致靜摩擦力和滑動摩擦力之間的相互轉(zhuǎn)化。2分析方法(1)過程分析法：對物體的整個受力過程進(jìn)行分析，應(yīng)

16、用平衡條件、牛頓第二定律和FfFN得出靜摩擦力、滑動摩擦力與變化量之間的定量關(guān)系，求解變化規(guī)律。(2)特殊位置法：選取物體受力情況發(fā)生變化過程中發(fā)生突變和具有代表性的位置，從而排除錯誤選項的方法。3注意事項(1)該類問題常涉及摩擦力的突變問題，在分析中很容易發(fā)生失誤。如題干中無特殊說明，一般認(rèn)為最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力。(2)由于此類問題涉及的過程較為復(fù)雜，采用特殊位置法解題往往比采用過程分析法解題更為簡單。示例長直木板的上表面的一端放有一個木塊，如圖219所示，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(即木板與地面的夾角變大)，另一端不動，則木塊受到的摩擦力Ff隨角度的變化圖象是下列圖中的()圖219

17、圖2110解析下面通過“過程分析法”和“特殊位置法”分別求解：方法一：過程分析法(1)木板由水平位置剛開始運動時：0，F(xiàn)f靜0。(2)從木板開始轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，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Ffm。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：Ffm>Ff滑。(4)木塊相對于木板開始滑動后，F(xiàn)f滑mgcos

18、，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，F(xiàn)f滑0綜上分析可知選項C正確。方法二：特殊位置法本題選兩個特殊位置也可方便地求解，具體分析見表：特殊位置分析過程木板剛開始運動時此時木塊與木板無摩擦，即Ff靜0，故A選項錯誤。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，且大于剛開始運動時所受的滑動摩擦力，即Ffm>Ff滑，故B、D選項錯誤。由以上分析知，選項C正確。答案C模型構(gòu)建本題屬于典型的摩擦力的判斷問題，解答的關(guān)鍵是判斷出物體所受摩擦力是靜摩擦力還是滑動摩擦力，特別是要注意物體間的相對運動或相對運動趨勢發(fā)生變化時，摩擦力的大小和方向往往會隨之變化。變式訓(xùn)練如圖2111所示，斜面固定在地面上，傾角為37&#